公路隧道供配电设计中对于消防类负荷的做法

摘要：公路隧道是有较大车流量的地方，其消防安全不容忽视。在公路隧道供配电设计过程中，要根据施工规范标准，并结合消防类负荷的供配电的实际情况，选用合理的设计方案，保障公路隧道中消防类设备的用电安全可靠，避免在意外情况下，消防系统断电或者用电故障等问题，从而为公路隧道的安全使用提供安全的消防防护。

关键词：公路隧道；消防负荷；供配电；方案设计；配电线路；二级负荷 文献标识码：A

中图分类号：U453 文章编号：1009-2374（2017）11-0190-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.11.096

公路隧道是在山体下面或者地表下层的重要交通道路，由于其位置的特殊性，因此在施工建设过程中，对供配电的要求标准也越来越高。随着公路隧道内各种功能的不断完善，其涉及到的电气部分内容也变得复杂多样。考虑到公路隧道的消防安全问题，一般公路隧道内部都使用消防设备。消防设备的正常使用，需要一套设计合理运行平稳的供配电系统。基于此，在本文的研究过程中，对公路隧道供配电设计中的消防类负荷的设计方案进行深入研究，提出了一些合理的解决方案和措施，希望可以对提升公路隧道消防类负荷的安全用电，起到一定的参考借鉴作用。

1 公路隧道中的消防类负荷

公路隧道中的消防类负荷较多，如应急照明、排烟风机、消防管道电伴热带、消防补水水泵、车型横洞防火卷帘、火灾自动报警系统、紧急电话与广播、交通监控系统等。其中除了消防管道电伴热带属于一级负荷，消防补水泵属于二级负荷，其他都属于一级负荷中的特别重要负荷。

2 各级负荷的供电要求

根据用电设计施工规范，对消防类电源的要求标准，不同级别的负荷供电如下面几种：具体负荷分级需要根据《供配电系统设计规范》《火灾自动报警系统设计规范》《公路隧道设计规范第二册交通工程及附属设施》等确定。

2.1 一级负荷设备的供配电做法

隧道一级负荷应采用双电源供电模式，当一个电源发生故障时，另一个电源应不至于同时受到损坏。一级负荷容量不大时应优先采用从邻近的电力系统取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组作为备用电源。对于隧道一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须设置不间断电源装置，作为应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

2.2 二级负荷的供电系统

二级负荷类消防设备，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。

3 备用电源和应急电源的设计

第一，有一级负荷的变电站，在供配电方案设计时，必须要使用双电源，使用的双电源最好是直接从电网获取，如果在电网中只可以获得一路市电，则另一路可以使用柴油发电机满足。

第二，针对一级负荷中的重要负荷，在供配电设计方案时，要在负荷前短设置UPS或者EPS。

第三，在实际公路隧道中，对于消防类负荷的供配电设计，要遵从如下三个方面的设计细则：（1）对于500m以下的隧道，可以不用设置应急照明，如果没有隧道监控、电光标志等负荷，就说明没有一级负荷的供电需求，在这种情况下，无需配备柴油发电机；（2）如果是公路隧道内部有排烟风机、消防加压水泵、应急照明、火灾报警、隧道监控等任意一项设备，则说明隧道内的变电站需要两路电源。对于消防补水泵，在实际隧道中，要灵活掌握其用电情况，设置柴油发电机；（3）公路隧道内的应急照明、电光标志、火灾报警、隧道监控等一级负荷中的特别重要负荷，在设计供配电方案时一定要设置应急电源。应急电源的方式主要是EPS和UPS两种。

其中，应急电源在设置时，要遵循如下设置原则：公路隧道内的应急照明应该优先采用EPS作为其应急电源，在出现意外情况时，进行电源切换，时间不能超过3ms操作的电源，只可使用UPS作为电源，另外，还可以从电压互感器进行引电。对于那些要求不能中断的供电要求，例如监控、通信的负荷用电，需要使用UPS作为其应急电源。

4 EPS与UPS设置的区别

公路隧道中的电源设置，需要根据其不同的特点，进行合理分析，并做好其各自供電负荷的设置。UPS是一种不间断供电，而EPS是一种非在线式电源，不过这种电源允许有一定的切换时间。这两种电源方式都能作为应急电源使用，不过在具体使用方面还是存在一定区别的。

对于隧道的应急照明来说，更加适合的就是EPS，根据相关规定，对于隧道中的应急照明中断时间，不可以超过3s。在这种情况下，为了使得隧道内的各种灯光不熄灭，对于电源切换时间的要求控制在3～5ms。

如果公路隧道中的用电负荷不允许中断供电或者对中断供电时间的要求控制在毫秒级别时，就需要使用在线式的UPS供电。如果是需要保护电压的，根据有关供电要求，就需要使用互感器作为操作电源，并且要使用UPS作为分闸操作电源。不过一般情况下，使用UPS也可以作为合、分闸操作电源。

