论文部分内容阅读
[摘 要]论述了山西中南部铁路通道隧道施工中，随着隧道开挖进尺增加，供电线路增长，电源压降更大。采用低压进洞方式随着隧道进度电源越来越不能满足施工用电需求，通过用电分析，提出高压进洞方案以及洞内设备选型等技术方案。
[关键词]隧道施工 高压 供电
中图分类号：U453.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0165-01
1 施工用电情况及分析
中铁二十局承建的西铁车2号隧道为双线隧道，隧道起迄里程DK1076+119，终止里程DK1083+970，隧道全长7851米，为山西中南部铁路通道重点工程。西铁车2号隧道斜井担负施工正洞长度3294米，其中斜井往出口方向1226m，斜井往进口方向2068m。西铁车2号隧道斜井洞外安装的800kVA变压器两台，距离斜井洞口约200m，斜井井身长665m，隧道开挖最远距离低压供电线路约3000m。因此低压供电线路铺设太长，洞外变压器所供电压产生电压降，电压线路损耗太大，按照相关供电规范及施工经验，为避免施工到1.2km以后，由于末端电压已达不到用电设备额定电压，导致大型用电设备由于电压低不能正常工作，延误工期，为确保隧道施工工期，需高压电进洞，在洞内架设10kV高压电缆，洞内安装移动式变压器，以缩短低压供电距离，满足供电需求。
2 施工用电方案
2.1 高压线引入
洞口位置架设混凝土杆1根，用于高压线引入，在原有变压器输入段安装10kV高压户外真空断路器1台（ZW32—12/630/20 kA），并装高压计量装置l套。
2.2 高压线路进洞及铺设
高压电缆沿隧洞线路边墙位置铺设，避免与线路低压电线相互干扰，电缆悬挂高度控制在4.5m左右。洞内施工大小车辆通行，难免会与洞壁擦碰，为了电缆安全采用高点悬吊电缆敷设方式。为便于电缆线铺设，在隧洞主洞左侧边墙位置每隔80cm设固定点一个（采用φ16电缆挂钩、锚固剂粘结牢固）作为安装悬吊点，吊点安装好后在每一吊点上用一根40 cm长绝缘电线捆绑高压电缆于吊点上。电缆安装固定好后应在短时间内按照电缆头制作工艺要求认真细致地将电缆中间头制作完成并加以固定，电缆中间头固定时不得受拉力太大，否则会使中间头绝缘破坏导致电缆头报废。
2.3 洞内变压器洞室布置
采用可移动式变压器（箱式），可选择安装在隧道大避车洞兼余长电缆腔兼基站专用洞室，或制作专用变压器移动车；变压器台座根据变压器结构尺寸制作，底板位置做好细部处理并做好接地。接地极采用BLI—MK一1接地模块，变压器安装后设置防护木门，并设安全警示标志以加强其安全性。当二衬施工超过一定距离时，将移动式变电站相对前移，将高压输电线路继续延长，以满足后期洞内施工用电需求，采用移动变压器减少了施工中停电次数及时间，加快了隧道施工进度，争取了更多工期。
2.4 接地系统
接地装置的合适与否，接地电阻值是否合乎标准要求，直接影响到电力系统设备的正常运行，影响到洞内的安全。接地系统采用接地模块式加强型接地方式。由于是隧洞内施工，洞内基面多为砂石相对比较干燥，介质导电率差无法满足设计要求（用电设计要求为﹤4Ω），如不采取措施接地电阻过高用电时起不到保护作用，会对人体造成一定的伤害。因此为了降低接地电阻，在降压洞室内事先将下基地面全部向下挖60cm，将接地模块直接布置在地面上，用镀锌扁铁（-50x5） ）将模块之间首尾相互连接，并用扁铁做交叉焊接形成等电位。底板挖开后用细土回填夯实处理，在连接好模块后将模块及扁铁周围撒下一些降阻剂，用洞外导电率较好的土壤进行边回填边的方式，从而改善了土壤的导电率使之达到设计要求。土壤的温度、含水量和时间的变化会影响接地电阻的大小。
2.5 继电保护装置及控制
隧洞供电系统的各级继电保护装置应相互配合协调，使其保护可靠，灵敏；各级继电保护时限整定恰当。按照用电规范要求，高标准配备线缆，坚持“一机一闸一箱一漏”，线路架空或埋地，要严格控制，以确保施工安全。
2.6 试验检测
变压器装入洞室内，做好高、低压两侧线路，接好地线，准备工作完毕后，与供电部门联系按照国家电气设备安装运行规范要求，对所有电气设备进行相关电气性能的测试（电气装置安装电气交接试验）；对电缆、真空开关、变压器、配电柜等设备严格按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB 50150-2006》进行试验，验收合格后联系供电部门对设备送电试行。经检测验收，各项指标均达到验收要求后方可运行。
2.7 安全防护要求
高压进洞所用敷设于隧洞内的电力电缆、控制电缆和照明导线均应选择阻燃电缆或阻燃导线，当跨越道路和隧洞顶部的电缆，应穿管敷设；所有电器的金属外壳都应保护接地，使用高压电源应有专门的防护措施，电源裸露部分应有绝缘装置；为了保障洞内施工人员的生命安全，在降压洞室明显位置悬挂“止步，高压危险”标示牌，在防护栏身贴反光标志，迎车方向提前设置预警标志。
