潤揚大橋供電設計

論文類別:工學論文 > 電力論文
論文作者: 趙衛平
上傳時間:2006/3/3 13:32:00

摘要:阐述潤揚大橋供電設計方案,通過比較潤揚大橋與江阴大橋、南京二橋供電的異同,推出润揚大橋供電方案的創新點和設計施工中的難點。
關鍵詞:潤揚大橋 供電 下橫梁

  潤揚長江公路大橋及南延段全長34.082公裏,設南繞城互通、主線收费站、沿江互通、世業洲互通、躍進路互通、G312互通等6個收費站,1個枢紐(丹徒樞紐)。全桥共設14處供電點,除以上6處收费站外,還有南汊懸索桥主塔和錨錠、北汊斜拉橋主塔、南岸橋區、北岸橋區等。用電總容量為8700KVA。

  潤揚大橋南北分別連接鎮江和揚州,分屬不同供電部門管轄。镇江電源條件:南岸橋區已建成35/10KV總變電站,二路35KV進線分別由鎮江五洲變和蔣橋變引來,這两座變電站為鎮江地區變电站中等級較高者,從而充分保證了大橋35/10KV總變電站進線電源的可靠性。總變電站采用二臺容量為6300KVA的35/10KV油浸式變壓器,總安裝容量為12600KVA,共有8路10KV饋出線;揚州電源條件:北岸橋區已建成一座10KV開閉所,二路進線均由揚州35/10KV瓜洲變電站引來。

二、供電方案比選

  潤揚長江公路大橋全線各供電点負荷估算一覽表

  根據各用電點及其用電設備的重要性和中断供電後產生的影響程度,各點負荷等級可分為一級負荷、二級負荷。

  一級負荷:包括通信、監控、收費系統設備用電、主橋內部檢修用電和除濕設备、主橋道路照明、消防設施等。

  二級負荷:辦公照明、空調、景觀照明、生活水泵設施等。

  全橋供電系統方案比選

  方案一:主桥由南汊懸索橋,北汊斜拉橋和世業洲高架橋組成,主橋和南接線由大橋35/10KV總變電站供電,北接線由10KV北岸開闭所供電。躍進路互通、312互通、上黨互通由35/10KV總變電站二路10KV饋出線雙電源環網供電;世業洲橋區(包括世業洲互通)由35/10KV總变電站二路10KV饋出線雙電源供電,10KV電纜通過懸索橋鋼箱梁引到世業洲;主橋采用5.5KV環網供電,電源由南岸橋區變電站10/5.5變壓器引出。北接線由北岸開閉所提供二路10KV電源環網供電。

  方案二:主橋及躍進路互通由主橋由大橋35/10KV總变電站供電,南接線的312互通、上黨互通由就近供電部門變电站供電,世業洲橋區(包括世業洲互通)由35/10KV总變電站二路10KV饋出線雙電源供電,10KV電纜通過懸索橋鋼箱梁引到世業洲;北接線的南繞城互通、主線收費站、沿江路互通由就近供電部門變電站供電,斜拉橋和世業洲高架橋組成,分別由南岸大橋變電站和世業洲變電站供電。

  主橋設置南汊懸索橋南塔變电站、北塔變電站、南錨变電站、北錨變電站、北汊斜拉橋南塔變電站、北塔變電站,共6個變電站,采用5.5KV中壓供電,由南岸橋區10/5.5KV變壓器引出四路5.5KV電源,其中二路5.5KV分別供懸索橋景观照明和斜拉橋景觀照明;另二路為雙電源環網供電給懸索桥和斜拉橋的除濕檢修用電。

  方案比較:

  方案一:優點:該方案根據大桥及高速公路供電距离長負荷小、分散的特點,充分發揮10KV供電的优勢,使高壓一次回路較完善,供電可靠性較高,全線供電負荷分類較清楚,可以使運行費用降低,同時可以使大橋總變電站滿負荷運行,利用率較高,今後的日常運行維護費用較少。

