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1、高速公路机电远程供电系统的创新电缆气吹施工方法及远距离供电设备张国青 韩章鹏路桥华祥国际工程有限公司,北京市 101100摘要：针对高速公路机电工程外场监控设施供电系统，传统采用地埋敷设大线径电缆为远距离设备供电实施难度大，造价高的问题，提出全新的解决方案，可以广泛应用与高速公路外场监控系统以及偏远地区的设备远距离供电。关键词：施工难度;造价;电缆气吹;远距离供电;效费比高速公路外场监控设备除了互通、隧道以及服务区附近的情报板之类的设备以外，大量分布于道路区间的监控设备都是小功率的视频监控摄像机、卡口以及交通调查站等设备，其中设备数量最多的是视频监控摄像机。在常规设计中，往往为了几个摄像机需要
2、挖沟敷设相当长度的大线径电缆才能保证最远端的设备供电电压满足设计要求，或者是采用太阳能或者风光互补的方案实现给设备供电。以上两种方案都存在造价高、易被盗、维护难度大等问题，往往很多运营路段由于供电系统的不可靠导致外场监控设备长期停用，造成不应有的损失。随着电子技术的进步和施工工艺的不断提高，远距离供电设备的逐渐成熟以及电缆气（水）吹的施工方法为高速公路外场监控系统远距离供电提供了全新的解决方案。随着电子技术的进步和市场的需要，远距离供电设备也应用而生，采用此类设备一般是在近箱变端，一般是在互通区的情报板配电箱内（或者变电所配电箱内）安装一升压设备，将电压升高至600-800V，在远端每一处设备
3、配电箱内安装一降压设备，将电压降到设备所需的电压，保证设备的用电质量。可以实现三相（单相）交流市电输入，220VAC额定输出的转换。具有软启动、可远程监控管理、完善的输入和输出保护等优点。适用于长距离大负载供配电系统，适用场合包括：高速公路远供系统、偏远地区工程集中供电系统等。1. 该远距离供电系统的主要特点主要特性：1.1 供电系统在远距离、大负载能量传送中，无需配备任何升压中继设备，线路结构简单，成本更低，适合于超过10km距离的配电系统；1.2 供电系统有利于供电系统末端有大功率负载时的线路损耗控制；远端设备不受长距离中线路压降影响，具有更好的扩展性与兼容性；1.3 输出电压为800V1
4、000V可变交流/直流供电，避免使用箱式变电站供电，不需要电力系统部门增容；1.4 系统局端设备根据线路上负载变化调整输出，在确保供电稳定的条件下降低线路损耗；1.5 系统远端设备根据不同线路输入电压，调整内部参数，提升设备转换效率，节约能源；1.6 在系统允许范围内，可以任意移动设备或增减负荷，应用灵活方便，易维护；远端设备输出一致、稳定，且不受负载变化影响；1.7 可以有效抑制雷击或操作过电压干扰；1.8 系统功率可根据需求调整，在负载功率、传送距离和造价之间平衡；1.9 方案采用线缆不超过10mm，可吹缆敷设，降低工程造价，不易被盗。2. 该远距离供电局端设备特点：局端设备，在产品的设计
5、方面，采用了高频PWM，IGBT逆变功率推动及输入输出全隔离技术，使产品具有瞬时值控制及在线可调功能，具有控制精度高、波形品质好以及负载适应性强、噪音低及抗干扰能力强等特点，适合为高速公路电流环线供电，产品工作原理框图如下所示。3. 该远距离供电远端设备特点：远端供电设备采用先进的磁饱和技术及功率补偿技术，可以将输入转换为220V交流电压信号，可以根据负载情况调整变换器输入端电压，既实现了交流电流环路与220V供电网络的隔离，也完成了220V的精确稳压，设备具有极高的可靠性。产品工作原理框图如下所示4. 远端设备系统结构远距离供电系统的局端在变电站内将能源局域网配电系统与电网隔离，输出电流一般
