高速公路外场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7万km。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 V或380 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1／2。(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。