高海拔地区长隧洞高压进洞供电技术研究

郭俊波，彭 健，肖梦奇

（中国人民武装警察部队水电第三总队，610036，成都）

高海拔地区长隧洞高压进洞供电技术研究

郭俊波，彭 健，肖梦奇

（中国人民武装警察部队水电第三总队，610036，成都）

随着隧洞进深加长，低压进洞不能满足施工要求，根据用电情况结合高海拔缺氧地区降效问题，研究高压进洞技术，确定变压器容量及电缆规格。实践证明，在距离洞口一定长度后，采用干式变压器进洞，解决了电压不足、电气设备无法启动等问题，确保了隧洞正常施工。详细介绍了高压进洞设计方法和相关技术措施，为类似工程提供设计和施工经验。

高海拔；长隧洞；高压进洞；供电技术；拉洛水利枢纽

一、工程概况

德罗引水隧洞紧接进水口布置，采用无压引水方式，标准段断面为马蹄形。隧洞设置3条施工支洞，其中#1施工支洞布置在进口段，与主洞交点桩号为Y0+060，长158.2 m，承担进口段钻爆开挖和衬砌施工任务。#2施工支洞布置在德罗隧洞中上段，与主洞交点桩号为Y2+407.12，长643.37 m，承担隧洞中上段钻爆开挖和衬砌施工任务。#3施工支洞布置在德罗隧洞中段，与主洞交点桩号为Y4+ 702.97，长341.48 m，承担隧洞中下段钻爆开挖和衬砌施工任务。施工支洞均采用城门洞形断面，断面尺寸4.0 m×4.2 m（宽×高）。

二、高压进洞设计

由各支洞口变压器接引，线路采用380V/220V三相五线制配电。现场采用380V低压供电，设配电总箱，内有计量设备，采用TN-S系统供电。

根据德罗隧洞洞挖特点和工作面布置情况，拟在各支洞洞口布置箱式变压器，在进洞超过800 m时采取高压进洞方式布设用电线路，拟布置干式箱变，并通过高压电缆与洞口高压计量器连接。

根据施工现场用电设备布置情况，洞外导线采用穿钢管埋地敷设，洞内导线采用架空布置，采用三级配电，两极漏电保护。按照《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ 46—2005）规定，接地电阻R≤4Ω。

1.计算概念

供电负荷的大小，并不等于施工现场所有用电设备的额定容量之和，在实际施工过程中所有设备并不同时运行，运行中的设备也不一定都达到其最大额定负荷，而且各种机械设备的功率因素不同。

2.计算方法

负荷计算是根据已确定的用电设备容量，采用一定计算方法算出相应的计算负荷，作为选择供配电系统的配电变压器、线路和保护元件的依据，计算负荷的方法有很多种，对施工用电常采用需要系数法，计算简便，计算结果比较接近，适用同组用电设备台数较多、多台设备容量相差不太悬殊的配电干线的负荷计算。

经计算：

①#1支洞、德罗隧洞进口和德罗隧洞主洞K0+000～K1+600，总的有功功率为491.85kVA，总的无功功率为415.99 kvar，总的视在功率为644.18 kVA，总的计算电流为978.76A。

②#2支洞、德罗隧洞主洞K1+600～K3+300，总的有功功率为777.83kVA，总的无功功率为615.88kvar，总的视在功率为992.13kVA，总的计算电流为1 507.43A。

③#3支洞、德罗隧洞主洞K3+300～K6+000，总的有功功率为719.33 kVA，总的无功功率为579.53 kvar，总的视在功率为923.74 kVA，总的计算电流为1 403.52 A。

④交通洞、压力前池和德罗隧洞主洞K6+000～K7+520，总的有功功率为 459.68 kVA，总的无功功率为391.85 kvar，总的视在功率为604.03 kVA，总的计算电流为917.76 A。

3.变压器选择

根据计算总的视在功率，选择三相电力变压器。其中#1支洞、德罗隧洞进口和德罗隧洞K0+000～K1+600用电设备总的视在功率为 644.18 kVA，在支洞口设置800 kVA变压器能够满足施工要求；#2支洞、德罗隧洞K1+600～K3+300用电设备总的视在功率为992.13 kVA，在支洞口设置1 250 kVA变压器能够满足施工要求；#3支洞、德罗隧洞K3+300～K6+ 000用电设备总的视在功率为923.74 kVA，在支洞口设置1 000 kVA变压器能够满足施工要求；交通洞、压力前池和德罗隧洞K6+000～K7+520用电设备总的视在功率为604.03 kVA，在支洞口设置800 kVA变压器能够满足施工要求。

在隧洞沿线提供10 kV接线点，根据工程需要德罗隧洞施工区共设4个变压器。考虑各工作面负责洞段上下游过长，在进支洞加主洞0.8 km后，采用高压进洞，共设置6台315 kVA的SCB10干式变压器。各部位变压器负责洞内开挖支护、照明、焊接、抽排水、通风、装渣机械及混凝土浇筑设备用电，#6变电站兼顾德罗隧洞拌和系统用电。具体见表1。

表1 德罗隧洞施工变压器布置

4.变压器安装

考虑洞内施工车辆的影响及隧洞断面大小，变压器计划放于避车洞内，安装前做好喷锚支护。台座根据变压器尺寸制作，除预留一个防护木门外，两端采用18号螺纹钢防护，高度为3 m，并设安全警示标志以加强其安全性。