6、在10A以下，负载通过远端设备产生220V电压使用，配电电缆可采用210mm或26mm进行输电，降低系统造价。高速公路沿线敷设多孔硅芯管是每一条高速公路都必建的一项设施，设计初衷是为后续新增光缆气吹敷设或者对外出租所用，一般沿线都有多孔的预留，一般高速上都有多孔硅芯管长期闲置，造成资源的浪费。近年来很多高速建设单位已经逐步在实施硅芯管电缆气（水）吹的实施方案，目前已经在陕西、湖南、河北等地有应用，用以改造不很可靠的太阳能供电系统。目前硅芯管气吹技术最大的实践线径2*35的铝合金电缆，常规的2*6,2*10电缆硅芯管气吹敷设已经很成熟，并且随着施工工艺的进一步探索，水吹技术可以将电缆线径近一步加
7、大，吹缆距离也可以近一步加长。为供电系统施工提供更好的方案。电缆硅芯管吹放施工方法要求所选用的电缆线径为圆型，且线缆不能太软，所以适合目前比较流行且不容易被盗的铝合金电缆的敷设。常规的电缆敷设方法一般采用人工挖沟、人工敷设再铺沙盖砖，甚至加水泥防盗块等施工工艺，往往施工难度大，周期长，造价高，运营期间电缆被盗以及施工挖断事件也长期困扰着高速公路运维人员。距离供电设备和硅芯管电缆吹放敷设方法的结合应用。可以有效的降低高速公路外场监控设备供电系统的造价以及施工和维护难度。5. 常规供电方案和远距离供电系统方案比对：常规供电方案举例：设定距离变电所距离1600米的地方有一套功率为7KW，电压为AC2
8、20V的用电设备，那么在满足压降的情况下，则需要50mm2的铜芯电缆。考虑前端设备多台，尽量减少压降，一般会选用YJV224*50型号的铠装铜缆，该型号电缆材料价应该在70元/米左右，暂定70元/米，施工费一般在15-20元之间，暂定17元/米，累计费用为：（70+17）*1600=139200，如果供电设备更远，功率再增大些，那么造价是难以承受的。远距离供电设加铝合金电缆供电方案：同样设定距离变电所距离1600米的地方有一套功率为7KW，电压为AC220V的用电设备，10mm2的铝合金电缆载流量即可达到50A以上，完全满足一般高速公路互通一个方向的设备供电要求，并且由于采用远距离供电设备，并
9、不会由于距离的增加而导致压降的提高，因此可以采用YJHLV3*10铝合金线缆，单相供电即可，选用该方案可以提供更远距离的设备供电，距离可达10KM以上。该方案的造价为：YJHLV3*10铝合金电缆造价在20元左右，施工费在20元左右，远距离供电局端设备安装50000估算，远端供电设备按照8000元算，（20+20)*1600+50000+8000=122000。以上两个方案简单比对后，感觉造价差不多，但是采用新技术的方案用料用工都节省很多，符合环保节能思路，并且在供电系统继续延伸更远的时候优势会更明显。6. 结束语：随着技术的进步和远距离供电设备的大量应用，设备会越来越稳定，造价也会越来越低，远距离供电系统和电缆气吹施工工艺必将成为高速公路机电工程设计施工的常规方案。参考文献：1王命平.高速公路机电系统设备管理的创新探究 J.工程技术；全文版，2015（17）：2672江辉耀，高速公路发电机远程监管系统J.科技创新与应用，2015（30）：603陈杰，基于TC35模块的温湿度检测系统的开发J.机电产品开发与创新，2013 26（4）：140-1424洪伟煌，高速公路供配电系统的施工建设要点研究J.科技与创新，2015（16）：935张宜虎，煤矿电气设备与供电系统的保护分析J.机电一体化，2014（1）：643建筑#类别
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