高速公路供配电设计中的注意事项分析

摘要：随着科技的快速发展，对公路供配电系统也提出了较高的要求，在供配电系统的设计中，要对一些重要环节的注意事项加以重视，避免问题的发生。

关键词：高速公路;供配电系统;设计;注意事项

高速公路供配电系统是公路运营与管理系统的重要组成部分，是公路附属工程配套设施，主要是保证公路用电安全、快速、经济、可靠等综合效益，实现公路运营过程中的现代化。本文着重针对道路供配电系统设计中应注意事项进行分析。

1 主要电气设备的选择

高速公路交通工程供配电设计中的变电站规模一般不大，主要电气设备包括变压器、高压柜、低压柜等。各种电气设备和载流导体虽然由于用途不同而具有特定的参数，但是它们却具有共同的特点，就是承受电压和电流通过，因此它们存在共同的基本要求：1)在正常工作电流长期通过或短路电流短时通过时，发热温度都不应超过允许限度;2)能承受短路电流所引起的电动力;3)具有一定的绝缘水平，能承受运行中的长期工作电压和可能发生的短时过电压。

1.1 变压器

目前使用较多的类型是S11 系列油浸式低损耗变压器和SC 系列环氧树脂浇铸式变压器，选择变压器一般应从变压器容量、电压、电流及环境条件几方面综合考虑。其中容量选择应根据交通工程中用电设备的容量、性质和使用时间来确定所需的负荷量，以此来选择变压器容量。在正常运行时，应使变压器承受的用电负荷为变压器额定容量的75%～90% 左右，达到变压器的最佳经济运行点。设备投入运行后，如果实际测出的变压器承受负荷小于50%时，建议更换小容量的变压器。。

1.2 高压柜

高压柜根据主变压器的容量进行选择，目前应用较多的是KYN 式中置柜。每一种开关柜，其回路方案号有几十种甚至上百种，可根据主接线方案选择相应的开关柜回路方案号。在选择二次接线方案时，应首先确定是交流还是直流控制，然后再根据柜的用途以及计量、保护、自动装置、操动机构的要求，选择二次接线方案编号。但要注意，成套柜中的一次设备，必须按上述高压设备的要求项目进行校验合格才行。

1.3 低压柜

低压柜目前以MNS 型抽屉柜较为常用，其具有出线回路多，性能可靠，组合方便等特点，适合于各种用电负荷。

2 电气防雷的注意事项

2.1 配电变压器防雷保护

在10kV公路供配电系统防雷保护设计中, 一般只在配电变压器高压侧加装10kV 避雷器, 而低压侧未加保护。经大量研究和运行经验均表明, 对绝缘良好的配电变压器, 仅在高压侧装设避雷器时, 仍有发生由于正、逆变换过电压造成的雷害事故。这是因为高压侧装设的避雷器对于正变换或逆变换过电压都是无能为力的。正、逆变换过电压作用下的层间梯度, 与变压器的匝数成正比, 与绕组的分布有关, 绕组的首端、中部和末端均有可能被破坏,以末端更危险。低压侧加装避雷器可以将正、逆变换过电压限制在一定范围之内, 在配电变压器低压侧加装普通阀型避雷器或金属氧化物避雷器。这种保护方式的接线为: 变压器高、低避雷器的接地线、低压侧中性点及变压器金属外壳四点连接在一起接地(或称三点共一体)。采取这种防雷保护保护措施, 能较好防止配电变压器雷击损坏。例如某公路一收费站2008年前配电变压器遭受雷击事故较多, 不仅严重影响供电可靠性, 影响机电设备的正常运行, 而且给企业带来一定的经济损失。询问有关人员得知, 该收费站所在区域为多雷区,而配电变压器只在高压侧采用了避雷器保护, 分析事故原因, 认为是低压侧未加装避雷器保护而导致配电变压器受雷击次数较多。该路公司根据当地电业部门要求, 在低压侧加装避雷器后, 再未发生配电变压器遭雷击事故。作者还查阅了成都电业局高新供电局的事故检修记录, 采用高低压侧均加装避雷器保护方式的配变, 最近两三年来无遭受雷击损坏的记录。

所以, 在一般雷电日地区, 建议采用配电变压器高、低压侧均装设避雷器的方式。而在多雷区,宜采用综合防雷保护措施, 即高压侧装设避雷器单独接地, 低压侧避雷器、低压侧中性点及变压器金属外壳连接在一起的分开接地。

2.2 联合接地问题

高速公路机电工程三大系统中有很多独立的接地系统, 如防雷、监控、收费、通信、CCTV 系统接地等, 特别是在高速公路中心、分中心, 要将这些接地系统真正分开是难以做到的。在《民用建筑电气设计规范》 第1.4.7.4.3条中规定: 电子设备接地宜与防雷接地系统共用接地, 此时接地电阻不应大于1Ω。若与防雷接地系统分开, 两接地系统的距离不宜小于20m; 在《民用建筑电气设计规范》第24.14.2条规定: 当采用共同接地时, 应用专用接地干线由接地排引至接地体。目前在设计中经常采用的有两种方式:

(1) 防雷接地利用建筑物基础钢筋, 其他系统接地另敷设人工接地体;

(2) 在共同接地时, 各种接地系统均利用柱子钢筋作为引下线。

作者认为, 对于第(1) 种方式, 可靠性较差, 且三大系统设备的接地和防雷接地的安全距离在实际中也难以做到(不宜小于20m ); 对于第(2) 种, 在防雷柱子钢筋作为引下线的情况下,其他系统的接地线就不能再利用柱子钢筋, 以避免雷电流可能对设备造成破坏。建议采用的做法是:除防雷接地外, 其余各系统的接地应分别用一根BV- 25mm2 铜芯线引至基础, 并与基础内的主钢筋进行可靠连接(绞接)。

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