盾构施工用电设计

向 敏

(中铁隧道集团股份公司，河南郑州 450000)

1 概述

地铁施工大多数采用的是土压平衡式盾构机和泥水盾构机，这两种盾构机在用电设备配置方面有所不同。对于地铁不同的施工特点和地质要求，供电方式也不一样。

泥水盾构机和土压平衡式盾构机用电设备配置相比，泥水盾构机在洞外增加了泥水分离设备、调制浆设备、进排浆设备、进排浆中间接力设备。在高压配电方面又增加了很多支路。

2 盾构用电量估算

盾构TBM施工用电，首先根据设备的配置和实际情况进行用电设计，尽量一次规划设计实施。供电总容量必须满足用电设备的负荷需要。盾构TBM用电负荷及配套设备用电负荷(不同规格的盾构TBM配置各有差异)可比照表1，表2进行核算。

表1 盾构TBM用电负荷清单

3 高压供电方式的选择

表2 区间隧道施工用电负荷表

如果施工地质条件好，又不赶施工周期的情况下，从经济的角度考虑，高压供电可采取单回路供电，但盾构机上和地面上必须配备全自动发电机(供控制系统、保压系统、照明系统、抽水、门吊等设备用电)。

如果施工地质条件不好，又要赶施工周期的情况下，这时高压供电必须采取双回路供电，也就是全具全备。主供停电，通过转换将备供送上，施工用电设备正常运行。但盾构机上和地面上必须配备全自动发电机。

对于单回路供电方式，如果高压停电，全自动发电机会自动检测将与外电自动断开并启动和供给相应的设备用电(供控制系统、保压系统、照明系统、抽水、门吊等设备用电)。

对于双回路供电，全具全备的方式，如果主供高压停电，在中心配电室进行转换，将备供投入使用。注意主供电源和备供电源必须有互锁;当主、备供都停电时，全自动发电机将启动投入使用。

4 箱变的施工要求

对于土压平衡盾构机来说，由于用电设备比泥水盾构机用电设备少，如果供电方式是单回路供电时，配套一台组合箱变，满足盾构10 kV高压供电和0.4 kV低压供电的需要。箱式综合变电站配有高压进线装置、计量装置、出线装置、变压器和低压配电柜等。盾构10 kV出线柜应具备速断过流、零序接地保护、分离脱扣等功能。10 kV高压进洞为盾构掘进机供电，箱内10/0.4的变压器为洞外各设备供电。

图1的供电方式是单回路供电。总负荷为盾构总功率加盾构配套设备功率。如果是泥水盾构供电时或者是供电方式是双回路供电时，由于泥水盾构机用电设备比较多(泥水分离设备、调制浆设备、进浆设备、进排浆中间接力设备)，并且又不集中。双回路由于增加了两回路的转换设备，那就必须在工地建立临时用电中心配电室。

图1 组合箱变

箱变的基础要求防水、防鼠、通风良好，电缆敷设方便。

5 电缆的敷设

高压电缆使用铠装电缆，根据负荷选择线径。高压电缆敷设通过场地或者承压道路时，必须有保护措施，如电缆沟槽、钢管护套。在弯曲部分按照电缆外径的10倍曲率敷设。竖直敷设必须有夹持护套，不得自由悬垂，洞内敷设沿墙悬挂，施工人员无法随意触及，并有标识牌“高压电缆禁止触摸”来警示。

盾构施工段，按照盾构电缆卷筒上电缆长度，订购标准长度的延伸电缆(在施工条件允许的情况下也可以订购超过标准长度的电缆，对电缆实施二次施放，以减少高压接头数量)，提前按照高压快速接头的要求制作好高压电缆的接头。当盾构机上电缆卷盘上移动电缆延伸到头时，提前敷设固定好延伸电缆，收卷盾构机上卷盘移动电缆，最后连接恢复供电并掘进。

6 分支箱规范

如果是泥水盾构机，盾构中间有接力泵站供电时需制作电缆分支。电缆分支箱是户外高压电器设备，用于电力电缆的联接和分接。采用内装SF6绝缘气体的高性能六氟化硫负荷开关或真空负荷开关和可触摸屏蔽型硅橡胶电缆接头，有较强的有功负载及空载电缆电流的开断能力和短路电流的关合能力，要求配装接地故障指示器。保证分支回路可以自由地退出和投入运行，其他回路不受影响。负荷开关上要附装熔断器。当分支回路发生短路故障时，回路上的熔断器可快速断开故障回路，并撞击负荷开关的脱扣器使之分闸，隔离故障回路，保证了非故障分支回路的供电连续性。

分支箱符合以下标准:GB 3804-90 3-63 kV交流高压负荷开关;GB 311.1-97高压输变电设备的绝缘配合;GB 11033.2-89额定电压26/35 kV及以下电力电缆附件基本技术要求;GB 4208-93外壳防护等级;GB 11032-2000交流无间隙金属氧化锌避雷器;带电部分为全绝缘、全密封结构;采用防洪可触摸型电缆头，还可以耐洪水侵袭;户外箱用3 mm厚的不锈钢板焊接成形，按用户要求外表分为镜面或砂面喷塑(驼灰色或环保绿色);内框架用3 mm厚的不锈钢板焊接成形，按用户要求外表分为镜面或砂面喷塑(驼灰色或环保绿色);负荷开关及进、出线电缆接头固定在柜架上面，整体安装在户外箱内，操作机构室、电缆进、出线室均为全封闭小室;开关室内装SF6负荷开关，其开关型号分别为FLN48-12D，SFG-12型及全封闭充气式SF6负荷开关或真空断路器;电缆进线室内装可触摸屏蔽型硅橡胶电缆接头及带电显示装置。

7 总体布线方法

盾构TBM洞内施工的供电变压器，中性点原则上不允许接地。盾构上的辅助临时用电设备，外壳必须采用接地保护，使用带零线的四线漏电断路器对设备予以保护。盾构接地线可以从洞外专线引入，或利用循环水管或钢轨引入。利用循环水管或钢轨引入时，应保证连接处可靠连接。

隧道内、生活区及办公区照明线路的母线均由照明配电箱引出，采用铜芯导线成三相五线制架空布设。洞内照明采用防水日光灯，每10 m安装一盏，每30 m安装应急照明灯一盏，每100 m设配电箱一个，以备临时用电用。工地夜间施工照明用投光灯，利用架高杆或已有建筑物安放。

站厅层、站台层配电箱分层集中放置。对整个施工供电要绘制施工供电分布图，按照从首端开始标号的原则，对所有的配电箱编号，写明用途，控制设备名称和走向。

［1］ 任贺英.智能化配电系统中的多现场总线技术［J］.中国新技术新产品，2009(3):98.