中压供配电在泰州大桥中的应用探讨
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摘要：随着桥梁建设规模的扩大，传统低压供配电已不能适应现代特大型桥梁长距离分散性用电要求。本文介绍了中压供配电的原理及在长江流域泰州大桥的实施方案，重点介绍了中压供配电核心设备--埋地变压器的设置方案。
关键词：中压；供配电；桥梁；应用；埋地变
中图分类号：TM642+.1 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）01-0115-3
1.引言
我国早期的大型桥梁的供配电通常采用集多座变电站，实行人工值班，集中化供配电，其中变压配电室由高压配电室、变压器室、低压配电室紧密组合在一起，形成“目”字型结构，由于体积较大，通风散热效果差（夏天箱内温度高达60—70℃），对安装点的要求高，仅适用于环境条件良好、用电较集中的负荷。此外，集中式供电的电缆资源共用程度低，低压端引出电缆数量多，不适合大型桥梁长距离分散性负荷的用电特点，是传统的低压供配电模式（用户端的变压器一般为10/0.4kV的电压转换）。
长江流域的多数大桥梁体由钢箱梁和混凝土箱梁组成，水中引桥较长，箱梁检修孔小，主塔与箱梁之间缺乏安放大容量供配电设备的空间，供配电设备与线路的安装不能破坏桥梁主体工程的结构安全。如按传统的低压方案，全桥至少需建设1座大型变电站，并在桥梁箱体内配置大量的配电箱，进出低压电缆数量多，安装施工困难且成本高，不适合泰州大桥供配电工程特点。中压供配电系统中的二级变压器（即6/0.4kV的埋地变）由于具有可直接插入式连接，体积小、可靠性高等特点，较好解决了上述难题，方案实施更加可行。
另外，大桥地处长江，环境条件不佳，电器装置易被碱水腐蚀。6/0.4kV埋地变采用环氧树脂外壳，防护等级达IP68，非常适应恶劣环境。
2.中压供配电的系统原理
中压供配电系统根据长距离分散性负荷的用电特点，选择一个适当的电压，使一定功率电流传输的“安全性与成本之比”达到最优，是在半径约20km范围内的树干式供配电系统。其基本思路是：通过中压转换设备将我国电网供电电压10kV或35kV配变为中压6kV经中压电缆送至分散性负荷供配电点处的埋地式变压器（埋地变），再由埋地变将电压配变为低压0.4kV向路灯及场外监控设备供配电。其组成原理如图1。
3.中压供配电的实施方案
泰州大桥上游距润扬长江大桥约66km，下游距江阴长江大桥约57km，北接泰州市，南联镇江市和常州市。本项目路线起于大桥北接线与宁通高速公路交的宣堡枢纽，终点止于大桥南接线与沪宁高速公路交叉的汤庄枢纽，全长约62公里。泰州大桥供电范围为12.6公里（其中跨江大桥大约3km），供配电项目主要包括交通监控、道路照明、景观照明用电及大桥主塔、箱梁内检修、照明、主缆及箱梁内除湿机、电梯、航空障碍灯等设施的用电，中压供电负荷为2×1600kVA，分布于12.6km的范围内，属于长距离分散性用电。
全桥供配电采用10/6/0.4kV与10/0.4kV相结合方案，在泰州高港侧设中心变电站一座，对于管理中心、服务区等用电量大且集中的区域采用10/0.4kV供电方式，中心变电站10kV的电源采用双电源单母线分段方式接入，两路电源从大桥北侧敷设10kV电缆线引入，保证供电的可靠性。此外，设不间断供电电源UPS一套，以保证计算机系统、信息系统等的一级负荷供电。对桥梁用电负荷小且分散的区段用10/6/0.4kV的方式供电。6kV侧分4条回路引出，分别为道路照明WP1（跨江大桥）回路、道路照明WP2（扬中路基段及夹江大桥）回路、主桥结构内部照明WP3回路、主桥景观照明WP4回路；下面就大桥上中压埋地式变压器设置方式进行阐述。
