高速公路机电系统培训课件

高速公路机电系统培训 高速公路机电系统隶属于交通工程（安全设施、管理设施和服务设施）的管理设施。高速公路机电系统被划分为：监控系统、通信系统、收费系统、供配电系统、照明系统、通风及消防系统。下面就以贵都高速公路项目为例简单的介绍一下高速公路机电工程所包含的工作内容：一一、施工现场调查施工现场调查 对于机电工程，现场调查的主要工作：1）了解工程分布情况、线路情况、交通状况以及施工任务的分布情况。2）根据初步设计图纸提供工程数量调查核对与实际是否一致，工程量清单与实际不一致的地方作以详细记录，作为联合设计变更的重要依据。3）是否具备施工条件，土建房建施工情况能否满足施工要求。二、联合设计二、联合设计 u 机电工程招标工作完成后，一般情况下，自我们接到中标通知书之后1个月内签订施工合同，根据合同约定开工日期进场施工，但是进场之后并不是立即投入施工，而是要进行施工图深化设计或者叫二次设计，因为招标阶段只是一个初步设计，设计图纸并不能用来指导施工，经过二次设计后的图纸才能用来指导施工。u 联合设计主要是根据前期现场调查情况，以及后续可能出现的设计问题、施工技术问题、界面问题、设备问题进行优化，在这个过程中，做好联合设计，就可以减少在施工过程中可能出现的问题导致的工程返工，可以减少因返工带来的成本增加。三、施工安装和调试阶段三、施工安装和调试阶段 u下面从施工角度出发，分系统的介绍各分项工程：（一）、隧道供配电系统（一）、隧道供配电系统u 供配电系统主要由:电源 输（配）电线路 开关设备 用户变压器变压器通风通风消防消防电缆电缆高高压压开开关关柜柜电源电源隧道照明隧道照明架空线路架空线路1、供配电系统组成、供配电系统组成电源电源u A、直流电(大小和方向不随时间变化的电流)1）直流由于频率为”0”,所以传输过程中能耗特别低，同时噪音小，便于能量的贮存。2）直流波形由于不像交流电一样是正弦波,恒定的电流使故障情况下电弧的熄灭特别难熄灭。一旦直流短路或者接地，防护不当，必将对设备及操作人员造成伤害。t tI Iu B、交流电 交流电(大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流)1）发电厂的发电机是利用动力使发电机中的线圈运转，每转180发电机输出电流的方向就会变换一次，因此电流的大小也会随时间做规律性的变化，此种电源就称为交流电源。2）正弦波形，灭弧容易，而且技术十分成熟，民用普及性广。t tI Iu3）高速公路机电系统中，绝大多数设备都用交流电。u4）交流电的进一步认识u民用级交流电压一般分为单相220V和三相380V，常说的”火线”，“零线”就是指的这两种电而言的。对于单相220V的电源线，一般是红正黑负，黄绿双色线为接地线。三相380V的电源线，一般分A.B.C.N.PE，颜色分布一般为：黄.绿.红.蓝.黑(黄绿双色线)，对于如何辨别A.B.C三相的位置，通常按照：观察者正对设备正面，A.B.C三相顺序分别为从左到右，从上到下，从远到近。交流电示值大小通常有两种表示方式：有效值和最大值，万用表测量出来的都是有效值。2、供配电系统组成、供配电系统组成供配电线路供配电线路 供配电线路分为架空线路和电缆线路，架空线路主要在供电局的线路中出现，高速公路机电系统主要还是电缆线路（根据实际情况而定）。u电缆线路特点：1）电缆导体的最高允许工作温度：90 2）电缆弯曲半径：三芯电缆不小于电缆外径15倍；单芯电缆不小于电缆外径20倍。电缆敷设施工要点电缆敷设施工要点1、电缆绝缘测试和耐压试验：敷设前进行绝缘测试和耐压试验。绝缘测试，用1KV摇表测线间及对地的绝缘电阻。2、电缆搬运及支架架设，应符合下列要求：短距离搬运，常规采用滚动电缆轴的方法。运行应按电缆轴上箭头指示方向运作。以防作业错误造成电缆松弛。电缆支架的架设地点应选择土质密实的原土层的地坪上和便于施工的位置，一般应在电缆起止点附近为宜。3、电缆敷设：敷设的方法可采用人力或机械牵引。电缆沿桥架敷设时，应单层敷设，排列整齐。不得有交叉，拐弯处应以最大截面电缆允许弯曲半径为准。不同等级电压的电缆应分层敷设，高压电缆应敷设在上层。4、挂标志牌：标志牌规格应一致，并有防腐功能，挂装应牢固。