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摘要：在高速公路隧道机电设施中，供配电系统以及隧道照明系统是极其重要的部分。不少隧道里程较长，隧道的照明以及供配电能耗较大。为积极响应国家节能减排、可持续发展的战略目标，本文联系实际，围绕高速公路隧道照明以及供配电节能相关问题做简要的分析与探讨，以供参考。
关键词：公路隧道照明；供配电；节能
照明系统与供配电系统在公路隧道中属于重要设施，这两项系统的设计与施工直接关系到隧道能否正常使用，关系到行车的安全性。在进行隧道工程照明设施的设计时，应满足路面平均亮度、路面亮度总均匀度、路面中线亮度纵向均匀度、闪烁和诱导性等要求。在进行隧道工程供配电设施设计时，应遵循下列原则：系统构成应简单明确，电能损失小，便于管理和维护；应根据工程特点、规模和发展规划，做到近远期结合；应采用符合国家现行有关标准的先进、环保、可靠的电气产品。在满足上述原则及要求的同时，还要利用相应的节能设计与技能策略，进一步改善高速公路隧道照明与供配电现状，降低能源损耗，促进隧道照明与供配电节能的可持续发展【1】。下面联系实际，首先就高速公路隧道照明系统的节能进行分析。
1高速公路隧道照明系统节能分析
1.1 LED隧道照明灯具
随着LED光源技术的日渐成熟，国内照明行业也开展了LED在公路隧道照明中应用的研究和应用实践。因此，在隧道照明中结合先进的控制方式，采用高光效、稳定性好、寿命长的新一代光源将会成为一种需求和趋势。LED是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED隧道灯相比传统钠灯照明节能体现在以下几个方面：LED隧道灯在光通量、发光效率上，高于高压钠灯，照明功耗降低接近一半，从节电成本上来说，考虑到功率因数等系数，LED灯能节电50%左右；同比发热量低，附带隧道通风散热功耗降低；工作电流小，长距离电力传输电力线损降低；使用寿命长，LED灯理论上能达到50000小时以上，而钠灯光源寿命通常只能达到12000小时，考虑到隧道中维护成本较高，LED灯具是比较合适的；与传统的照明系统相比，LED系统的优势还体现在真正的彩色照明、高光效和高效的透镜分布。LED系统可以在隧道内部和入口区域提供模拟调光，从而消除了关闭整组灯具引起的路面亮度均匀性问题。
1.2照明节能智能化控制系统
为提升高速公路隧道照明系统的节能性，可于隧道照明系统中引进成套的智能化照明系统。智能系统能根据隧道内的行车情况自动调节不同区段的照明亮度，引导隧道内车辆交通。因此，可利用这类成套的智能化控制系统代替传统的灯具常亮或分时照明模式，从而实现对电力资源的节约，达到节能目的【2】。相较于传统的照明系统，智能化照明系统的特点与优势主要在于：系统中装设有中央控制器，在隧道使用过程中，中央控制器可以自动采集自然光的亮度信息，并配合隧道外的自然光对隧道内照明亮度进行调节，保证隧道内光照条件良好。同时，智能照明系统中的中央控制器与多个中转站相连，中转站会在采集到自然光的相关信息并对其进行分析后，给隧道中每个照明控制器都发送照明调度指令，照明控制器在接收到调度指令后会控制隧道中的LED照明灯智能调节亮度，以满足隧道行车要求。由于在智能控制系统下，各区段灯具都是按照具体的行车情况照明，各灯具的照明状态都是处于不断变化中，因此照明灯具的电能损耗大大减少【3】。
1.3具体节能设计
首先是对于灯具的选用与布置。在隧道内布置灯具时，必须准确分析出灯具的灯光反射、照明断面、发光效率以及配光等，在详细掌握以上参数的基础上再确定灯具的安装位置，以保证照明系统的最佳节能状态。另外为降低能耗，在隧道中布置灯具时可采用仿真技术，先模拟出隧道的照明环境，提前设计好灯具的最佳位置，然后再进行实践操作，这样能保证最佳照明效果及节能效果。其次是对电缆的规划与施工。在隧道照明系统中，电缆承担着传输电能的任务，电缆不合理的设置会在运行过程中出现严重的电能损耗问题。因此设计人员需做好以下参数的设计与调节：电缆横截面、电缆电压降以及长期负载电流、经济运行电流。同时在进行电缆的设计与施工时，需要掌握隧道各项信息，科学规划，合理确定出电缆在最佳布置方式，减少损耗，提升照明系统的节能性能。