  缺點:由於沿線需鋪設大量電力管线,施工較困難,一次性投资大。

  方案二:优點:一次性投資略低,大橋兩端接線供電線路較簡單。

  缺点:大橋總變電站不能滿負荷運行,利用率較低,不能充分利用大橋總变站的資源。供電可靠性比第一方案要降低,同時全線供電負荷分類不如方案一明確,運行費用高於方案一。

  南岸橋區變電站供電范圍為南岸橋區景觀照明,廣場道路照明,橋区房建配套用電,管理中心三大系統等設施用電。采用雙回路供電,二路10KV互為備用,10KV電源均由南岸內部35/10.5KV總變电站引來。

  綜合以上特點,方案一系統設計較為合理,而且在條件許可的情況下可变成潤揚大橋全線由大橋總變電站供電,故推薦方案一。

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三、創新點及難點

  • 創新点

  总結潤揚大橋的設計供電照明設計,有以下三個方面采用與以前不同的設計思路和方法,簡述如下:

  其一,主桥變配電設備的安放位置與江阴大橋和南京二橋有所不同。潤揚大橋與已建成的江陰大桥和南京二橋主橋均采用了5.5KV或3KV中壓供電方式,江陰大橋采用的是3KV中壓供電,在長達1385米懸索橋鋼箱梁內部均勻地布置了5臺容量為100KVA的3/0.4KV變壓器;南京二橋采用的是5.5KV中壓供电,在靠近斜拉橋下橫梁處的鋼箱梁内集中設置了容量為25KVA或32KVA變壓器共10臺。

  江陰大橋和南京二橋中壓變壓器的設置有一個共同點:變壓器都設置在鋼箱梁內,不管分散設置還是集中設置,雖然鋼箱梁內部體積很大,但鋼箱梁溫差較大,特别是夏季,鋼箱梁內溫度可達60℃以上,變壓器长期工作在這種環境下將降低變壓器的使用壽命;而且由於進出鋼箱梁的人洞很小,不便於變壓器的運輸,給以後變壓器的維護保養带來很多困難。

  為此在潤揚大橋供電系統的设計中我們充分吸收了江陰大橋和南京二橋供電方式的優點,即主桥采用5.5KV中壓供電方式,同時也對考慮到了上述情況,經對润揚大橋的四座主塔仔細研究並請教了橋梁設計人員,發現將變配電設備設置在主塔下橫梁內或下橫梁上是一個可行的方案。  因為其一變配電設備可從主塔通過电梯到達下橫梁,其二變配電設備設置在下橫梁內如同設置在民用建築物內一般,室內溫度不致於過高,且不會產生任何震動。

  變配電設備在懸索橋和斜拉橋下橫梁內的安裝示意圖如下:

  其二,在管線預埋上采用與以往高速公路和大橋不同的方法,設計了全線綜合管線圖。在高速公路的預埋管线中,除中低壓供電管線外,還有通訊管線、外場設备供電和控制線、其他弱電管線,這些管線的設計往往屬於不同的設計單位,在設计過程中彼此之間互不聯系,各自設計自己的管線,以致於造成管線之間的相互交叉重復或缺項;電纜管井的重復設置等等。為避免以上矛盾的發生,在這次設計中,我院和其他專業設計单位在潤揚大橋進行了為期一個月的现場設計,並繪制了全線的綜合管线圖,在這張圖中,所有專业管線一目了然,管線交叉基本上能避免。外場設備供電界面也分得清清楚楚,供電設計單位負責到外場设備接線手井,手井至設備管線由外場設備設計單位負责。

  其三,特殊互通區照明設計与以往高速公路互通區的不同。一般互 通區采用設置30~35米高杆燈的方法來解決互通區的照明,而新增的世業洲互通從高達40多米的世業洲高架橋旋转下來,35米的高桿燈根本無法满足照明要求。為此,我們參考了上海浦東國際機場路的設計思路,采用嵌入式道路燈安裝方式,將照明燈具嵌入路側護栏內安裝,每隔4米設置一个道路燈,沿整個互通形成一個圆形光帶。經計算,这種安裝方式功能上能達到設計要求。在景觀上能形成一個独特的風景。

