電力工程師評(píng)職范文隧道高壓進(jìn)洞技術(shù)

　　摘要：結(jié)合新建貴廣鐵路大岐山隧道工程實(shí)例，對(duì)隧道內(nèi)施工機(jī)械的功率及輸電線路電壓進(jìn)行了計(jì)算，介紹了該隧道的高壓進(jìn)洞技術(shù)、高壓進(jìn)洞線路的設(shè)計(jì)與施工，對(duì)類似隧道施工有一定借鑒作用。

　　關(guān)鍵詞：高壓進(jìn)洞,變壓器,電壓,隧道

　　1 工程概況

　　新建貴廣鐵路大岐山隧道正洞長(zhǎng)9502m，隧道在DK603+795右側(cè)設(shè)置與線路小里程方向呈62°的三和斜井(三和斜井長(zhǎng)1423m);在DK608+870右側(cè)設(shè)置與線路垂直的里家寨橫洞(里家寨橫洞長(zhǎng)147m)。根據(jù)工程實(shí)際情況及隧道整體計(jì)劃安排，大岐山隧道分為進(jìn)口、三和斜井及里家寨橫洞三個(gè)工作面組織施工。隧道進(jìn)口獨(dú)頭掘進(jìn)2202m;斜井(1423m)施工完成后，向出口方向掘進(jìn)2082m，向進(jìn)口方向掘進(jìn)1773m;橫洞(147m)施工完成后，向進(jìn)口方向掘進(jìn)2993m，向出口方向掘進(jìn)457m。

　　在隧道施工中, 機(jī)械化程度較高, 電動(dòng)機(jī)械較多, 而設(shè)備對(duì)電壓的穩(wěn)定性要求較高, 電壓不足或不穩(wěn), 都將影響機(jī)械的使用。隧道內(nèi)為多工序平行作業(yè)，用電設(shè)備功率較大并且線路較長(zhǎng)，這就造成掌子面電壓降比較大，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備施工需要，因此, 電壓不足的問(wèn)題就很突出。在大岐山隧道施工中, 采用了高壓進(jìn)洞技術(shù), 成功地解決了電壓不足的問(wèn)題。

　　2需要高壓進(jìn)洞的長(zhǎng)度和合適位置

　　高壓進(jìn)洞的長(zhǎng)度和位置隨隧道施工的方法、設(shè)備的不同而各異。大岐山隧道采用鉆爆法施工, 其選定方法如下。

　　2.1低壓線路電壓降計(jì)算

　　在隧道的輸電線路中, 電壓降的計(jì)算公式如下：

　　其中，P為通過(guò)線路的有效功率; I負(fù)荷下電流;R為線路電阻;X為線路電抗;r0為單位長(zhǎng)線路電阻;x0單位長(zhǎng)度線路電抗;Uc路額定電壓;Kv為電壓損失常數(shù);L為線路長(zhǎng)度。

　　從上式可以看出, 在低壓線路導(dǎo)線型號(hào)及敷設(shè)的結(jié)構(gòu)形式確定后, 線路的電壓降與所帶負(fù)荷和線路的長(zhǎng)度成正比。在隧道施工中, 一般根據(jù)開(kāi)挖斷面及施工進(jìn)度來(lái)配機(jī)械設(shè)備, 機(jī)械設(shè)備確定后, 用電量及線路負(fù)荷也就確定了。隨著隧道的掘進(jìn), 電壓降在不斷加大, 開(kāi)挖到一定距離后, 有些設(shè)備就會(huì)因電壓不足而不能啟動(dòng),這就需要將電壓升高, 這個(gè)距離就是要求的高壓進(jìn)洞的長(zhǎng)度。

　　2.2高壓進(jìn)洞位置的確定

　　以大岐山隧道進(jìn)口計(jì)算為例, 介紹一下需要高壓進(jìn)洞的合適位置的確定。洞內(nèi)配備的機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表1。

　　3.2電纜和變壓器的安裝

　　上述機(jī)械設(shè)備中, 處于施工最前沿即低壓線路最長(zhǎng)的用電設(shè)備是混凝土噴射手， 其用電的電壓不得低于365V,低于365V就不能啟動(dòng)。根據(jù) ，當(dāng)進(jìn)洞電壓為400V、使用185mm2耐鋁線作導(dǎo)線時(shí), 混凝土噴射手運(yùn)行時(shí)的低壓供電分別為512m，因此，掘進(jìn)超過(guò)500m，就應(yīng)該以高壓進(jìn)洞。高壓進(jìn)洞采用10 kV 的高壓電，在隧道內(nèi)用變壓器變成380 V。采用高壓進(jìn)洞技術(shù)后，用電安全易保證，電壓平穩(wěn)，線路維護(hù)人員較少，隨著施工段落的前移變壓器也要跟著前移。在隧道內(nèi)采用移動(dòng)廂式變壓器，需要移動(dòng)時(shí)只需汽車牽引即可。