标志牌上应注明电缆编号、规格、型号及电压等级。沿桥架敷设电缆在其两端、拐弯处、交叉处应挂标志牌，直线段应适当增设标志牌。u线路的防雷：1）架空线路由于裸露在自然界,而且比较高,容易遭遇雷击,因此通常在杆塔上安装避雷器来保护线路。2）室内线路的防雷通常安装浪涌保护器(SPD)。3、供配电系统组成、供配电系统组成开关设备开关设备 开关柜是金属封闭式开关设备的俗称。按照国标的定义，金属封闭式开关设备是指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。u目前变电所10KV配电设备及低压配电设备多采用成套配电装置。成套配电装置按主接线要求，将一、二次回路中电气按顺序连接组装在有金属框架构成的柜体中。成套配电装置可分为高压成套配电设备（高压开关柜）及低压成套配电设备（低压开关柜）两大类。成套低压开关柜成套低压开关柜u高压开关柜是一种柜式的成套配电设备，它按一定的接线方式将所需的一、二次设备，如各种开关、监察测量仪表、保护电器及一些操作辅助设备组成一个总体，在变电所中作为控制电力变压器和电力线路之用，这种成套配电设备结构紧凑，运行安全，安装和运输方便。u日常运行中，高压跳闸是十分常见的现象，而引起跳闸的多种可能性中，常见的几种可能性如下:高压开关柜高压开关柜1）雷暴天气，供电局架空线路对地及相间绝缘破坏。-观察电压值2）负载过大，超过断路器额定值。-观察电流值3）电缆被人为破坏或交通事故造成绝缘破坏。-检查电缆路径4）负载故障。-检查负载4、供配电系统组成、供配电系统组成变压器变压器 电力变压器是变电所的核心设备，通过它将一种电压的交流电转换成另一种电压的交流电，以满足输电、供电、配电或用电的需要。u按绝缘介质分类，变压器可分为油侵式变压器和干式变压器。油侵式变压器由于价格低廉而得到广泛应用；干式变压器有不易燃烧、不易爆炸的特点，特别适合在防火、防爆要求高的场合使用，绝缘形式有环氧浇注式、六氟化硫充气式和缠绕式等。干式变压器现已在中压等级的电网中得到了广泛的应用。变压器按照绝缘介质的不同分为干式变压器和油浸式变压器。1）高压侧电压通常为10kV，低压侧为400V，根据现场供电局提供电压的高低，其值略有高低。2）为了防止人员触电，干变都有防护罩，并做有观察窗。变压器带电时，严禁人员打开防护罩靠近变压器，所以通常防护罩上都有“止步,高压危险!”警示标志。3）无论是干变还是油变，温度是考察变压器运行状态的最直观因素。5、供配电系统组成、供配电系统组成用户用户u电力负荷是根据它的重要性和是否允许中断供电分为三种等级，分别为：一级负荷、二级负荷、三级负荷。本项目隧道为高速公路隧道，车速高，照明灯具不允许瞬间停电，否则会发生重大事故，因此隧道应急照明灯具为特别重要的一级负荷，隧道内的监控等设备也不允许停电，因此监控等设备为一级负荷，射流风机等其他为二级负荷，其他隧道电力负荷为三级负荷。6、备用电源、备用电源柴油发电机柴油发电机A、柴油机说明 柴油机是柴油燃烧所产生的热能转换成机械能，电球是机械能转换成电能。B、柴油机工作原理 柴油发动机一般为四冲程工作，既进气、压缩、燃烧、排气。C、柴油机构造 包括机体、曲柄连杆、配气机构、燃料系统、空气系统、冷却系统、润滑系统。机体：包括气缸盖、气缸体、油底壳。即柴油机的一个定型的框架，其他所有附件都需要安装在机体上。曲柄连杆：使柴油机完成四冲程。配气机构：控制柴油机的进、排气。燃料系统：柴油从油箱经过柴油格，到达油泵，然后到达喷油器，最后由油嘴喷射到气缸里燃烧。多余的柴油从回油管回到油箱。空气系统：外界新鲜空气经过空气格（空气滤清器），同时发动机排出的废气通过涡轮增压器，使吸进来的新鲜空气以高压传送到气缸，使之与柴油燃烧。冷却系统：冷却气缸燃烧产生的热量以及既有润滑产生的热量，靠水泵将水抽起来循环，由水箱风扇或水塔冷却循环水。润滑系统：通过机油泵使机油循环运转，机油首先通过机油冷却器，再过机油格，然后分配到各个零部件，以确保柴油发动机正常运转。u在线式UPS在市电正常时，由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供交流电，在市电异常时，逆变器由电池提供能量，逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出。