3.1埋地变的整体布置
桥梁上的用电负荷全以6/0.4kV方式供电。本工程道路照明共计设置13台埋地变压器，沿线布设：跨江大桥6台、扬中路基段4台、夹江桥3台；景观照明共设置3台干式变压器，分别位于南塔、北塔、中塔下横梁内；结构内部用电设置5台干式变压器，分别位于南塔、北塔、中塔下横梁内以及南北锚室内。上述中压变压器的电源由中心变电站的两台10/6kV—1600kVA变压器引入。
3.2埋地变在桥梁上的摆设
3.2.1在主桥钢箱梁段的设置
容量大的变压器体积相对也比较大，为方便施工，本项目推荐法国欧奇公司TER—TT型埋地变的外形尺寸（长×宽×高）控制在1.2×0.8×1.3范围内，可满足梁体的空间要求。由于主桥和引桥的箱梁结构、负荷容量需求不一样，故埋地变在不同桥段摆放的数量也不一样。
在主桥段，用电负荷主要集中在两主塔周围，此段采用6/0.4干式变压器集中供电。
3.2.2在引桥混凝土箱梁段的设置
由于引桥混凝土箱梁缺少摆放埋地变的空间，埋地变的摆放需另外构设支撑台面。本项目是利用桥墩之间加固、加宽的检修平台上进行布置，根据各桥段的容量需求在平台上配置埋地变的数量。
3.3中压电缆管线的设置
全桥的中压电缆（6kV）分4条回路由中心变电站引出，土基路段采用电缆直埋方式，通过附近引桥桥墩预设的电力槽道，电缆沿墩壁预留的电力槽道上桥，引入中央分隔带的中压电缆槽道内；在混凝土梁与钢箱梁之间伸缩缝，将中压电缆通过桥架引至钢箱梁内电缆桥架内；主桥段土基路段采用穿管直埋的方式敷设在道路一侧。
3.4电力监控
在每台埋地变的低压出线处设置内置LSA系列智能终端，主要完成变压器配电箱主开关以及出线回路的开关信号采集、事故信号的监测、控制命令输出、数据处理以及与综合电力监控系统工作站的远程通讯等功能，实现全桥各配电箱的低压出线回路的控制。
由于照明灯具都是大功率光源，照明耗电十分可观。以往的控制模式，通常分段控制灯光，控制方式不够灵活，节电有限。埋地变低压侧的电力监控，可实现根据需要分合指定的灯具电源。因而，可大量节能及方便灯具的检修。
4.结语
本项目如采用10/0.4kV的低压方案，也可实现照明和电力监控的功能，但低压方案10kV配电线路为放射式结构，电网不易扩展，监控点多，不容易实施多套开灯方案，因此，系统结构僵硬，自动化性能一般。此外，10kV变压器属于高压端设备，不宜直接频繁操作控制。而中压系统通过对配电电压、设备的选择，埋地变防水、防污染等密封性能突出，能避免江水和强风对设备的腐蚀并可以在中压侧直接操作控制，方法简单，安全可靠，再通过对供配电回路的检测与控制，能实现对全线用电设备的检测与控制，减少空载损耗，大大提高了营运管理的自动化水平。另外，中压系统投入运行后，扩展容易，二次投资费用低。因此，中压方案在系统性能方面有更大的优势。
目前中压供配电技术已经在南京长江第四大桥（二桥、三桥）、湖北宜昌长江大桥、珠江黄浦大桥、苏通大桥、广州新机场、大亚湾核电站、青岛胶州湾大桥、重庆环花园大桥（含隧道）、安庆大桥等十多个重大工程项目中成功使用，现泰州大桥作为采用中压供配电系统的又一座桥梁，它的实施将为今后特大型桥梁的供电设计提供更多有益的借鉴。