2高速公路隧道供配电节能分析
2.1快速切换型EPS应急电源
为达到节能目的，可在高速公路隧道的供配电系统中引进EPS应急电源。该电源主要是以解决应急照明、事故照明、消防设施等一级负荷用电设备为主要目标，为隧道提供一种符合消防规范，具有独立回路的应急供电系统。该系统平时处于离线状态，在隧道供配电发生突发故障或异常状况时便会启动电源，为隧道的正常使用提供保障。为了解EPS应急电源的节能作用，可以将其与UPS电源进行比较。UPS电源是一种在线式电源，其的逆变器一直处于工作状态，因此耗电量较大。同时不间断的运行会加速逆变器的磨损与老化速度，缩短逆变器使用寿命。但EPS应急电源有所不同，该应急电源作为一种后备式电源，平常处于离线状态，因此耗电量小，设备使用寿命长，具有较高的节能性与经济性。另外快速切换型EPS应急电源，切换速度极快，目前很多产品转换时间≤10ms，基至有的产品转换时间≤2ms，转换时间已能满足计算机信息系统电源的要求。在EPS应急电源设备切换时实验隧道照明系统工作正常，所有灯具不会出现熄灭问题，只有在切换瞬间照明灯具会有轻微的闪动现象【4】。目前我省已有部分隧道的应急照明及隧道监控系统采用快速切换型EPS应急电源取代传统在线型UPS不间断电源，经实践证明，效果良好。
2.2调压调流设备
经调查研究后发现，高速公路隧道照明灯具所承受的电压一般要高于正常供电电压。并且在午夜等人与车稀少的时间段电网电压更高、灯具更亮。而在高压影响下，灯具会出现发热、损耗严重等现象，导致灯具的使用寿命缩短，造成能源资源浪费。针对这一问题，可以利用相应技术与设备进行调节，如调压调流设备。该设备是基于照明灯具的特性与运行环境而设计的一种节能设备。设备的具体工作原理与流程如下表：对于传统纳灯，当灯具启动后，灯具在初始阶段的电压较低，电流较大；随着放电过程的继续，灯具的工作电压会初步下降，并当灯具电压为额定值的95%时灯泡的光通量会维持在一个恒定值。在将该设备应用于高速公路隧道供配电系统后，可实现对电压配置的合理调节，进而达到节能目的。
2.3变压器的选用
当变压器中有电流通过时，便会有无功功率与有功功率产生，也就产生了电能损耗。变压器损耗与变压器的选型、容量以及负载率有关。如果容量选择过大，那么就会形成“大马拉小车”的现象，这样不仅是增加了设备投资，而且还会使变压器长期处于一个低负载的状态，使损耗增加；如果变压器容量选择过小，将会使变压器长期处于高负载率或者是过负荷状态，损耗增加，且会缩短变压器寿命。因此，在进行隧道供配电系统的设计时就需根据工程实际情况科学选择变压器的型号、容量以及负载率。设计时宜选用低损耗、接线组别为D，yn11的节能型变压器。经济技术比较合理时，可选用非晶合金等节能型变压器。长期工作负载率不宜大于85%。
3 结语
综上所述，新时期背景下，高速公路隧道工程照明系统与供配电系统的节能设计对于推进能源资源可持续发展、促进交通事业稳定发展具有重要意义。针对当前隧道照明系统与供配电设计中存在的能源损耗严重等问题，相关单位应当立足实际，结合工程具体情况科学选择相关照明设备与供配电装置，在隧道工程中积极引进现代化节能环保技术，从而提升隧道照明系统与供配电的节能性，减少能源损耗。
参考文献：
[1]孙爱军.高速公路隧道照明及供配电节能思考[J].中国交通信息化，2019（08）：38-39-100.
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[4]路杨，任赟，朱斌，张春化，马荣贵，郑晅.高速公路隧道LED照明智能控制和供配电优化设计[J].公路交通科技（应用技术版），2012，8（03）：211-213.