其特点是，有极宽的输入电压范围，基本无切换时间且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高。目前，功率大于3KVA的UPS几乎都是在线式UPS。uUPS同时具备稳压、滤波等功能，有些UPS可以在故障或过载时改由市电旁路供电。uEPS有点类似于后备式的UPS，平时逆变器不工作，市电断电时才投入蓄电池。一般不对电源进行恒流、恒压处理。通常采用接触器转换，切换时间均为0.10.25S。其优点是结构较简单，造价较低，平时能耗小无噪音，主机寿命长（15-20年），可适应于电感性、电容性及综合性负载。（二）、隧道照明系统（二）、隧道照明系统u提供车辆在隧道中正常行驶所必须的 照明 u提供紧急情况下的应急照明u为美化隧道,减少司机视觉疲劳形成的 景观照明1、隧道概况、隧道概况u贵都高速JD3标段共有隧道6座，依次为老鹰嘴、笋子坡、贾托坡、九条龙、陡坡脚和新场隧道。隧道均为双洞单向交通，单向两车道。隧道路线线形按车速100KM/h设计。2、隧道照明的分类及特点、隧道照明的分类及特点1）洞外引道照明 在隧道入口、出口洞外设置 引道照明设6基10米路灯，灯杆间距25米 光源为250W高压钠灯 设计亮度1.0cd/m2 控制方式:自动/手动2）入口段加强照明入口加强段共计85m,光源为高压钠灯400W，间距2.5m,安装高度5.2m。设计亮度105cd/m2。加强照明1:晴天白天开，晚上关；加强照明2:晴天和云天白天开，晚上关。加强照明3:晴天、云天和阴天白天开，晚上关。加强照明4:晴天、云天、阴天和重阴天白天开，晚上关。控制方式:自动/手动3）过渡段照明过渡段共计75m,光源为高压钠灯250W，间距5.0m,安装高度5.2m。设计亮度31.5cd/m2。过渡段照明1:晴天和云天白天，晚上关；过渡段照明2:晴天和云天白天开,晚上关；过渡段照明3:晴天和阴天白天开,晚上关；过渡段照明4:晴天、云天和重阴天白天开,晚上关。控制方式:自动/手动。4）过渡段照明 过渡段共计90m,光源为高压钠灯100W，间距5.0m,安装高度5.2m。设计亮度10.5cd/m2。过渡段照明1:晴天白天开、晚上关；过渡段照明2:晴天和云天白天开、晚上关；控制方式:自动/手动。5)基本段照明光源为高压钠灯100W，隧道拱顶侧偏单光带间距7.0m,安装高度7.10m。设计亮度4.5cd/m2。基本段照明1:白天和晚上开,夜间关；基本段照明2:白天和晚上都开；控制方式:自动/手动。6)应急照明光源为高压钠灯100W，隧道拱顶侧偏单光带间距14.0m,安装高度7.10m。应急照明:24小时常明灯,UPS供电。控制方式:手动7)紧急停车带照明光源为2*36W荧光灯，间距3.0m,安装高度5.2m。紧急停车带照明:与应急照明同回路。控制方式:手动。8)出口段加强照明出口段共计60m,光源为高压钠灯100W，间距3.0m,安装高度5.2m设计亮度22.5cd/m2出口段加强照明1:晴天白天开、晚上关；出口段加强照明2:晴天和云天白天开、晚上关控制方式:自动/手动。隧道照明供电原则隧道照明供电原则(1)为了保持光源寿命,高压钠灯的端电压应在额定电压的95%105%范围内。(2)为减少冲击电压波动和闪变对照明的影响,应采用隧道照明专用变压器,负荷率可选择在额定容量的70%80%。当与隧道风机等冲击性负荷共用变压器供电时,应专线供电。(3)低压配电方式采用树式及放射式混合配电方式,低压配电系统采用三相四线制。电压等级220V/380V,接地系统采用TN-S 系统。隧道照明供电原则隧道照明供电原则(4)低压配电电缆采用四芯等截面阻燃及耐火电缆。(5)对于启动电流大于工作电流的隧道灯具,应较验开关及电缆截面,避免保护失灵或压降过低。(7)应急电源与工作电源采取可靠措施,防止并列运行。应急电源宜采用蓄电池直流逆变装置或独立的自起动柴油发电机组供电。集中设置可采用在线式不间断电源(UPS),分散设置可采用自充电式应急灯。（三）、隧道通风系统（三）、隧道通风系统u隧道通风系统是隧道安全运行的重要组成部分，通风系统能否正常工作与隧道内运行环境条件、运行效率、运行安全密切相关。