　　3高壓進(jìn)洞的設(shè)計(jì)與安裝施工

　　3.1電纜、變壓器的選擇

　　電纜的選擇條件：高壓電纜在洞內(nèi)為懸掛安裝, 因此, 在購(gòu)料時(shí)應(yīng)選擇絕緣性能好、重量輕、載流量大、敷設(shè)水平高差不受限制的交聯(lián)聚乙烯絕緣護(hù)套電纜。導(dǎo)線的電壓降不超過(guò)額定電壓的l0%，銅導(dǎo)線的電流密度在1.4 A/mm2 左右，鋁導(dǎo)線的電流密度在0.9 A/mm2左右，并根據(jù)導(dǎo)線產(chǎn)品目錄選擇相適應(yīng)的型號(hào)。大岐山隧道選擇了YJLV-10KV 3*50mm2的鋁芯電纜。

　　隨著掘進(jìn)深度的增加,隧道內(nèi)通風(fēng)條件逐漸變壞, 爆破時(shí)散發(fā)的大量煙塵積聚于洞內(nèi), 對(duì)變壓器的正常運(yùn)行影響很大, 因此, 洞內(nèi)不宜選用油浸變壓器, 應(yīng)該采用干式自冷變壓器。選擇洞內(nèi)變電站的形式時(shí), 以安全第一為原則, 充分考慮洞內(nèi)電纜敷設(shè)潮濕、施工設(shè)備多、人員車輛來(lái)往不斷等不利因素, 以采用全封閉式變電站為宜, 為了移動(dòng)方便, 采用移動(dòng)廂式變電站。

　　變壓器的容量應(yīng)不小于施工總用電量，又以變壓器承受的用電負(fù)荷達(dá)到額定容量的60%左右為最佳。本隧道正常施工時(shí)機(jī)械功率之和最大為370 kW，故隧道內(nèi)選擇1臺(tái)500 kVA的變壓器即可。隧道外面電網(wǎng)主線路的電壓是35 kV，在隧道外期采用500 kVA的變壓器將電壓降為10KV (目前隧道施工中采用10 kV的高壓進(jìn)洞)，然后在洞內(nèi)將l0 kv的高壓電變至400 V的低壓，以保證隧道施工。

　　3.2電纜和變壓器的安裝

　　電纜敷設(shè)采用側(cè)壁懸掛式見(jiàn)圖2，掛設(shè)在內(nèi)軌頂面以上2.5 m左右，并沿隧道線路方向每隔8 m設(shè)一電纜掛鉤，在二次襯砌已施作段在混凝土內(nèi)埋設(shè)掛鉤時(shí)埋設(shè)深度不得超過(guò)25cm(二襯厚度30 cm)，防止把防水板刺破引起滲水。在高壓電纜穿二襯臺(tái)車時(shí)，先要檢查電纜表面絕緣層是否完好，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，并在臺(tái)車上安裝φ100的PVC管，使電纜從中穿過(guò)，以防止電纜被劃傷或漏電傷人。電纜接頭需由專業(yè)技術(shù)工人制作, 制作過(guò)程中嚴(yán)格遵守制作工藝規(guī)程, 從開(kāi)剝到制作完畢必須一氣呵成, 以免受潮。

　　本隧道采用移動(dòng)箱式變壓器，變壓器直接安裝在已施工完仰拱地段。采用欄桿隔離，確保行車安全。運(yùn)行前要再次對(duì)變壓器進(jìn)行檢查和測(cè)試,內(nèi)容包括所有分接頭的變比的檢查、變壓器接線組別的檢查、交流耐壓試驗(yàn)、有載調(diào)壓切換裝置的檢查和試驗(yàn), 都合格后方可送電運(yùn)行。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　隨著長(zhǎng)大隧道的增多，高壓進(jìn)洞技術(shù)將逐漸被普及，大岐山隧道施工中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在低壓電不能保證更長(zhǎng)距離施工時(shí)，根據(jù)施工所需功率的大小、隧道的長(zhǎng)度以及總體施工計(jì)劃綜合計(jì)算，再采用高壓進(jìn)洞的方法來(lái)解決，滿足了現(xiàn)場(chǎng)施工需要。

　　在使用電動(dòng)設(shè)備多的隧道施工中, 當(dāng)其工作面長(zhǎng)度在1.2km以上時(shí), 供電均應(yīng)以高壓進(jìn)洞, 最好能采用安全移動(dòng)廂式變電站, 這對(duì)提高工作效率和施工進(jìn)度是極為有利的。