  • 難點

  對潤揚大橋如此大的一個供電系統工程,並不是說在系统上能保證得通就可以了,在供電系统設計合理前提下,還要保證施工的可行性。

  潤揚大橋全線共約35KM,10KV及6KV電力電纜將全線鋪设,在如此長的距離內全線鋪设電纜,加上地形復雜,有各種大中小橋梁,有人行通道、机耕通道等,有各種等級地方道路和國道,有各種箱涵管涵,有挖方,有填方。如何在這般長而復雜的地形上铺設電纜,對我們設計人員來說是一個挑戰,為此,我们對潤揚大橋全線進行了實地踏勘,在此基礎上我們對各種不同地形采取了不同的鋪設方式:

  在南汊懸索桥和北汊斜拉橋的鋼箱梁內,中壓電力電纜敷設在鋼箱梁內的桥架上,在世業洲高架橋、北接線高架橋和躍進路高架橋上,中壓電力電纜敷設在高架橋的中央分隔帶的托架內,在路上則沿道路邊溝內穿鋼管敷設。

  潤揚大橋全線電力電缆敷設有以下幾處較為困难:其一:在南岸橋區、北岸橋區,中壓電力電纜如何上高架橋,在世業洲橋區和躍進路高架桥,中壓電力電纜如何落地。這四處橋面標高距地在25米到40米,電力電纜很难敷設。其二,中壓電力電纜在高架橋中央分隔帶托架內的敷設,由於托架內鋪設有通訊管線,而電力管线與通訊管線必須分層鋪设且相距至少500MM,分層铺設帶來的困難是下層的電力管線無法放入托架內。其三:電力管線如何沿道路鋪設,前面已提及潤揚大橋全線地形復雜,為此我們针對不同地形作了深入的討論,譬如在過橋時采用中央分隔帶托架內敷設的方法,而在過人行通道時采用通道兩側設人井,電纜穿鋼管直埋敷設的方法。

四、變更設計及施工配合

  因润揚大橋房建工程的滯后,各點變電站設計尚未結束,還未开始施工,故這裏就谈談供配電及照明管線預留预埋的變更設計及施工配合。產生變更設計的原因有以下幾点:

其一:對橋梁、道路及其構筑物結構了解不夠,造成設計的管線敷設方式不合理和設計深度不夠的情況,如管線穿越管涵、人行通道等,經過現場反復踏勘,与土建施工單位在現場協商解決這類問題。

其二:沿線某些構築物已移位或取消,而產生的相應變更设計。

其三:对實際地形了解不夠,造成設計與现實不吻合。

其四:原設計圖中的筆誤造成的錯誤,而產生的變更设計。

  潤揚大桥全線管線的預埋工作正在進行中,就施工中產生的各種問題設計人員及時地到現場了解情況,配合施工單位解決設计或施工中出現的問題。到目前為止,由於我設計人員對管线預埋的設計做得較詳細,尚未出現重大變更,但我們也決不掉以輕心,我們將認真對待施工中出現的每一個問題,認真解決,確保潤揚大橋的高質量施工,同時也提高了我們的设計水平。

五、存在問題及不足

  盡管從初步设計到施工圖設計均是由我們承擔了潤揚大橋的工作,但對潤扬大橋如此大規模的一個供電照明工程,由於是第一次接觸,在設計中難免有不足和錯誤之处。現就談談到目前為止我們感到存在的問題:

1.涉及到與主體結構有關的預留預埋宜在主體設計時參與進去,以免造成不必要的修改,同時可使一些管線在主體施工時就埋進去,既美觀又能避免二次開挖等。

2.在進行管線預埋設計时要充分理解主體結構和實際地形,使管線敷設能更容易,如我們在南京二橋了解到管線過橋梁時,采用從橋梁的錐坡下設井再沿錐坡敷設至托架内的方式,在潤揚大橋設計中我们一開始也采用了這種方法,後在实地踏勘後發現該方案實施起來較為困難,于是我們就改用在道路土路肩設井和道路中央分隔帶設井的方法來解決這個問題。

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