盾构电力供配电系统研究

田水

（兴义供电局，贵州 兴义 562400）

1 盾构的高压供电系统

1.1 盾构的供电电压等级

我国城域配电电压等级为10KV;一般用电容量满足下列条件之一时,应采用高压10KV供电用电容量大于250KVA,供电距离大于200m。盾构在施工时,供电距离远大于200m,用电容量远大于250KVA,故盾构应采用10KV高压供电。为了不影响施工现场附近城市居民的用电可靠性,不宜采用从城市10KV高压电网T接的供电方式。一般盾构的10KV高压供电电源应从城市10KV高压供电开闭所采用放射式直供,也就是采用专线从10KV高压开闭所直接供电。

1.2 盾构供电可靠性

电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在社会、经济上所造成的损失或影响的程度,分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。目前我国大中城市城域电网供电可靠性已达99.97%以上,盾构属于三级用电负荷,可以采用一路10KV高压电源供电。为了保障施工人员疏散的安全,建议地下隧道照明可按二级负荷考虑。另外在一些特殊地区(水位较浅或雨水较多),曾发生过施工过程中地下被淹的情况,此时为了保证设备及人员的安全,隧道内一般均设有排水泵,排水泵的用电亦可按二级负荷考虑。对于这些二级负荷,由于用电容量不大,可采用容量合适的EPS应急电源作为第二路电源。如果这些二级负荷的容量较大时,宜采用能自启动的自备柴油发电机作为第二路电源,自备柴油发电机的启动时间不应超过30S,容量应按二级负荷总容量的1.3倍选取。

1.3 盾构的高压配电系统

配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关,所在地区电网供电的配电所电源进线处,宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。经过电缆引入柜、电源进线柜、计量柜及变压器出线柜构成高压供电系统。其作用就是对高压电源进行保护、计量及对变压器进行保护。对高压电源的保护有过载和短路保护,对变压器的保护也有过载和短路保护,容量较大的变压器还有油温及瓦斯保护。高压配电柜一般置于地面上,以便于供电局的维修和检查,正常运行时的维护由施工单位进行。

1.4 盾构的高压供电电缆

户外箱式高压开关柜和组合式高压开关柜的进出线宜采用电缆,一般盾构的高压进线采用三相四线制软电缆。电缆截面的选取应注意,对10KV及以下常用电缆按持续工作电流确定允许最小缆芯截面时,宜满足有关电缆允许持续载流量以及使用条件差异影响计入校正系数所确定的允许载流量。另外还要考虑环境温度差异、直埋敷设时土壤热阻系数差异以及电缆多根并列的影响。

2 盾构的变压器选择

2.1 盾构的负荷计算

负荷计算的目的是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。计算负荷的确定是否正确合理,直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大,将使电器和导线电缆选择过大,造成投资和材料的浪费.计算负荷确定过小,又将使电气设备和导线电缆处于过负荷下运行,增加电能损耗,产生过热,导致绝缘过早老化甚至烧毁,同样要造成损失。由此可见,正确确定计算负荷意义重大。在进行负荷计算时,要考虑环境及社会因素的影响,并应为将来的发展留有适当余量。

2.2 变压器的选择

变电所的合理选择,不仅可以使系统合理运行及降低投资成本,还可以降低运行费用,起到节能的目的。变电所中单台变压器(低压为0.4KV)的容量不宜大于125KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时,也可选用较大容量的变压器。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所,应选用防尘型或防腐型变压器。又由于盾构的供电变压器工作在地下,建议采用干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器。

3 盾构低压配电系统

3.1 接地系统

由于盾构的工作环境复杂,为了保障盾构在工作时设备及人员的安全,盾构的接地系统应做到万无一失。盾构的接地系统包括系统接地、计算机系统的接地、静电接地及等电位接地等。

3.1.1 系统接地

盾构的系统接地一般采用TN-S和TT系统。

①TN-S接地系统的工作零线N与接地线PE线在供配电系统中不共用。供配电系统为三相五线制,工作零线N接设备的工作零线,接地线PE线接设备正常工作时不带电的金属外壳,TN-S接地系统的安全性在TN系统中最好,但系统的投资较高。

②TT接地系统有一点直接接地,受电设备的外露可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无直接关联的接地极。变压器的零线N与接地线PE线不共用接地极,PE线在用电设备处做接地极。

3.1.2 计算机系统的接地

盾构有计算机系统的数字地和模拟地,这些接地可以和供电系统的接地共用接地极。但是接地排要分别设置,且接地电阻不能大于1Ω。有条件时还可考虑计算机控制系统的防电磁干扰屏蔽接地。

3.1.3 静电接地

盾构液压系统的油路管道及气压管道均要做防静电接地,以防管道静电放电产生故障。可用-40Х4扁钢或Φ10号圆钢将管道与接地极可靠焊接。

3.2 盾构的低压配电系统形式

低压配电电压应采用220/380V,低压配电系统的形式宜采用单相三线制、两相三线制和三相五线制。在正常的用电环境中,当大部分用电设备为中小容量且用电设备无特殊要求时,宜采用树干式配电方式。当用电设备为大容量或负荷性质重要,或在有特殊要求的用电环境中,宜采用放射式配电方式。当部分用电设备距供电点较远,而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备,可采用链式配电方式,但每一回路环链设备不宜超过5台,其总容量不宜超过10KW。

3.3 低压配电电器元件的选择

3.3.1 盾构变压器低压侧出线

盾构变压器低压侧出线一般采用电缆出线或封闭式母线出线,出线电缆由变压器低压侧至配电柜后续台车沿电缆桥架或支架明敷。若盾构变压器低压侧出线采用封闭式母线,由变压器低压侧至配电柜后续台车的封闭式母线槽应沿支架敷设,并应在台车之间设拉紧装置。防止母线槽受力而损坏。盾构变压器低压侧出线总开关应设长延时脱扣保护(15s),和短延时脱扣保护(0.2-0.5s)。

3.3.2 盾构变压器低压侧各馈出线

开关各馈出线开关一般采用塑壳断路器,主要有额定电压、额定电流、脱扣器的额定电流等其他参数,这些参数依所供回路的负荷大小而定。盾构中用电设备的配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护,作用于切断供电电源或发出报警信号。对于操作人员直接接触的用电设备,所选断路器应具有剩余电流动作保护功能,以确保在漏电故障情况下可靠切断电源。盾构中用电设备配电线路采用的上下级保护电器,其动作应具有选择性,各级之间应能协调配合。但对于非重要负荷的保护电器,可采用无选择性切断。

[1]李申山,许鸣珠.盾构的供配电系统合理性及可靠性分析建筑机械2009年第3期

[2]毛世昌.UPS配电系统的可靠性分析学术期刊科技广场2006年第7期

[3]李少华,韩富春,杨晶梅.10kV配电系统可靠性分析学术期刊2001年第6期