1、高速公路供配电系统探讨摘要:高速公路供、配电系统是为高速公路沿线设施如:监控、通信、收费系统设备、养护服务设施及道路照明服务的, 目的在确保其用电的安全、合理和可靠性,确保高速公路安全、通畅、经济、快速、舒适等综合效益最大限度地发挥。本文简要的论述了高速公路供配电系统的概念、供配电系统的基本要求以及高速公路供电负荷的计算和等级划分,并且根据供配电系统设计时应注意的问题和常见故障提出排除方法。 关键词:供配电系统；供电负荷；供电方式；故障分析 Abstract: highway, the power distribution system for is for highway facilitie
2、s such as along: surveillance, communication, charge system equipment, maintenance service facilities and road lighting service, the objective in the safety of the power to ensure that its, reasonable and reliability, ensure the safety of expressway and unobstructed, economic, quick, comfortable, an
3、d other comprehensive benefit maximum. This paper discusses the highway for distribution system concept, basic requirements of the power supply system and a highway of power supply load calculation and class divide, and power supply system design according to the problems in the common faults and pu
4、t forward elimination method. Keywords: for distribution system; Power supply load; Power supply mode; Failure analysis 中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号： 1 基本概念 高速公路供配电系统是采用集中或相对集中供电,所用电源从发电厂或从附近地区的高压电网引出 10kW 或 35kW 高压送至高速公路自己的变电所,用低压变压器产生 220V 或 380V 的供电电压,然后再由低压配电屏及输电线送至有关用电设备。高速公路所用电能,除了少数外场监控设备外,绝大部分都是交流电
5、,有些外场设备所用直流电也是利用整流设备把交流电转变为所需直流电。 2 供配电系统结构图 图 1 供配电系统结构图 结构图见图 1,从结构图分析可知:当市电停电或出现故障不能正常供电时,则由自备柴油发电设备发电供电;通信设备所需的直流电源,一般由整流器、蓄电池组和直流配电屏等设备组成。有时还设置直流变换器等电压变换设备,共同组成稳定可靠的直流供电系统。 当通信设备需要交流电而不允许中继供电时,则需要设置交流不间断电源,一般由交流的主备用电源和直流电源加逆变器组成。 3 供电负荷的计算和等级划分 在高速公路机电工程的实际运行中,各种用电设备的负荷是变化的,但不应超过其额定容量;另外,各种设备的最
6、大负荷一般不会在同一时刻出现,所以如果根据整个系统用电设备的额定容量的总和作为计算负荷来选择导线截面、开关电器和变压器等,显然会造成投资和设备的浪费;反之,如果负荷计算过小,也会导致设备的损坏。因此,在供电系统的设计阶段就要合理计算负荷的大小,以避免资源浪费和确保系统运行的安全。根据供配电可靠性以及中断供配电在社会效应、经济上造成的损失和影响程度,划分为 3 个等级。 (1)一级负荷中断供配电将造成人身伤亡,在社会效应、经济上造成重大损失。 (2)二级负荷中断供配电将在社会效应和经济上造成较大损失,如引起主要设备损坏、大量产品报废、连续生产被打乱需较长时间才能恢复、重要产品大量减产等的电力负荷
7、。 (3)凡不属于一级和二级负荷的均属于三级负荷。高速公路的用电设备负荷主要包括管理机构设施负荷、养护设施负荷以及服务设施的办公、生活用电负荷。 由于机电工程的监控、通信、收费、辅助系统用电设备的负荷及计算机系统负荷对电源的可靠性和电能的稳定性都有较高的要求,原则上此类设备的供电电源按一级用电负荷设计。收费区域、服务区、停车区域内的道路、收费天棚以及互通立交等重点区域的照明,按二级用电负荷设计。 4 供电方式 一个好的设计方案不仅应安全可靠,还应力求经济合理,即投资少、运行费用低。在设计时,要进行技术和经济性分析,根据公路的实际情况选择合适的供电方式。 (1)整个供电系统由来自电力部门不同变电
8、所提供的 2 路独立电源供电。此 2 路独立电源互为备用,足以保证一、二级负荷用电的可靠性。 (2)整个供电系统由来自电力部门变电所提供一路独立电源供电,另一路采用柴油发电机组备用,提供一、二级负荷用电来保证供电可靠性。 (3)整个供电系统由来自电力部门同一变电所不同母线提供的 2 路电源供电,配合埋地式变压器供电,能够满足供电可靠性。 以上 3 种方式均可以保证一、二级用电负荷的供电。但是第一方式的 2 路电源是取自电力部门的不同变电所,难度较大且供电距离长;第二方式要增加备用柴油机组和升压变压器的资金投入;第三方式较为容易实现,且节能省电,降低损耗,是国外先进技术。目前,国内应用最多的是第
9、二种方式。 5 供配电系统设计时需注意的问题 (1)由于高速公路的重要性,供电电源应引自附近的高压供电网,并且采用双备份电源。 (2)为保证供电的可靠性,各控制中心应配置必要的小型发电机组或其他供电装置,以保证关键设备的不间断供电。 (3)为保证供电质量,各收费站或管理所应配备自动稳压电源,如 AUPS或 DUPS。 (4)由于高速公路多处用电,负荷不大且多为低压单相,考虑低压不宜远供的原则,可采用相对集中供电,电源引自临近的管理所,形成以所或站为供电中心的相对集中供电体系。 (5)由于高速公路沿线多处布设车辆检测器或气象检测器等,沿线供电时应考虑输电对检测器造成的电磁干扰,必要时应采用防干扰
10、措施。 (6)对系统用电设备的供配电要提供继电保护(包括短路保护、过流保护、漏电保护等)、电力计量设备、电力控制设备等;对负荷的分配尽可能采用三相平衡法。此外对电力设备要进行防雷保护。 6 系统故障分析与排除 系统在不正常的情况下,有中断电源、超负荷和短路等情况发生,下面介绍几种常见故障产生的原因和排除方法。 (1)中断供电通常是由于电气设备损坏、短路及误操作等原因造成,因此在设备的选型上,要选择技术指标符合要求、产品质量高、技术先进的设备,确保事故率降低。 (2)过负荷通常是用增容、括容方法来解决。在高速公路上用电负荷比较恒定,出现过负荷的几率很小,万一要增加用电负荷,可在线路输送容量允许的
11、情况下增加变压器的台数和容量,防止变压器超负荷运行。 (3)短路这是供电系统常见的一种故障,分为三相短路、单相接地短路、二相短路、二相接地短路等多种情况,而以三相短路较为常见。在供电系统设计时,为了防止短路发生后扩大故障损失,采取一系列继电保护措施,通常是用过负荷延时跳开关和短路过电流速断,以及备用电源自动切换装置等。 7 结语 高速公路的通信、收费和监控 3 大系统大部分都是技术含量较高的设备,电网的干扰、频率的波动都直接影响到计算机系统的可靠性和稳定性。另外计算机的供电不允许中断,如果电源中断,不但会使计算机丢失数据,而且会影响正常的收费。电源质量差也会使电子通信设备出现各种异常结果;电压的大范围波动会使车辆检测器出现车检不到、无车判有车等故障,影响车辆的统计数据。鉴于以上原因,我们在高速公路机电工程的设计和施工阶段一定要重视供配电系统,采取电源保护措施,防止电源干扰,保证不间断供电,以确保高速公路的正常运营。 参考文献: 1翁小雄.高速公路机电系统M.北京:人民交通出版社,2000. 2刘伟铭.高速公路收费系统理论与方法M.北京:人民交通出版社,2000.
