盾構電力供配電系統研究

田水

（興義供電局，貴州 興義 562400）

1 盾構的高壓供電系統

1.1 盾構的供電電壓等級

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,應采用高壓10KV供電用電容量大于250KVA,供電距離大于200m。盾構在施工時,供電距離遠大于200m,用電容量遠大于250KVA,故盾構應采用10KV高壓供電。為了不影響施工現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T接的供電方式。一般盾構的10KV高壓供電電源應從城市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 盾構供電可靠性

電力負荷應根據供電可靠性及中斷供電在社會、經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供電可靠性已達99.97%以上,盾構屬于三級用電負荷,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(水位較淺或雨水較多),曾發生過施工過程中地下被淹的情況,此時為了保證設備及人員的安全,隧道內一般均設有排水泵,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電機作為第二路電源,自備柴油發電機的啟動時間不應超過30S,容量應按二級負荷總容量的1.3倍選取。

1.3 盾構的高壓配電系統

配電所專用電源線的進線開關宜采用斷路器或帶熔斷器的負荷開關,所在地區電網供電的配電所電源進線處,宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感器。經過電纜引入柜、電源進線柜、計量柜及變壓器出線柜構成高壓供電系統。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 盾構的高壓供電電纜

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

2 盾構的變壓器選擇

2.1 盾構的負荷計算

負荷計算的目的是確定供電系統、選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面和儀表量程的依據,也是合理地進行無功功率補償的重要依據。計算負荷的確定是否正確合理,直接影響到電氣設備和導線電纜的選擇是否經濟合理。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,又將使電氣設備和導線電纜處于過負荷下運行,增加電能損耗,產生過熱,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,要考慮環境及社會因素的影響,并應為將來的發展留有適當余量。

2.2 變壓器的選擇

變電所的合理選擇,不僅可以使系統合理運行及降低投資成本,還可以降低運行費用,起到節能的目的。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,應選用防塵型或防腐型變壓器。又由于盾構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 盾構低壓配電系統

3.1 接地系統

由于盾構的工作環境復雜,為了保障盾構在工作時設備及人員的安全,盾構的接地系統應做到萬無一失。盾構的接地系統包括系統接地、計算機系統的接地、靜電接地及等電位接地等。

3.1.1 系統接地

盾構的系統接地一般采用TN-S和TT系統。

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

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

3.1.2 計算機系統的接地

盾構有計算機系統的數字地和模擬地,這些接地可以和供電系統的接地共用接地極。但是接地排要分別設置,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的防電磁干擾屏蔽接地。

3.1.3 靜電接地

盾構液壓系統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 盾構的低壓配電系統形式

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

3.3 低壓配電電器元件的選擇

3.3.1 盾構變壓器低壓側出線

盾構變壓器低壓側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至配電柜后續臺車沿電纜橋架或支架明敷。若盾構變壓器低壓側出線采用封閉式母線,由變壓器低壓側至配電柜后續臺車的封閉式母線槽應沿支架敷設,并應在臺車之間設拉緊裝置。防止母線槽受力而損壞。盾構變壓器低壓側出線總開關應設長延時脫扣保護(15s),和短延時脫扣保護(0.2-0.5s)。

3.3.2 盾構變壓器低壓側各饋出線

開關各饋出線開關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,這些參數依所供回路的負荷大小而定。盾構中用電設備的配電線路應裝設短路保護、過負載保護和接地故障保護,作用于切斷供電電源或發出報警信號。對于操作人員直接接觸的用電設備,所選斷路器應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。盾構中用電設備配電線路采用的上下級保護電器,其動作應具有選擇性,各級之間應能協調配合。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.盾構的供配電系統合理性及可靠性分析建筑機械2009年第3期

[2]毛世昌.UPS配電系統的可靠性分析學術期刊科技廣場2006年第7期

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