u隧道内良好的空气状态是行车安全的必要条件，通风是为了把隧道内的有害气体或污染物质的浓度降至允许浓度以下，以保证汽车行驶的安全性和舒适性，同时有利于隧道内的维修、养护人员的身体健康。隧道通风方式很多,选择时考虑的最主要因素是隧道长度和交通条件，同时还要考虑气象、环境、地形以及地质等条件，从而选择既有效又经济的通风方式。风机安装流程风机安装流程风机安装前，首先检查预埋件的安装位置是否与设计相符。如不能满足，必须立即与土建单位协调，确定完善方案。风机安装开始前，首先对预埋件进行拉拔试验，预埋件的抗拉力应达到设计及技术规范要求，拉拔试验加载荷载为风机的15倍，试验合格后，将有关测试数据上报监理工程师及业主批复，然后再进行风机的安装。安装时采取首件样板制度，即在施工时，首先安装一台风机作为样板，并邀请业主、监理工程师检查、确认，并以此为标准进行所有风机的安装。风机安装时，将在地面组装好后，然后吊至作业车升降平台进行安装。风机安装时，地面安全防护人员做好安全防护工作，设置警示标志提醒过往车辆。风机的安装质量要求较高，且风机安装在隧道顶部，拟采用高空作业车进行风机的安装。风机安装方案确定后报经业主及监理工程师批准，并在监理工程师的监督指导下进行作业。在此之前还将与设备供货商共同对隧道顶部进行现场测量，使风机支架与隧道顶部相吻合，且符合建筑界限标准。风机安装流程图风机安装流程图预埋件检查、完善风机组装风机吊装风机控制柜安装风机配线风机支架安装风机检查风机试验抗拔力实验承载实验风机调试（四）、隧道消防系统（四）、隧道消防系统u隧道消防系统是为公路隧道的安全运营提供保障，是公路隧道防灾、减灾的核心。根据公路隧道交通工程设计规范的设计要求，隧道消防系统一般为全自动湿式系统，即24小时系统管道为充水的湿式系统，供水设施能够自动供应并满足系统所需消防水量。1、隧道消防设施配置及构成、隧道消防设施配置及构成1）设备配置：火灾报警装置、避难指引设备。2）洞内灭火设施：水成泡沫灭火装置、干粉灭火器、消防水带、消火栓、给水栓、消防供水干管。3）洞外供水设施：取水设施、高位蓄水池、低位集水池、泵房、供水管网。4）控制设备：水泵控制模块、水位控制器。2、各部分结构示意图、各部分结构示意图1）隧道内设备布置图如下：2）隧道外取水、供水示意图如下：3、各设备、设施功能、各设备、设施功能1）火灾报警装置及避难指引设备 火灾报警装置主要是用于隧道内发生火灾时，现场人员通过按压报警装置向控制中心报警，根据规范要求报警装置一般不大于50米，在行车方向右侧与消防箱、避难指引设备配合设置。3）消防供水干管消防供水干管由高位蓄水池供水，采用全自动湿式系统，即平时系统管道为充水的湿式系统，供水设施能自动供应并满足系统所需的水量及水压。消防供水干管在左右线隧道进出口两端采用环状的供水管网，由两根供水管分别给左、右线供水，环状管网在一根供水管道出现故障时仍能保障隧道管网水量及水压。4、系统供水方式、系统供水方式1）集水池集水池集水有两种方案，第一是隧道山体水量丰富，常年有不间断的溪流，则在溪流上游处修建滚水坝、沉沙井，在经过沉沙井沉淀后经由管道直接注入集水池；第二是隧道山体所处水量不足，则采用修建大口井，由潜水泵向集水池集水。2）蓄水池 通常集水池的水经泵房水泵组提升至蓄水池，蓄水池通过2根进水管向隧道环状给水管网供水，送到隧道各用水点，使管网保持常有水状态。3）泵房 泵房水泵一般采用一主一备两台水泵，由水泵控制模块根据水位控制器返回的信号判断水泵的运行/停止。4）消防联动控制消防联动控制是实现在无人值守情况下，发生火灾时系统能自动工作满足隧道消防供水的需求。消防联动系统控制方式可分两种：第一、监控中心根据需要可远程控制水泵的运行/停止，为蓄水池注水，来满足实际需要。第二、系统正常联动，即在隧道发生火灾时，由于用水使蓄水池水位下降时，由蓄水池水位控制器将信号传送到泵房水泵控制模块，水泵控制块启动水泵，当达到预设的水位则关闭水泵；若在向蓄水池注水过程中集水池的水位过低，则控制模块自动停止水泵工作，防止水泵空转而烧坏水泵电机，待集水池水位升高后自动启动水泵工作；若采取的是大口井作为水源地向集水池注水方式，联动方式与集水池向蓄水池注水的联动控制模式相同。谢谢 谢！谢！