5.高压电缆选择计算

高压电缆主要考虑进洞变压器高压电缆，德罗引水隧洞洞内距离大于800 m时设置315 kVA变压器，共计6台。

根据公式

其中，θn为电缆线芯允许长期工作温度，假设取90℃；θa为敷设处环境温度，假设取50℃；θc为截流量数据的对应温度，假设取40℃。

得K1≈0.894，敷设方式校正系数K2＝0.66。由此K＝K1×K2≈0.59。

对照电缆线载流量表，电缆3×70 mm2最大载流量为160 A，则Id＝Imax× K＝160×0.59＝94.4A＞Igax＝18.2 A。

按允许电压降计算△V＝5%，ρ＝0.02，L＝800～1 700 m，S≥1.73×ρ×L＝1.73×18.2×0.02×1 700×5%＝53.53 mm2。

经验算，3×70 mm2电缆截面满足要求。在采购电缆时应选择绝缘性能好、载流量大、敷设水平高差不受限制的交联聚乙烯钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

三、用电技术措施

①编制临时施工用电施工组织，建立健全用电管理机构，组织好运行维护班组，明确管理机构与专业班组的职责。

②现场施工用电，采用三相五线制，做好重复接地，设备做好保护接零。

③禁止使用绝缘性差的电线，严禁乱拉乱扯，线路架设要牢固，确保安全。

④配电箱要做好防潮、防雨并做好接零保护。

⑤电动施工机械和手持电动机械的负荷线，选用无接头的多股铜芯橡皮套软电缆。

⑥安装及拆除临时用电工程，经专职安全负责人批准后，必须由电工完成，其他人员不得擅自施工。

⑦购置的设备必须符合相应的国家标准、专业标准和安全标准，执行专人专机负责制，定期检查维修，施工现场临时用电每周检查一次，漏电保护器每天使用开关试测一次，不合格严禁继续使用。

⑧洞内变压器放置于避车洞位置，确保无积水、无长流水、洞壁无渗水，洞内干燥。

⑨电缆布置时采用转盘放线、人工抬线的方式，不能采用机械拖线、转盘滚线的方式。

⑩大型用电设备不可同时启动，否则会导致启动电流过大，造成设备无法启动或供电设备损坏。

四、防火技术措施

①施工组织设计时要根据电气设备的用电量正确选择导线截面，从理论上杜绝线路过负荷使用，保护装置要认真选择，当线路长期过负荷使用时，能在规定时间内动作保护线路。

②导线架空敷设时其安全间距必须满足规范要求，当配电线路采用熔断器作短路保护时，熔体额定电流一定要小于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的 2.5倍，或明敷绝缘导线允许载流量的1.5倍。经常教育用电人员正确执行安全操作规程，避免作业不当造成火灾。

③电气操作人员要认真执行规范，正确连接导线，接线柱要压牢、压实。各种开关触头要压接牢固。铜铝连接时要有过渡端子，多股导线要用端子或涮锡后再与设备安装，以防加大电阻引起火灾。

④配电室的耐火等级要大于三级，室内配置砂箱和绝缘灭火器。严格执行变压器的运行检修制度，按季度每年进行4次停电清扫和检查。现场的电动机严禁超载使用，电机周围无易燃物，发现问题及时解决，保证设备正常运转。

⑤施工现场内严禁使用电炉、碘钨灯时，灯与易燃物间距要大于30 cm，不准使用功率超过100 W的灯泡。

五、结 语

在长隧洞施工中会经常遇到电压不足、机器无法启动等问题，采取高压进洞方案解决了施工用电问题，达到了预期效果。结合高海拔缺氧条件，通过计算合理选择变压器和电缆，并形成一套完整的用电管理措施，此次高压进洞设计应用于现有最高海拔小断面长隧洞中，确保了进度目标的完成，同时保证隧洞施工安全，创造了经济效益。■

[1]曾旻，杨龙龙.长距离隧道高压进洞设计[J].公路交通科技，2015(5).

[2]姜保明.特长隧道洞内供电施工技术[J].铁道建筑技术，2013(8).

[3]王得林，严少发.隧道高压进洞的关键技术[J].铁道建筑，2009(12).

责任编辑 张瑜洪

Technologies of high-voltage power supply for long tunnel in high-altitude locality

Guo Junbo，Peng Jian，Xiao Mengqi

Low-voltage power supply cannot meet the requirement of tunneling along with deepening of tunnel excavation in high-altitude locality.Technologies of high-voltage power supply?for long tunnel are studied by taking the electricity utilization and potential deficiency as a result of high altitude into consideration,which helps to determine the transformer capacityand cable specification.When the tunnel gets longer and deeper,drytype transformer should be employed for?preventing under-voltage and failure of electrical equipment,in order to keep normal tunnel excavation.Design and technologies involved with high-voltage power entering into?tunnel are introduced in detail,which shall provide experiences for similar projects.

high-altitude;long tunnel;high-voltage water supply for long tunnel;power supply technology; Laluo Multipurpose Hydraulic Project

TV512

B

1000-1123（2016）20-0060-02

2016-10-18

郭俊波，工程师。