高速公路外場(chǎng)機(jī)電設(shè)施遠(yuǎn)距離供電方案與技術(shù)研究
近年來(lái)，我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)飛速增加，根據(jù)交通部的規(guī)劃，到2020年我國(guó)將建成國(guó)家骨架公網(wǎng)，全國(guó)高速公路總里程預(yù)計(jì)將達(dá)到7萬(wàn)km。隨公路通車?yán)锍痰目焖僭鲩L(zhǎng)，人們對(duì)公路交通服務(wù)水平的要求也越來(lái)越高，尤其是對(duì)安全因素越來(lái)越重視。然而近些年高速公路交通事故頻繁發(fā)生，且呈較大上升幅度。為了減交通事故的發(fā)生，保證道路暢通，提高道路的使用率，交通部要求各地相關(guān)部門加強(qiáng)高速公路機(jī)電工程的建設(shè)，采用先進(jìn)監(jiān)控技術(shù)手段，減少并及時(shí)處理交通事故，在保證高速公路暢通的同時(shí)，為高速公路的養(yǎng)護(hù)及堵截漏逃費(fèi)行為提供輔助手段。
高速公路道路沿線外場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備：各類安全設(shè)施包括霧燈誘導(dǎo)系統(tǒng)、爆閃燈等警示標(biāo)志、車檢器、情報(bào)板、風(fēng)速風(fēng)向儀能見(jiàn)度檢測(cè)儀和攝像機(jī)等，其主要的特點(diǎn)是點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)，且大部分都是小功率的負(fù)載，用電負(fù)荷為沿線分散性負(fù)荷。目前高速外場(chǎng)供電電源用低壓變壓器產(chǎn)生220 V或380 V的供電電壓，由于用低壓電纜向遠(yuǎn)處供電，長(zhǎng)距離傳輸只有以加大電纜截面的代價(jià)來(lái)解決，雖然保證了供電質(zhì)量，但造成壓降增大，這就增加了工程投資和施工難度，特別是多根粗電纜過(guò)特大橋梁，施工難度更大，也造成巨大的浪費(fèi)。
因此針對(duì)高速公路外場(chǎng)電力設(shè)施遠(yuǎn)距離供電的問(wèn)題，提出一套可行的遠(yuǎn)距離供電方案，專用于高速公路外場(chǎng)遠(yuǎn)距離的設(shè)備供電，該方案通過(guò)把傳統(tǒng)交流電傳輸變?yōu)橹绷麟妭鬏�，采用直流輸電，使得電網(wǎng)功率因素達(dá)到最高，進(jìn)一步提高電纜的輸電能力，同時(shí)直流輸電對(duì)設(shè)備的干擾比交流輸電小得多，通過(guò)改變傳輸方法，可以節(jié)省傳輸線纜的截面，可以很好地解決高速公路外場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)距離供電的問(wèn)題。
直流輸電有明顯的優(yōu)越性： (1)高壓直流輸電是采用兩線制的兩極直流輸電線路，比高壓交流輸電的三相四線制輸電線路．節(jié)省了二根輸電線，節(jié)省輸電材料1／2。(2)直流輸電可使得電網(wǎng)功率因素達(dá)到最高，因此在同負(fù)荷前提下，可以用小截面積的傳輸電纜。(3) 電纜輸電時(shí)，電纜線路的電容是不可忽略的，用直流輸電，可避免交流輸電的電容電流，輸電能力比交流情況下大得多。 (4)直流輸電對(duì)通信設(shè)備的干擾對(duì)環(huán)境的污染都比交流輸電小得多。除了上述優(yōu)點(diǎn)外，直流輸電線路上的輸電桿、塔的結(jié)構(gòu)也比同容量的交流輸電桿、塔輕而簡(jiǎn)單；直流輸電可以同時(shí)改善兩端交流系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。
研究?jī)?nèi)容：
1、交流電/直流電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
交流/直流轉(zhuǎn)換是本項(xiàng)目第一步，因此該設(shè)備性能的好壞對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)起至關(guān)重要的作用。
研發(fā)的目標(biāo)之一是：根據(jù)輸出電壓、輸出電流、輸出紋波電壓等研究 AC/DC 轉(zhuǎn)換模塊的各主要電氣參數(shù)，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)電路模塊必須具備：故障保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，抗干擾能力防雷泄流的功能。
2 、外場(chǎng)設(shè)備供電設(shè)備。
公路外場(chǎng)任何設(shè)備最終的工作電壓都是直流供電，其傳統(tǒng)的方法是先經(jīng)過(guò)對(duì) 220V 電壓進(jìn)行變壓整流，對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電，其供電電壓一般為 DC5V-24V 之間。
研發(fā)的目標(biāo)之二是： DC-DC 的降壓通用模塊，該通用模塊可承受的輸入直流電壓范圍可達(dá)： 120V-240V 之間，輸出要求，使之滿足外場(chǎng)機(jī)電設(shè)備的工作需要。
該技術(shù)已經(jīng)在漳龍高速公路龍巖段霧燈誘導(dǎo)系統(tǒng)工程中應(yīng)用。漳龍高速公路龍巖段 A 道后祠隧道至合溪隧道長(zhǎng)約 3 公里 ，由于合溪隧道漳州側(cè)沒(méi)有電力接入點(diǎn)，系統(tǒng)只能從后祠隧道配電房取電，如果采用傳統(tǒng)電力傳輸方案，其線路電力電纜投資將非常巨大，通過(guò)采用本技術(shù)方案，采用了2 × 4平方和2 × 2.5平方的電纜，大大節(jié)省了建設(shè)投入資金。
