盾構(gòu)電力供配電系統(tǒng)研究

田水

（興義供電局，貴州 興義 562400）

1 盾構(gòu)的高壓供電系統(tǒng)

1.1 盾構(gòu)的供電電壓等級

我國城域配電電壓等級為10KV;一般用電容量滿足下列條件之一時,應(yīng)采用高壓10KV供電用電容量大于250KVA,供電距離大于200m。盾構(gòu)在施工時,供電距離遠大于200m,用電容量遠大于250KVA,故盾構(gòu)應(yīng)采用10KV高壓供電。為了不影響施工現(xiàn)場附近城市居民的用電可靠性,不宜采用從城市10KV高壓電網(wǎng)T接的供電方式。一般盾構(gòu)的10KV高壓供電電源應(yīng)從城市10KV高壓供電開閉所采用放射式直供,也就是采用專線從10KV高壓開閉所直接供電。

1.2 盾構(gòu)供電可靠性

電力負荷應(yīng)根據(jù)供電可靠性及中斷供電在社會、經(jīng)濟上所造成的損失或影響的程度,分為一級負荷、二級負荷及三級負荷。目前我國大中城市城域電網(wǎng)供電可靠性已達99.97%以上,盾構(gòu)屬于三級用電負荷,可以采用一路10KV高壓電源供電。為了保障施工人員疏散的安全,建議地下隧道照明可按二級負荷考慮。另外在一些特殊地區(qū)(水位較淺或雨水較多),曾發(fā)生過施工過程中地下被淹的情況,此時為了保證設(shè)備及人員的安全,隧道內(nèi)一般均設(shè)有排水泵,排水泵的用電亦可按二級負荷考慮。對于這些二級負荷,由于用電容量不大,可采用容量合適的EPS應(yīng)急電源作為第二路電源。如果這些二級負荷的容量較大時,宜采用能自啟動的自備柴油發(fā)電機作為第二路電源,自備柴油發(fā)電機的啟動時間不應(yīng)超過30S,容量應(yīng)按二級負荷總?cè)萘康?.3倍選取。

1.3 盾構(gòu)的高壓配電系統(tǒng)

配電所專用電源線的進線開關(guān)宜采用斷路器或帶熔斷器的負荷開關(guān),所在地區(qū)電網(wǎng)供電的配電所電源進線處,宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器。經(jīng)過電纜引入柜、電源進線柜、計量柜及變壓器出線柜構(gòu)成高壓供電系統(tǒng)。其作用就是對高壓電源進行保護、計量及對變壓器進行保護。對高壓電源的保護有過載和短路保護,對變壓器的保護也有過載和短路保護,容量較大的變壓器還有油溫及瓦斯保護。高壓配電柜一般置于地面上,以便于供電局的維修和檢查,正常運行時的維護由施工單位進行。

1.4 盾構(gòu)的高壓供電電纜

戶外箱式高壓開關(guān)柜和組合式高壓開關(guān)柜的進出線宜采用電纜,一般盾構(gòu)的高壓進線采用三相四線制軟電纜。電纜截面的選取應(yīng)注意,對10KV及以下常用電纜按持續(xù)工作電流確定允許最小纜芯截面時,宜滿足有關(guān)電纜允許持續(xù)載流量以及使用條件差異影響計入校正系數(shù)所確定的允許載流量。另外還要考慮環(huán)境溫度差異、直埋敷設(shè)時土壤熱阻系數(shù)差異以及電纜多根并列的影響。

2 盾構(gòu)的變壓器選擇

2.1 盾構(gòu)的負荷計算

負荷計算的目的是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導線截面和儀表量程的依據(jù),也是合理地進行無功功率補償?shù)闹匾罁?jù)。計算負荷的確定是否正確合理,直接影響到電氣設(shè)備和導線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大,將使電器和導線電纜選擇過大,造成投資和材料的浪費.計算負荷確定過小,又將使電氣設(shè)備和導線電纜處于過負荷下運行,增加電能損耗,產(chǎn)生過熱,導致絕緣過早老化甚至燒毀,同樣要造成損失。由此可見,正確確定計算負荷意義重大。在進行負荷計算時,要考慮環(huán)境及社會因素的影響,并應(yīng)為將來的發(fā)展留有適當余量。

2.2 變壓器的選擇

變電所的合理選擇,不僅可以使系統(tǒng)合理運行及降低投資成本,還可以降低運行費用,起到節(jié)能的目的。變電所中單臺變壓器(低壓為0.4KV)的容量不宜大于125KVA。當用電設(shè)備容量較大、負荷集中且運行合理時,也可選用較大容量的變壓器。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全運行的場所,應(yīng)選用防塵型或防腐型變壓器。又由于盾構(gòu)的供電變壓器工作在地下,建議采用干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器。

3 盾構(gòu)低壓配電系統(tǒng)

