盾構(gòu)施工用電設(shè)計

向 敏

(中鐵隧道集團股份公司，河南鄭州 450000)

1 概述

地鐵施工大多數(shù)采用的是土壓平衡式盾構(gòu)機和泥水盾構(gòu)機，這兩種盾構(gòu)機在用電設(shè)備配置方面有所不同。對于地鐵不同的施工特點和地質(zhì)要求，供電方式也不一樣。

泥水盾構(gòu)機和土壓平衡式盾構(gòu)機用電設(shè)備配置相比，泥水盾構(gòu)機在洞外增加了泥水分離設(shè)備、調(diào)制漿設(shè)備、進排漿設(shè)備、進排漿中間接力設(shè)備。在高壓配電方面又增加了很多支路。

2 盾構(gòu)用電量估算

盾構(gòu)TBM施工用電，首先根據(jù)設(shè)備的配置和實際情況進行用電設(shè)計，盡量一次規(guī)劃設(shè)計實施。供電總?cè)萘勘仨殱M足用電設(shè)備的負荷需要。盾構(gòu)TBM用電負荷及配套設(shè)備用電負荷(不同規(guī)格的盾構(gòu)TBM配置各有差異)可比照表1，表2進行核算。

表1 盾構(gòu)TBM用電負荷清單

3 高壓供電方式的選擇

表2 區(qū)間隧道施工用電負荷表

如果施工地質(zhì)條件好，又不趕施工周期的情況下，從經(jīng)濟的角度考慮，高壓供電可采取單回路供電，但盾構(gòu)機上和地面上必須配備全自動發(fā)電機(供控制系統(tǒng)、保壓系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、抽水、門吊等設(shè)備用電)。

如果施工地質(zhì)條件不好，又要趕施工周期的情況下，這時高壓供電必須采取雙回路供電，也就是全具全備。主供停電，通過轉(zhuǎn)換將備供送上，施工用電設(shè)備正常運行。但盾構(gòu)機上和地面上必須配備全自動發(fā)電機。

對于單回路供電方式，如果高壓停電，全自動發(fā)電機會自動檢測將與外電自動斷開并啟動和供給相應的設(shè)備用電(供控制系統(tǒng)、保壓系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、抽水、門吊等設(shè)備用電)。

對于雙回路供電，全具全備的方式，如果主供高壓停電，在中心配電室進行轉(zhuǎn)換，將備供投入使用。注意主供電源和備供電源必須有互鎖;當主、備供都停電時，全自動發(fā)電機將啟動投入使用。

4 箱變的施工要求

對于土壓平衡盾構(gòu)機來說，由于用電設(shè)備比泥水盾構(gòu)機用電設(shè)備少，如果供電方式是單回路供電時，配套一臺組合箱變，滿足盾構(gòu)10 kV高壓供電和0.4 kV低壓供電的需要。箱式綜合變電站配有高壓進線裝置、計量裝置、出線裝置、變壓器和低壓配電柜等。盾構(gòu)10 kV出線柜應具備速斷過流、零序接地保護、分離脫扣等功能。10 kV高壓進洞為盾構(gòu)掘進機供電，箱內(nèi)10/0.4的變壓器為洞外各設(shè)備供電。

圖1的供電方式是單回路供電。總負荷為盾構(gòu)總功率加盾構(gòu)配套設(shè)備功率。如果是泥水盾構(gòu)供電時或者是供電方式是雙回路供電時，由于泥水盾構(gòu)機用電設(shè)備比較多(泥水分離設(shè)備、調(diào)制漿設(shè)備、進漿設(shè)備、進排漿中間接力設(shè)備)，并且又不集中。雙回路由于增加了兩回路的轉(zhuǎn)換設(shè)備，那就必須在工地建立臨時用電中心配電室。

圖1 組合箱變

箱變的基礎(chǔ)要求防水、防鼠、通風良好，電纜敷設(shè)方便。

5 電纜的敷設(shè)

高壓電纜使用鎧裝電纜，根據(jù)負荷選擇線徑。高壓電纜敷設(shè)通過場地或者承壓道路時，必須有保護措施，如電纜溝槽、鋼管護套。在彎曲部分按照電纜外徑的10倍曲率敷設(shè)。豎直敷設(shè)必須有夾持護套，不得自由懸垂，洞內(nèi)敷設(shè)沿墻懸掛，施工人員無法隨意觸及，并有標識牌“高壓電纜禁止觸摸”來警示。