5 配电方式

5.1 树干式配电方式

公路隧道中的消防负荷供配电方式，需要根据防火分区的划分，对配电系统进行合理的规划。

5.2 放射式配电方式

对于公路隧道中集中或大容量的消防负荷，如消防水泵，因为这些消防设备对于公路隧道中的火灾消防是非常重要的，因此需要使用变电所进行放射式配电。不过，在实际设计过程中，容易出现的问题就是，消防设备位置比较分散，单独或者几个消防设备的用电负荷也相对较小。在这种情况下，如果其配电线路均是从变电所单独引出并接入每一个消防设备上，这就会导致变电所的低压柜引出很多小电流回路。而过多的小电流回路就会给断路器的分断能力以及导体的动、热稳定带来一定的不利影响。为了尽量避免上述情况，在实际规划设计时，常用的替代方法就是增加一个一级配电线路，通过增加一根一级配电线路，也就是直接从变电所内部不同的母线段上，都引出一条专用的消防回路，然后在公路隧道内部选择合适的位置，配置所需要的配电柜。通过配电柜的放射式或者树干式配电末端，将电流输送至配电箱。这种方式能够有效避免出现较多的小电流回路，同时可以满足专用供电回路的要求。

6 公路隧道消防类配电线路保护及设备保护

6.1 线路保护

在隧道两侧的电缆沟中埋设，一旦出现故障問题，维修难度较大，因此一定要做好消防类配电线路的保护工作。根据消防类负荷的用电需求标准，消防类配电回路是需要持续不间断进行供电的，这样才能在发生火灾或者其他意外事故的情况下实现快速灭火。基于这种情况，消防配电线路的保护，要重点做好连续供电的检查和维护工作，确保消防配电线路安全无故障的持续进行供电，以应对可能随时出现的火灾。消防时消防配电线路过负荷与否都得连续供电，消防设备连续运行高于设备本身安全的要求，此时报警的作用及意义不是很大，配电线路过负荷报警装置的一个重要作用在于平时设备检查或设备试运行时，有过负荷报警信号可及时检查故障。可以从消防负荷采用耐火电缆考虑，并在电缆沟内做防火封堵。

6.2 设备保护

配电线路中使用的一些设备，也会对线路能否持续进行供电造成影响。所以要确保每一个设备得到合理有效的保护，具体来说，常见的设备保护，主要是在如下三个环节进行：（1）在配电回路出线开关上，要使用具有过载报警功能的断路器，这种断路器可以在线路负荷超过规定标准的情况下，自动发出报警，让设备检修维护人员及时发现，避免发生意外事故；（2）在配电箱上要标记清楚消防标识，公路隧道不同于地面上，其很多时候光线并不是太好，如果没有清楚明确的消防标识，可能工作人员无法准确判断；（3）对于那些没有无备用的机组消防用电设备，需要对其设计过载保护，这种过载保护能够使得无备用的消防设备避免因出现短路或者其他故障，而导致消防设备机组的两路电源都不能使用。如果备用机组，不设置必要的过载保护装置或者过载保护装置仅仅是作为一种保护信号，在出现意外情况时，能够尽量延长用于消防设备供电的设备运行时间，以保证消防设备能够在较短的时间内扑灭大火。从这个角度来看，在对有备用的消防设备机组进行保护时，其装置的保护设备应主要是通过跳闸进行保护。过载报警的信号要直接接入公路隧道的地面相关值班保卫人员工作场所。

7 消防配电电线、电缆的选择

（1）火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆；（2）火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆。当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电缆；（3）火灾自动报警保护对象分级为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用有机绝缘耐火类电缆；（4）消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消防供电干线或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆。

8 结语

公路隧道内的消防类设备用电情况复杂，尤其是又在地面下，如果对消防类负荷的供配电系统线路设计不够合理，则会给隧道的消防安全埋线留下隐患，因此要切实加强消防类负荷的供配电安全研究，针对不同的用电线路负荷情况，结合公路隧道的实际情况，设计合理的供配电系统图方案，同时注意考虑方案的可行性和经济性，用高效合理安全的供配电系统方案，为公路隧道的消防安全提供用电保障。

参考文献

[1] 黄保金.浅谈建筑电气设计中消防配电设计的重要性及常见问题的分析[J].江西建材，2016，（8）.

[2] 刘斌德.高速公路隧道供配电系统设计中存在的问题分析[J].电子技术与软件工程，2014，（4）.

[3] 范益群，王曦，蒋卫艇，郭志清，洪翔.水底公路隧道安全方案及消防安全性能化设计[J].地下工程与隧道，2006，（6）.

作者简介：傅乔（1983-），男，山东惠民人，供职于新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，研究方向：交通机电工程设计。

（责任编辑：王 波）