高压电进洞必须做好安全管理及防护工作，一般采用铠装或高强度电力电缆，电缆与架空线连接处应有避雷装置，电缆终端设密封的接线盒。隧洞内电缆的选择及安装除应满足电力规程要求外，还应满足防火的消防要求。
3 施工用电设备选型
3.1 洞内变压器选型
根据施工现场情况，在隧道进正洞200m时，隧道洞口有1台800KW变压器输出电压为410V，洞内掌子面实测电压为390V，已有20V电压降。采用高压进洞，电压平稳，能保证隧道洞内风机、输送泵等大型机械的额定电压启动且满足额定功率，可使用电设备安全得以保证。
变压器的容量选择：按变压器效率最高时的负荷率来选择容量。隧道工程洞内施工机械功率，电焊机4台合计功率60kW，砼输送泵1台功率75kW，二衬台车2台合计功率22kW，砼喷射机4台合计功率60kW，抽水机5台合计功率25kW，风机1台功率110kW，照明若干合计功率20kW，总计功率372kW。考虑施工高峰用电为70%，电损耗为20%。实际耗电为372*70%+372*70%*20%=312.5KW，故拟选用l台315kVA可移动式变压器（箱式）。
3.2 输电线路选型
由于洞内施工作业环境差，洞内潮湿、加上洞内车辆行走，结合洞内实际情况根据洞内负荷考虑降低电能损失，高压电缆选择YJLV22-10KV-3*50 mm2（铝芯交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆），电缆初步规划长度为2600m（随洞内施工作业的延长而增加）。
4 结束语
以上合理地实现了高压进洞技术，满足隧道施工用电需求。目前，高压进洞在山西中南部铁路通道隧道工程施工中得到广泛应用，此技术不仅解决隧道内施工用电问题，达到预期效果。还能保证施工安全和进度目标，创造了较大经济效益。
参考文献
[1] 姜保明.特长隧道洞内供电施工技术[J]. 鐵道建筑技术，2013（8）：106-108+124..
[2] 铁道部机务局.（80）铁机字1817号铁路电力设备安装标准[S]. 北京：中国铁道出版社，2005：351.
[3] 铁道第三勘察设计院.TB10008—2005/J 660—2007 铁路电力设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2011：114-116.
[关键词]隧道施工 高压 供电
中图分类号：U453.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）48-0165-01
1 施工用电情况及分析
中铁二十局承建的西铁车2号隧道为双线隧道，隧道起迄里程DK1076+119，终止里程DK1083+970，隧道全长7851米，为山西中南部铁路通道重点工程。西铁车2号隧道斜井担负施工正洞长度3294米，其中斜井往出口方向1226m，斜井往进口方向2068m。西铁车2号隧道斜井洞外安装的800kVA变压器两台，距离斜井洞口约200m，斜井井身长665m，隧道开挖最远距离低压供电线路约3000m。因此低压供电线路铺设太长，洞外变压器所供电压产生电压降，电压线路损耗太大，按照相关供电规范及施工经验，为避免施工到1.2km以后，由于末端电压已达不到用电设备额定电压，导致大型用电设备由于电压低不能正常工作，延误工期，为确保隧道施工工期，需高压电进洞，在洞内架设10kV高压电缆，洞内安装移动式变压器，以缩短低压供电距离，满足供电需求。
2 施工用电方案
2.1 高压线引入
洞口位置架设混凝土杆1根，用于高压线引入，在原有变压器输入段安装10kV高压户外真空断路器1台（ZW32—12/630/20 kA），并装高压计量装置l套。
2.2 高压线路进洞及铺设
高压电缆沿隧洞线路边墙位置铺设，避免与线路低压电线相互干扰，电缆悬挂高度控制在4.5m左右。洞内施工大小车辆通行，难免会与洞壁擦碰，为了电缆安全采用高点悬吊电缆敷设方式。为便于电缆线铺设，在隧洞主洞左侧边墙位置每隔80cm设固定点一个（采用φ16电缆挂钩、锚固剂粘结牢固）作为安装悬吊点，吊点安装好后在每一吊点上用一根40 cm长绝缘电线捆绑高压电缆于吊点上。电缆安装固定好后应在短时间内按照电缆头制作工艺要求认真细致地将电缆中间头制作完成并加以固定，电缆中间头固定时不得受拉力太大，否则会使中间头绝缘破坏导致电缆头报废。
2.3 洞内变压器洞室布置