3.1 接地系統(tǒng)

由于盾構(gòu)的工作環(huán)境復雜,為了保障盾構(gòu)在工作時設(shè)備及人員的安全,盾構(gòu)的接地系統(tǒng)應(yīng)做到萬無一失。盾構(gòu)的接地系統(tǒng)包括系統(tǒng)接地、計算機系統(tǒng)的接地、靜電接地及等電位接地等。

3.1.1 系統(tǒng)接地

盾構(gòu)的系統(tǒng)接地一般采用TN-S和TT系統(tǒng)。

①TN-S接地系統(tǒng)的工作零線N與接地線PE線在供配電系統(tǒng)中不共用。供配電系統(tǒng)為三相五線制,工作零線N接設(shè)備的工作零線,接地線PE線接設(shè)備正常工作時不帶電的金屬外殼,TN-S接地系統(tǒng)的安全性在TN系統(tǒng)中最好,但系統(tǒng)的投資較高。

②TT接地系統(tǒng)有一點直接接地,受電設(shè)備的外露可導電部分通過保護線接至與電力系統(tǒng)接地點無直接關(guān)聯(lián)的接地極。變壓器的零線N與接地線PE線不共用接地極,PE線在用電設(shè)備處做接地極。

3.1.2 計算機系統(tǒng)的接地

盾構(gòu)有計算機系統(tǒng)的數(shù)字地和模擬地,這些接地可以和供電系統(tǒng)的接地共用接地極。但是接地排要分別設(shè)置,且接地電阻不能大于1Ω。有條件時還可考慮計算機控制系統(tǒng)的防電磁干擾屏蔽接地。

3.1.3 靜電接地

盾構(gòu)液壓系統(tǒng)的油路管道及氣壓管道均要做防靜電接地,以防管道靜電放電產(chǎn)生故障?？捎?40Х4扁鋼或Φ10號圓鋼將管道與接地極可靠焊接。

3.2 盾構(gòu)的低壓配電系統(tǒng)形式

低壓配電電壓應(yīng)采用220/380V,低壓配電系統(tǒng)的形式宜采用單相三線制、兩相三線制和三相五線制。在正常的用電環(huán)境中,當大部分用電設(shè)備為中小容量且用電設(shè)備無特殊要求時,宜采用樹干式配電方式。當用電設(shè)備為大容量或負荷性質(zhì)重要,或在有特殊要求的用電環(huán)境中,宜采用放射式配電方式。當部分用電設(shè)備距供電點較遠,而彼此相距很近、容量很小的次要用電設(shè)備,可采用鏈式配電方式,但每一回路環(huán)鏈設(shè)備不宜超過5臺,其總?cè)萘坎灰顺^10KW。

3.3 低壓配電電器元件的選擇

3.3.1 盾構(gòu)變壓器低壓側(cè)出線

盾構(gòu)變壓器低壓側(cè)出線一般采用電纜出線或封閉式母線出線,出線電纜由變壓器低壓側(cè)至配電柜后續(xù)臺車沿電纜橋架或支架明敷。若盾構(gòu)變壓器低壓側(cè)出線采用封閉式母線,由變壓器低壓側(cè)至配電柜后續(xù)臺車的封閉式母線槽應(yīng)沿支架敷設(shè),并應(yīng)在臺車之間設(shè)拉緊裝置。防止母線槽受力而損壞。盾構(gòu)變壓器低壓側(cè)出線總開關(guān)應(yīng)設(shè)長延時脫扣保護(15s),和短延時脫扣保護(0.2-0.5s)。

3.3.2 盾構(gòu)變壓器低壓側(cè)各饋出線

開關(guān)各饋出線開關(guān)一般采用塑殼斷路器,主要有額定電壓、額定電流、脫扣器的額定電流等其他參數(shù),這些參數(shù)依所供回路的負荷大小而定。盾構(gòu)中用電設(shè)備的配電線路應(yīng)裝設(shè)短路保護、過負載保護和接地故障保護,作用于切斷供電電源或發(fā)出報警信號。對于操作人員直接接觸的用電設(shè)備,所選斷路器應(yīng)具有剩余電流動作保護功能,以確保在漏電故障情況下可靠切斷電源。盾構(gòu)中用電設(shè)備配電線路采用的上下級保護電器,其動作應(yīng)具有選擇性,各級之間應(yīng)能協(xié)調(diào)配合。但對于非重要負荷的保護電器,可采用無選擇性切斷。

[1]李申山,許鳴珠.盾構(gòu)的供配電系統(tǒng)合理性及可靠性分析建筑機械2009年第3期

[2]毛世昌.UPS配電系統(tǒng)的可靠性分析學術(shù)期刊科技廣場2006年第7期

[3]李少華,韓富春,楊晶梅.10kV配電系統(tǒng)可靠性分析學術(shù)期刊2001年第6期