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高速外场远距离供电方案与技术研究

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高速公路外场机电设施远距离供电方案与技术研究

近年来,我国交通基础设施建设飞速增加,根据交通部的规划,到2020年我国将建成国家骨架公网,全国高速公路总里程预计将达到7km。随公路通车里程的快速增长,人们对公路交通服务水平的要求也越来越高,尤其是对安全因素越来越重视。然而近些年高速公路交通事故频繁发生,且呈较大上升幅度。为了减交通事故的发生,保证道路畅通,提高道路的使用率,交通部要求各地相关部门加强高速公路机电工程的建设,采用先进监控技术手段,减少并及时处理交通事故,在保证高速公路畅通的同时,为高速公路的养护及堵截漏逃费行为提供辅助手段。

高速公路道路沿线外场监控系统设备:各类安全设施包括雾灯诱导系统、爆闪灯等警示标志、车检器、情报板、风速风向仪能见度检测仪和摄像机等,其主要的特点是点多、面广、线长,且大部分都是小功率的负载,用电负荷为沿线分散性负荷。目前高速外场供电电源用低压变压器产生220 V380 V的供电电压,由于用低压电缆向远处供电,长距离传输只有以加大电缆截面的代价来解决,虽然保证了供电质量,但造成压降增大,这就增加了工程投资和施工难度,特别是多根粗电缆过特大桥梁,施工难度更大,也造成巨大的浪费。

因此针对高速公路外场电力设施远距离供电的问题,提出一套可行的远距离供电方案,专用于高速公路外场远距离的设备供电,该方案通过把传统交流电传输变为直流电传输,采用直流输电,使得电网功率因素达到最高,进一步提高电缆的输电能力,同时直流输电对设备的干扰比交流输电小得多,通过改变传输方法,可以节省传输线缆的截面,可以很好地解决高速公路外场设备远距离供电的问题。

直流输电有明显的优越性: (1)高压直流输电是采用两线制的两极直流输电线路,比高压交流输电的三相四线制输电线路.节省了二根输电线,节省输电材料12(2)直流输电可使得电网功率因素达到最高,因此在同负荷前提下,可以用小截面积的传输电缆。(3) 电缆输电时,电缆线路的电容是不可忽略的,用直流输电,可避免交流输电的电容电流,输电能力比交流情况下大得多。 (4)直流输电对通信设备的干扰对环境的污染都比交流输电小得多。除了上述优点外,直流输电线路上的输电杆、塔的结构也比同容量的交流输电杆、塔轻而简单;直流输电可以同时改善两端交流系统的工作稳定性。

研究内容:

1、交流电/直流电转换设备。

交流/直流转换是本项目第一步,因此该设备性能的好坏对整个供电系统起至关重要的作用。

研发的目标之一是:根据输出电压、输出电流、输出纹波电压等研究 AC/DC 转换模块的各主要电气参数,优化后的设计电路模块必须具备:故障保护,过载保护,抗干扰能力防雷泄流的功能。

2 、外场设备供电设备。

公路外场任何设备最终的工作电压都是直流供电,其传统的方法是先经过对 220V 电压进行变压整流,对设备进行供电,其供电电压一般为 DC5V-24V 之间。

研发的目标之二是: DC-DC 的降压通用模块,该通用模块可承受的输入直流电压范围可达: 120V-240V 之间,输出要求,使之满足外场机电设备的工作需要。

该技术已经在漳龙高速公路龙岩段雾灯诱导系统工程中应用。漳龙高速公路龙岩段 A 道后祠隧道至合溪隧道长约 3 公里 ,由于合溪隧道漳州侧没有电力接入点,系统只能从后祠隧道配电房取电,如果采用传统电力传输方案,其线路电力电缆投资将非常巨大,通过采用本技术方案,采用了2 × 4平方和2 × 2.5平方的电缆,大大节省了建设投入资金。

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