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机电工程供配电系统概念及施工技术分析

摘要:机电工程是高速公路的动力中枢,供配电系统就是其重要神经元,各类设备系统需要其提供能源。文章先阐述高速公路机电工程供配电系统的概念和技术要点,再结合实际案例分析供配电技术方案,最后从前期勘察、方案设计、材料把控、施工管理等多个角度分析高速公路机电工程供配电施工技术。

关键词:高速公路;机电工程;供配电施工

1高速公路机电工程供配电系统概念及技术要点

机电工程是高速公路建设项目中的一个单项工程。高速公路机电工程一般包括三大系统(通信系统、收费系统、监控系统)和隧道通风、照明、消防及沿线供配电系统等。不同组成部分又包括多种设备和设施,如通信系统包括发端设备、收端设备和信道设施等。所有设施都需要供配电系统为其提供运行动力。供配电系统不仅要满足高速公路照明、隧道通风等用电需求,还需要满足高速公路工程建设、运营及后续维护等方面的用电需求。供配电系统还需保证通讯设备、养路设备、服务区功能用电需求,确保机电工程可以稳定运行[1]。所以在系统整体设计时,要从机电工程规模、负荷及技术等方面进行评估分析,从先进性、安全性和经济性等角度制订合理方案,为高速公路机电工程建设和运行打下可靠基础。

2高速公路机电工程供配电系统设计方案分析

2.1工程案例概况

漳州沈海复线高速公路位于漳州境内,全长107km,其机电工程施工分为4个标段。三大系统(通信、收费、监控系统)分为2个标,隧道通风、照明、消防及沿线供配电系统又分为2个标;包含1个管理分中心,6个收费站,2对服务区、8个变电站,9座隧道及沿线交通监控、收费、通信系统等。沿线所涉及的许多设备要求电力供应稳定且不间断,同时,还需要满足机电工程相关设备安装施工和运行。工程具体还涉及到线缆、高压钠灯、LED灯组、灭火设施、射流风机、低压开关柜和综合发电机组等部件或设备。

2.2供配电技术方案设计

2.2.1整体设计高速公路机电工程在配电系统方案设计时,首先要做好负荷分类。在该工程案例当中,供配电系统的供电对象不仅包括沿线设备、设施,还包括各个重点区域的机电工程、服务系统,如隧道、收费站、服务区等。在实际工程中,高速公路沿线设施、隧道机电工程需要可靠的电力以确保高速公路通信、收费、监控等设备正常运行。基于此,该案例中高速公路沿线、隧道等核心位置机电工程供配电系统按一级用电负荷进行设计;而像收费区、服务区等区域的照明设施,则按二级用电负荷进行设计[2]。

2.2.2供电方式针对该案例工程特点,机电工程设计团队决定采用集中供电方式。考虑到服务区和收费站这类地点负荷容量比较大,因此在相关区域分别设立了变电所,以就近原则配备了单路10kV高压电源,根据负荷分级及负荷分布情况,采用“单市电+柴油发电机+UPS电源”的供电方案,采用双电源供电,两路电源于变配电所内低压切换。变电所设置一台柴油发电机组,作为市电的备用电源,在电源故障的状态下,由柴油发电机组发电并由双电源开关自动切换,可以持续为收费、通讯和监控系统等重要负荷供电。另外,在该配电系统施工完毕之后,要对临时用电电源进行转换,用永久性用电电源代替。同时,配电所内部要基于负荷分布状况来设计低压配电室,一般可以用低压配电盘引出低压线路,为邻近位置监控系统、通信设备供电。对监控机房这类场所,使用专用的供电线路来提供电力,确保供电的可靠性。

2.2.3隧道部分高速公路工程中,隧道路段具有用电设备集中、可靠性要求高等特点,并且需要敷设较长供电线路才能满足其用电需求。在实际施工中,需要考虑线路电压损失率,所以一般会使用中压供电系统。该系统从主变电站引入10kV电源,低压开关柜电缆采用下进下出接线方式,低压柜至变压器采用电缆敷设;馈出线为下出线,电缆沿沟内电缆支架敷设至出口,然后穿电缆保护管引至变电站,为隧道内的通风、消防、照明系统供电。考虑到隧道环境的特殊性,需要充分保证供配电安全性[3]。在本案例中,设计团队配置了自备电源和2路外电源,主要目的就是在外电源出现故障时,可以随即采用柴油发电设备进行供电。该系统以分段母线供电的方式,保证所有设备设施都拥有单独回路;照明供电系统配置的是独立电源,以避免母线电压波动影响照明稳定性。另外,所有与高、低压电气设备有关的金属元件(带电结构除外)都应按照有关规定,牢固有效地接零和接地,并进行等电位连接,构成等电位接地系统。

3高速公路机电工程供配电系统施工技术分析

3.1前期勘察

首先,需要由设计、施工单位联合对工程现场环境及工程图纸进行勘察和审核,在规定的期限内主持召开技术交底会议及编制施工组织计划,确保施工方法和供配电技术类型符合实际要求。同时还需要找出现场环境中存在的不利因素,及时调整施工技术实施方案或报监管单位协调解决。

3.2技术设备及材料管理

在施工准备和实际施工过程中,需要对所有的工程材料、设施、设备、元件的质量进行把控,确保其能够达到供配电系统设计要求。如高低压柜、变压器、发电机组及各类线缆等,需要对其生产制造商的资质进行全面审核,确保在工程沿线各种环境下,设备及材料的品质都能够保持稳定、可靠。在设备及材料进场后,需要构建严谨的交底机制,确保其从入库、出库到实际使用都符合工艺要求[4]。

3.3施工管理

要加强施工管理,确保所有环节和细节的施工质量都达到工程设计要求。电缆横穿道路边沟时,应穿钢管在沟底敷设;过桥处电缆沿护栏外侧玻璃钢管箱敷设;隧道内电缆沿洞内电缆沟支架敷设;电缆改变敷设方式处设手孔井过渡。如案例中隧道工程用到的通风设备,首先需要采用电缆沟敷设法来配置合适的配电电缆,然后在风机安装的位置使用二次衬砌的方式来连接设备和线缆,以保证线缆和风机之间连接的稳定性。同样的,在隧道照明主电缆敷设时,也可以采用线缆沟进行敷设,以达到保护线缆的作用;而对于分支线缆,则需要结合实际情况采用电缆桥架等敷设方式。需要注意的是,隧道中的应急照明供电回路要使用具备耐火性能的电缆,与之配套的其他电缆需要具备阻燃特性。而在隧道供配电设施的施工中,需要考虑到隧道工程特殊环境,通过各种方法保证供电稳定和安全。如在第二段母线上要配置转换开关,以保证在外接电源故障停电的情况下,发电机组可以自动投切,维持供电。还可以使用微机监控系统对供配电系统进行继电保护[5]。隧道配电设施安装单位需要与隧道工程施工单位进行沟通和协调,提前为相关管道及设备预留安装空间。

4结语

综上所述,机电工程供配电系统作为支撑高速公路运营管理的动力源泉,其设计合理性、技术先进性、质量可靠性都至关重要。要求相关工程设计人员对工程实际情况进行全面考察,基于现代技术理念进行科学化设计,并在施工勘察、材料管理、施工管理等方面做到专业、可靠,才能保质保速地顺利完成建设任务,为高速公路的安全、高效运营提供不可或缺的支持与保障。

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