摘要:機電工程是高速公路的動力中樞，供配電系統(tǒng)就是其重要神經(jīng)元，各類設(shè)備系統(tǒng)需要其提供能源。文章先闡述高速公路機電工程供配電系統(tǒng)的概念和技術(shù)要點，再結(jié)合實際案例分析供配電技術(shù)方案，最后從前期勘察、方案設(shè)計、材料把控、施工管理等多個角度分析高速公路機電工程供配電施工技術(shù)。
關(guān)鍵詞:高速公路；機電工程；供配電施工
1高速公路機電工程供配電系統(tǒng)概念及技術(shù)要點
機電工程是高速公路建設(shè)項目中的一個單項工程。高速公路機電工程一般包括三大系統(tǒng)（通信系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)）和隧道通風(fēng)、照明、消防及沿線供配電系統(tǒng)等。不同組成部分又包括多種設(shè)備和設(shè)施，如通信系統(tǒng)包括發(fā)端設(shè)備、收端設(shè)備和信道設(shè)施等。所有設(shè)施都需要供配電系統(tǒng)為其提供運行動力。供配電系統(tǒng)不僅要滿足高速公路照明、隧道通風(fēng)等用電需求，還需要滿足高速公路工程建設(shè)、運營及后續(xù)維護等方面的用電需求。供配電系統(tǒng)還需保證通訊設(shè)備、養(yǎng)路設(shè)備、服務(wù)區(qū)功能用電需求，確保機電工程可以穩(wěn)定運行[1]。所以在系統(tǒng)整體設(shè)計時，要從機電工程規(guī)模、負荷及技術(shù)等方面進行評估分析，從先進性、安全性和經(jīng)濟性等角度制訂合理方案，為高速公路機電工程建設(shè)和運行打下可靠基礎(chǔ)。
2高速公路機電工程供配電系統(tǒng)設(shè)計方案分析
2.1工程案例概況
漳州沈海復(fù)線高速公路位于漳州境內(nèi)，全長107km，其機電工程施工分為4個標段。三大系統(tǒng)（通信、收費、監(jiān)控系統(tǒng)）分為2個標，隧道通風(fēng)、照明、消防及沿線供配電系統(tǒng)又分為2個標；包含1個管理分中心，6個收費站，2對服務(wù)區(qū)、8個變電站，9座隧道及沿線交通監(jiān)控、收費、通信系統(tǒng)等。沿線所涉及的許多設(shè)備要求電力供應(yīng)穩(wěn)定且不間斷，同時，還需要滿足機電工程相關(guān)設(shè)備安裝施工和運行。工程具體還涉及到線纜、高壓鈉燈、LED燈組、滅火設(shè)施、射流風(fēng)機、低壓開關(guān)柜和綜合發(fā)電機組等部件或設(shè)備。
2.2供配電技術(shù)方案設(shè)計
2.2.1整體設(shè)計高速公路機電工程在配電系統(tǒng)方案設(shè)計時，首先要做好負荷分類。在該工程案例當(dāng)中，供配電系統(tǒng)的供電對象不僅包括沿線設(shè)備、設(shè)施，還包括各個重點區(qū)域的機電工程、服務(wù)系統(tǒng)，如隧道、收費站、服務(wù)區(qū)等。在實際工程中，高速公路沿線設(shè)施、隧道機電工程需要可靠的電力以確保高速公路通信、收費、監(jiān)控等設(shè)備正常運行。基于此，該案例中高速公路沿線、隧道等核心位置機電工程供配電系統(tǒng)按一級用電負荷進行設(shè)計；而像收費區(qū)、服務(wù)區(qū)等區(qū)域的照明設(shè)施，則按二級用電負荷進行設(shè)計[2]。
2.2.2供電方式針對該案例工程特點，機電工程設(shè)計團隊決定采用集中供電方式�？紤]到服務(wù)區(qū)和收費站這類地點負荷容量比較大，因此在相關(guān)區(qū)域分別設(shè)立了變電所，以就近原則配備了單路10kV高壓電源，根據(jù)負荷分級及負荷分布情況，采用“單市電+柴油發(fā)電機+UPS電源”的供電方案，采用雙電源供電，兩路電源于變配電所內(nèi)低壓切換。變電所設(shè)置一臺柴油發(fā)電機組，作為市電的備用電源，在電源故障的狀態(tài)下，由柴油發(fā)電機組發(fā)電并由雙電源開關(guān)自動切換，可以持續(xù)為收費、通訊和監(jiān)控系統(tǒng)等重要負荷供電。另外，在該配電系統(tǒng)施工完畢之后，要對臨時用電電源進行轉(zhuǎn)換，用永久性用電電源代替。同時，配電所內(nèi)部要基于負荷分布狀況來設(shè)計低壓配電室，一般可以用低壓配電盤引出低壓線路，為鄰近位置監(jiān)控系統(tǒng)、通信設(shè)備供電。對監(jiān)控機房這類場所，使用專用的供電線路來提供電力，確保供電的可靠性。