采用可移动式变压器（箱式），可选择安装在隧道大避车洞兼余长电缆腔兼基站专用洞室，或制作专用变压器移动车；变压器台座根据变压器结构尺寸制作，底板位置做好细部处理并做好接地。接地极采用BLI—MK一1接地模块，变压器安装后设置防护木门，并设安全警示标志以加强其安全性。当二衬施工超过一定距离时，将移动式变电站相对前移，将高压输电线路继续延长，以满足后期洞内施工用电需求，采用移动变压器减少了施工中停电次数及时间，加快了隧道施工进度，争取了更多工期。
2.4 接地系统
接地装置的合适与否，接地电阻值是否合乎标准要求，直接影响到电力系统设备的正常运行，影响到洞内的安全。接地系统采用接地模块式加强型接地方式。由于是隧洞内施工，洞内基面多为砂石相对比较干燥，介质导电率差无法满足设计要求（用电设计要求为﹤4Ω），如不采取措施接地电阻过高用电时起不到保护作用，会对人体造成一定的伤害。因此为了降低接地电阻，在降压洞室内事先将下基地面全部向下挖60cm，将接地模块直接布置在地面上，用镀锌扁铁（-50x5） ）将模块之间首尾相互连接，并用扁铁做交叉焊接形成等电位。底板挖开后用细土回填夯实处理，在连接好模块后将模块及扁铁周围撒下一些降阻剂，用洞外导电率较好的土壤进行边回填边的方式，从而改善了土壤的导电率使之达到设计要求。土壤的温度、含水量和时间的变化会影响接地电阻的大小。
2.5 继电保护装置及控制
隧洞供电系统的各级继电保护装置应相互配合协调，使其保护可靠，灵敏；各级继电保护时限整定恰当。按照用电规范要求，高标准配备线缆，坚持“一机一闸一箱一漏”，线路架空或埋地，要严格控制，以确保施工安全。
2.6 试验检测
变压器装入洞室内，做好高、低压两侧线路，接好地线，准备工作完毕后，与供电部门联系按照国家电气设备安装运行规范要求，对所有电气设备进行相关电气性能的测试（电气装置安装电气交接试验）；对电缆、真空开关、变压器、配电柜等设备严格按照《电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB 50150-2006》进行试验，验收合格后联系供电部门对设备送电试行。经检测验收，各项指标均达到验收要求后方可运行。
2.7 安全防护要求
高压进洞所用敷设于隧洞内的电力电缆、控制电缆和照明导线均应选择阻燃电缆或阻燃导线，当跨越道路和隧洞顶部的电缆，应穿管敷设；所有电器的金属外壳都应保护接地，使用高压电源应有专门的防护措施，电源裸露部分应有绝缘装置；为了保障洞内施工人员的生命安全，在降压洞室明显位置悬挂“止步，高压危险”标示牌，在防护栏身贴反光标志，迎车方向提前设置预警标志。
高压电进洞必须做好安全管理及防护工作，一般采用铠装或高强度电力电缆，电缆与架空线连接处应有避雷装置，电缆终端设密封的接线盒。隧洞内电缆的选择及安装除应满足电力规程要求外，还应满足防火的消防要求。
3 施工用电设备选型
3.1 洞内变压器选型
根据施工现场情况，在隧道进正洞200m时，隧道洞口有1台800KW变压器输出电压为410V，洞内掌子面实测电压为390V，已有20V电压降。采用高压进洞，电压平稳，能保证隧道洞内风机、输送泵等大型机械的额定电压启动且满足额定功率，可使用电设备安全得以保证。
变压器的容量选择：按变压器效率最高时的负荷率来选择容量。隧道工程洞内施工机械功率，电焊机4台合计功率60kW，砼输送泵1台功率75kW，二衬台车2台合计功率22kW，砼喷射机4台合计功率60kW，抽水机5台合计功率25kW，风机1台功率110kW，照明若干合计功率20kW，总计功率372kW。考虑施工高峰用电为70%，电损耗为20%。实际耗电为372*70%+372*70%*20%=312.5KW，故拟选用l台315kVA可移动式变压器（箱式）。
3.2 输电线路选型
由于洞内施工作业环境差，洞内潮湿、加上洞内车辆行走，结合洞内实际情况根据洞内负荷考虑降低电能损失，高压电缆选择YJLV22-10KV-3*50 mm2（铝芯交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆），电缆初步规划长度为2600m（随洞内施工作业的延长而增加）。
4 结束语
以上合理地实现了高压进洞技术，满足隧道施工用电需求。目前，高压进洞在山西中南部铁路通道隧道工程施工中得到广泛应用，此技术不仅解决隧道内施工用电问题，达到预期效果。还能保证施工安全和进度目标，创造了较大经济效益。
参考文献
[1] 姜保明.特长隧道洞内供电施工技术[J]. 鐵道建筑技术，2013（8）：106-108+124..
[2] 铁道部机务局.（80）铁机字1817号铁路电力设备安装标准[S]. 北京：中国铁道出版社，2005：351.
[3] 铁道第三勘察设计院.TB10008—2005/J 660—2007 铁路电力设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2011：114-116.