高速公路外場機電設施遠距離供電方案與技術研究

 

近年來，我國交通基礎設施建設飛速增加，根據交通部的規劃，到2020年我國將建成國家骨架公網，全國高速公路總里程預計將達到7萬km。隨公路通車里程的快速增長，人們對公路交通服務水平的要求也越來越高，尤其是對安全因素越來越重視。然而近些年高速公路交通事故頻繁發生，且呈較大上升幅度。為了減交通事故的發生，保證道路暢通，提高道路的使用率，交通部要求各地相關部門加強高速公路機電工程的建設，采用先進監控技術手段，減少并及時處理交通事故，在保證高速公路暢通的同時，為高速公路的養護及堵截漏逃費行為提供輔助手段。

 

高速公路道路沿線外場監控系統設備：各類安全設施包括霧燈誘導系統、爆閃燈等警示標志、車檢器、情報板、風速風向儀能見度檢測儀和攝像機等，其主要的特點是點多、面廣、線長，且大部分都是小功率的負載，用電負荷為沿線分散性負荷。目前高速外場供電電源用低壓變壓器產生220 V或380 V的供電電壓，由于用低壓電纜向遠處供電，長距離傳輸只有以加大電纜截面的代價來解決，雖然保證了供電質量，但造成壓降增大，這就增加了工程投資和施工難度，特別是多根粗電纜過特大橋梁，施工難度更大，也造成巨大的浪費。

 

因此針對高速公路外場電力設施遠距離供電的問題，提出一套可行的遠距離供電方案，專用于高速公路外場遠距離的設備供電，該方案通過把傳統交流電傳輸變為直流電傳輸，采用直流輸電，使得電網功率因素達到最高，進一步提高電纜的輸電能力，同時直流輸電對設備的干擾比交流輸電小得多，通過改變傳輸方法，可以節省傳輸線纜的截面，可以很好地解決高速公路外場設備遠距離供電的問題。

 

直流輸電有明顯的優越性： (1)高壓直流輸電是采用兩線制的兩極直流輸電線路，比高壓交流輸電的三相四線制輸電線路．節省了二根輸電線，節省輸電材料1／2。(2)直流輸電可使得電網功率因素達到最高，因此在同負荷前提下，可以用小截面積的傳輸電纜。(3) 電纜輸電時，電纜線路的電容是不可忽略的，用直流輸電，可避免交流輸電的電容電流，輸電能力比交流情況下大得多。 (4)直流輸電對通信設備的干擾對環境的污染都比交流輸電小得多。除了上述優點外，直流輸電線路上的輸電桿、塔的結構也比同容量的交流輸電桿、塔輕而簡單；直流輸電可以同時改善兩端交流系統的工作穩定性。

 

研究內容：

 

1、交流電/直流電轉換設備。

 

交流/直流轉換是本項目第一步，因此該設備性能的好壞對整個供電系統起至關重要的作用。

 

研發的目標之一是：根據輸出電壓、輸出電流、輸出紋波電壓等研究 AC/DC 轉換模塊的各主要電氣參數，優化后的設計電路模塊必須具備：故障保護，過載保護，抗干擾能力防雷泄流的功能。

 

2 、外場設備供電設備。

 

公路外場任何設備最終的工作電壓都是直流供電，其傳統的方法是先經過對 220V 電壓進行變壓整流，對設備進行供電，其供電電壓一般為 DC5V-24V 之間。

 

研發的目標之二是： DC-DC 的降壓通用模塊，該通用模塊可承受的輸入直流電壓范圍可達： 120V-240V 之間，輸出要求，使之滿足外場機電設備的工作需要。

 

該技術已經在漳龍高速公路龍巖段霧燈誘導系統工程中應用。漳龍高速公路龍巖段 A 道后祠隧道至合溪隧道長約 3 公里 ，由于合溪隧道漳州側沒有電力接入點，系統只能從后祠隧道配電房取電，如果采用傳統電力傳輸方案，其線路電力電纜投資將非常巨大，通過采用本技術方案，采用了2 × 4平方和2 × 2.5平方的電纜，大大節省了建設投入資金。