2.2.3隧道部分高速公路工程中，隧道路段具有用電設(shè)備集中、可靠性要求高等特點，并且需要敷設(shè)較長供電線路才能滿足其用電需求。在實際施工中，需要考慮線路電壓損失率，所以一般會使用中壓供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)從主變電站引入10kV電源，低壓開關(guān)柜電纜采用下進下出接線方式，低壓柜至變壓器采用電纜敷設(shè)；饋出線為下出線，電纜沿溝內(nèi)電纜支架敷設(shè)至出口，然后穿電纜保護管引至變電站，為隧道內(nèi)的通風(fēng)、消防、照明系統(tǒng)供電�？紤]到隧道環(huán)境的特殊性，需要充分保證供配電安全性[3]。在本案例中，設(shè)計團隊配置了自備電源和2路外電源，主要目的就是在外電源出現(xiàn)故障時，可以隨即采用柴油發(fā)電設(shè)備進行供電。該系統(tǒng)以分段母線供電的方式，保證所有設(shè)備設(shè)施都擁有單獨回路；照明供電系統(tǒng)配置的是獨立電源，以避免母線電壓波動影響照明穩(wěn)定性。另外，所有與高、低壓電氣設(shè)備有關(guān)的金屬元件（帶電結(jié)構(gòu)除外）都應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定，牢固有效地接零和接地，并進行等電位連接，構(gòu)成等電位接地系統(tǒng)。
3高速公路機電工程供配電系統(tǒng)施工技術(shù)分析
3.1前期勘察
首先，需要由設(shè)計、施工單位聯(lián)合對工程現(xiàn)場環(huán)境及工程圖紙進行勘察和審核，在規(guī)定的期限內(nèi)主持召開技術(shù)交底會議及編制施工組織計劃，確保施工方法和供配電技術(shù)類型符合實際要求。同時還需要找出現(xiàn)場環(huán)境中存在的不利因素，及時調(diào)整施工技術(shù)實施方案或報監(jiān)管單位協(xié)調(diào)解決。
3.2技術(shù)設(shè)備及材料管理
在施工準備和實際施工過程中，需要對所有的工程材料、設(shè)施、設(shè)備、元件的質(zhì)量進行把控，確保其能夠達到供配電系統(tǒng)設(shè)計要求。如高低壓柜、變壓器、發(fā)電機組及各類線纜等，需要對其生產(chǎn)制造商的資質(zhì)進行全面審核，確保在工程沿線各種環(huán)境下，設(shè)備及材料的品質(zhì)都能夠保持穩(wěn)定、可靠。在設(shè)備及材料進場后，需要構(gòu)建嚴謹?shù)慕坏讬C制，確保其從入庫、出庫到實際使用都符合工藝要求[4]。
3.3施工管理
要加強施工管理，確保所有環(huán)節(jié)和細節(jié)的施工質(zhì)量都達到工程設(shè)計要求。電纜橫穿道路邊溝時，應(yīng)穿鋼管在溝底敷設(shè)；過橋處電纜沿護欄外側(cè)玻璃鋼管箱敷設(shè)；隧道內(nèi)電纜沿洞內(nèi)電纜溝支架敷設(shè)；電纜改變敷設(shè)方式處設(shè)手孔井過渡。如案例中隧道工程用到的通風(fēng)設(shè)備，首先需要采用電纜溝敷設(shè)法來配置合適的配電電纜，然后在風(fēng)機安裝的位置使用二次襯砌的方式來連接設(shè)備和線纜，以保證線纜和風(fēng)機之間連接的穩(wěn)定性。同樣的，在隧道照明主電纜敷設(shè)時，也可以采用線纜溝進行敷設(shè)，以達到保護線纜的作用；而對于分支線纜，則需要結(jié)合實際情況采用電纜橋架等敷設(shè)方式。需要注意的是，隧道中的應(yīng)急照明供電回路要使用具備耐火性能的電纜，與之配套的其他電纜需要具備阻燃特性。而在隧道供配電設(shè)施的施工中，需要考慮到隧道工程特殊環(huán)境，通過各種方法保證供電穩(wěn)定和安全。如在第二段母線上要配置轉(zhuǎn)換開關(guān)，以保證在外接電源故障停電的情況下，發(fā)電機組可以自動投切，維持供電。還可以使用微機監(jiān)控系統(tǒng)對供配電系統(tǒng)進行繼電保護[5]。隧道配電設(shè)施安裝單位需要與隧道工程施工單位進行溝通和協(xié)調(diào)，提前為相關(guān)管道及設(shè)備預(yù)留安裝空間。
4結(jié)語
綜上所述，機電工程供配電系統(tǒng)作為支撐高速公路運營管理的動力源泉，其設(shè)計合理性、技術(shù)先進性、質(zhì)量可靠性都至關(guān)重要。要求相關(guān)工程設(shè)計人員對工程實際情況進行全面考察，基于現(xiàn)代技術(shù)理念進行科學(xué)化設(shè)計，并在施工勘察、材料管理、施工管理等方面做到專業(yè)、可靠，才能保質(zhì)保速地順利完成建設(shè)任務(wù)，為高速公路的安全、高效運營提供不可或缺的支持與保障。