盾構(gòu)施工段，按照盾構(gòu)電纜卷筒上電纜長度，訂購標準長度的延伸電纜(在施工條件允許的情況下也可以訂購超過標準長度的電纜，對電纜實施二次施放，以減少高壓接頭數(shù)量)，提前按照高壓快速接頭的要求制作好高壓電纜的接頭。當盾構(gòu)機上電纜卷盤上移動電纜延伸到頭時，提前敷設(shè)固定好延伸電纜，收卷盾構(gòu)機上卷盤移動電纜，最后連接恢復供電并掘進。

6 分支箱規(guī)范

如果是泥水盾構(gòu)機，盾構(gòu)中間有接力泵站供電時需制作電纜分支。電纜分支箱是戶外高壓電器設(shè)備，用于電力電纜的聯(lián)接和分接。采用內(nèi)裝SF6絕緣氣體的高性能六氟化硫負荷開關(guān)或真空負荷開關(guān)和可觸摸屏蔽型硅橡膠電纜接頭，有較強的有功負載及空載電纜電流的開斷能力和短路電流的關(guān)合能力，要求配裝接地故障指示器。保證分支回路可以自由地退出和投入運行，其他回路不受影響。負荷開關(guān)上要附裝熔斷器。當分支回路發(fā)生短路故障時，回路上的熔斷器可快速斷開故障回路，并撞擊負荷開關(guān)的脫扣器使之分閘，隔離故障回路，保證了非故障分支回路的供電連續(xù)性。

分支箱符合以下標準:GB 3804-90 3-63 kV交流高壓負荷開關(guān);GB 311.1-97高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合;GB 11033.2-89額定電壓26/35 kV及以下電力電纜附件基本技術(shù)要求;GB 4208-93外殼防護等級;GB 11032-2000交流無間隙金屬氧化鋅避雷器;帶電部分為全絕緣、全密封結(jié)構(gòu);采用防洪可觸摸型電纜頭，還可以耐洪水侵襲;戶外箱用3 mm厚的不銹鋼板焊接成形，按用戶要求外表分為鏡面或砂面噴塑(駝灰色或環(huán)保綠色);內(nèi)框架用3 mm厚的不銹鋼板焊接成形，按用戶要求外表分為鏡面或砂面噴塑(駝灰色或環(huán)保綠色);負荷開關(guān)及進、出線電纜接頭固定在柜架上面，整體安裝在戶外箱內(nèi)，操作機構(gòu)室、電纜進、出線室均為全封閉小室;開關(guān)室內(nèi)裝SF6負荷開關(guān)，其開關(guān)型號分別為FLN48-12D，SFG-12型及全封閉充氣式SF6負荷開關(guān)或真空斷路器;電纜進線室內(nèi)裝可觸摸屏蔽型硅橡膠電纜接頭及帶電顯示裝置。

7 總體布線方法

盾構(gòu)TBM洞內(nèi)施工的供電變壓器，中性點原則上不允許接地。盾構(gòu)上的輔助臨時用電設(shè)備，外殼必須采用接地保護，使用帶零線的四線漏電斷路器對設(shè)備予以保護。盾構(gòu)接地線可以從洞外專線引入，或利用循環(huán)水管或鋼軌引入。利用循環(huán)水管或鋼軌引入時，應保證連接處可靠連接。

隧道內(nèi)、生活區(qū)及辦公區(qū)照明線路的母線均由照明配電箱引出，采用銅芯導線成三相五線制架空布設(shè)。洞內(nèi)照明采用防水日光燈，每10 m安裝一盞，每30 m安裝應急照明燈一盞，每100 m設(shè)配電箱一個，以備臨時用電用。工地夜間施工照明用投光燈，利用架高桿或已有建筑物安放。

站廳層、站臺層配電箱分層集中放置。對整個施工供電要繪制施工供電分布圖，按照從首端開始標號的原則，對所有的配電箱編號，寫明用途，控制設(shè)備名稱和走向。

［1］ 任賀英.智能化配電系統(tǒng)中的多現(xiàn)場總線技術(shù)［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009(3):98.