高速公路供配電系統解決方案及應用

安科瑞 師晴晴

摘要:  在經濟高速發展的現今，物流快速發展、人們汽車持有量快速增長等導致高速公路里程不斷增加，使得高速公路的管理工作面臨較大的壓力。高速公路供配電系統是為高速公路沿線設施如監控、通信、收費系統設備、養護服務設施以及道路照明服務的，目的在確保其用電的安全、合理和可靠性，確保高速公路安全、通暢、經濟、快速等綜合效益的發揮。本文簡要的論述了高速公路供配電系統的概念，分析了高速公路隧道、服務區、收費站變電所的供電需求，并根據高速公路的特點提出了相應的解決方案。

關鍵字：高速公路；供配電；可靠；

1.行業背景

據交通運輸部統計，2015-2019年，我國高速公路建設投資額持續提升，2019年，全國高速公路建設完成投資11504億元，按照可比口徑，同比增長14.5%。2020年全國高速公路完成13479億元，增長17.2%。2020年，中國高速公路里程16.44萬公里，增加1.14萬公里；高速公路車道里程72.31萬公里，增加5.36萬公里。國家高速公路里程11.30萬公里，增加0.44萬公里。

我國的高速公路發展非常迅速。已形成遍布全國的高速公路網，它在對國家經濟發展作出突出貢獻的同時，也對高速公路供配電系統的安全、合理和可靠性提出了嚴峻的考驗。

2.高速供配電分析

高速公路供配電系統是采用集中或相對集中供電所用電源從發電廠或從附近地區的高壓電網引出10kW或35kW高壓送至高速公路的變電所，用低壓變壓器產生220V或380V的供電電壓，然后再由低壓配電屏及輸電線送至有關用電設備。當市電停電或出現故障不能正常供電時,則由自備柴油發電設備發電供電。

在高速公路機電工程的實際運行中，各種用電設備的負荷是變化的，負荷過大會造成投資和設備的浪費，負荷過小也會導致設備的損壞。因此在供電系統的設計階段就要合理計算負荷的大小，以避免資源浪費和確保系統運行的安全。

隧道變電所重要負荷一般為應急照明設施、通風及照明控制設施、緊急呼叫設施以及部分消防設備等。隧道都處在比較偏遠的地段，采用鄉電比較多，由于鄉電本身就不穩定，經常面臨著停電的風險，一般采用EPS應急電源。如所帶負載有設備對電壓要求高的可由UPS供電。

隧道變電所供配電系統

收費站變電所重要負荷一般為通信系統、收費系統、監控系統等。常設有UPS為操作機構、監控設備、測控單元及ATS供電。

收費站變電所供配電系統

服務區變電所重要負荷一般為外場監控、通信系統、生活水泵、消火栓泵、綜合樓照明、場區照明等。

服務區變電所供配電系統

3.可靠供電方案

    1）全路段監控

沿途數十幾個路段變電所、路段箱變、隧道變電所、服務區變電所、收費站變電所繪制在一張K線圖里面，點擊每個站跳轉相關配電圖畫面顯示，使整條高速公路的配電系統一圖掌握。

2）10kV系統監控

對 10kV 進出線、母線分段等回路進行繼電保護和運行測控。實時顯示各回路的遙測量、遙信量、報警信號、柜內電氣節點溫度值等。

3）0.4kV系統監控

0.4KV 配電柜進線單元和發電機進線柜、聯絡開關柜等，監測其各電參量，監視開關位置信號、回路分合閘狀態、故障脫扣信號等；并對進線開關（低壓斷路器含電操等自動機構）進行遠程分合閘控制。以及監測UPS、EPS出線電壓、電池電壓、電流、功率等實時量。

4）變壓器監測

監測變壓器電流、電壓、有功/無功功率、功率因數、負荷率、三相繞組溫度、三相不平衡等數據。設置微機變壓器保護測控裝置，可實現就地、遠動的保護、測控功能，電力監控通過干變內部預先埋設的溫度傳感器和相應的智能溫控儀對干變的溫度信號、超溫報警、變壓器風機工作狀態等變壓器運行狀態進行監測。

5）電能質量監測及治理

諧波/間諧波、諧波畸變率、電壓偏差、電壓波動與閃變等電壓電流穩態監測，暫升、暫降、短時、容忍度分析電壓暫態監測、電壓瞬變監測。智能無功補償裝置與智能有源濾波裝置控制器接入智能通信管理機，通過電力監控主機顯示其運行狀態，進行諧波治理。

6）事件報警處理

系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘等事件發出告警，并進行報價分析。將報警分為四級：預警、一般、重要、緊急報警；采用圖元告警、彈出事件報警窗口、語音報警、短信告警、電話告警、聲光報警器報警等方式。

4．總結

總而言之，高速公路的安全運營離不開完善的電力系統的支持，配置安全可靠的電源是確保高速公路系統穩定運行的前提。實時監控各類供電電源，保證可持續不斷地提供穩定電源，并及時反饋整條高速的運行情況方便及時排查問題。