长隧道低压进洞施工技术方案

蔡兼祯

关键词：长隧道降压处理

1.工程简介

扬梅隧道右线长3128m，属于特长隧道，隧道采用双面掘进施工，其中工作面距离洞口最长为1893m。隧道纵坡为-0.81%。

2.施工用电情况

扬梅隧道出口前期洞外安装的630kVA和400kVA变压器各一台，洞内低压电线截面积采用185㎜2铝芯电线。从洞口最高电压电源至洞内作业面。当开挖至1000m左右，因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，若仍用现有的185㎜2铝芯电线送电，造成末端电压已达不到用电设备额定电压。

扬梅隧道用电设备配备功率：表-1

3.导线压降计算

设备功率因数0.85，线路线电压为380V;

I=P/（√3U*0.85）；【其中I为输出电流；P为末端最大功率用电设备（混凝土输送泵功率为75000W；；U为线路线电压为380V】

即I=75000/（√3*380*0.85）=134A;

线路线电压压降为U降=√3*I*0.2=130V=√3*134*0.2=46V。(0.2为1000米导线的电阻）

综上由于变压器输出电压最高为420V,当开挖至洞口1000米时，线上电压将降至378V,378V电压低于用电设备额定功率380V，设备无法正常使用。因此在隧道掘进1000米后必须考虑线路末端电压不足而给施工带来阻碍的因数。

4.电压不足造成的不良后果

一方面导致大型用电设备（如混凝土输送泵）电压低不能正常工作，小型用电设备（如潜水泵）易烧废，另一方面延误了工期。

5.处理方案选择

针对压降处理，经分析、讨论，共提出三套方案。

方案一加大导线截面，降低线路电压损失。（即有原来的185㎜2导线截面，更换为240㎜2）。经过市场情况了解185㎜2导线单价为66000元/km，240㎜2导线单价为元82000/km。其中从洞口引入洞内的主线有3根，经计算可得若更换较大截面的导线费用增加了H=(82000-66000)/1000*1893*3=90864元

方案二选用高压进洞，通过在隧道内建立变电站来提升电压，从而满足洞内用电需求。

方案三低压进洞，通过提高洞外变压器的输出电压及在线路上电压降至一定程度是，利用稳压设备将电压提高。

方案一虽然施工简单，但是成本高；方案二高压电缆进洞存在较大的安隐患，而且洞内用电设备总功率较小造成浪费；方案三施工难度较小，安全，成本较低。

通过技术难度、安全性、成本综合分析比较最终选择方案三作为实施方案。

6.低压进洞处理措施

6.1提高洞外变压器输出电压

6.1.1情况说明

扬梅隧道右洞当进洞1000米（根据以上压降计算）后由于电压路损过大造成末端电压达不到设备的需求电压故对后期的施工造成严重影响，进而影响了施工工期。贵溪洋隧道施工前期在洞外安装了容量为800kVA和400kVA变压器各一台，由于贵溪洋隧道左洞已于2013年4月份结束开挖工作，因此用电设备较之前大大减少。遂决定将扬梅隧道容量为400kVA变压器与贵溪洋隧道800kVA变压器进行调换。变压器调换之后隧道也只能满足接下来450米进洞用电需求。

6.2利用稳压设备提高洞内电压

然而当隧道在掘进1450米时，末端电压出现不稳定现象忽高忽低，无法满足设备的用电要求。遂决定在进洞1450米处设置一台单柜式大功率稳压补偿器，期输入电压最低为360V，设定的输出电压随着隧道的掘进长度在380V~420V范围内逐步至最高420V，来满足用电要求。

6.2.1稳压补偿器的选择

稳压器的输出容量会因为输入电压变低而减小，所以在选用变压器时要了解最低输入电压。稳压电源是以输出视在功率标称额定容量的，因功率因数cosφ≠1，所以稳压实际能输出的功率P=R*cosφ(R为稳压器实际输出容量）。因此在实际选型时，要根据用电设备的额定功率、功率因数和负载类型等具体情况来合理选择稳压电源，而且其输出电源应留有适当余量。洞内最大功率用电设备为混凝输送泵，其功率为75kw。因此只要以其为参考对象。由于输送泵为感性负载，在选型时考虑其启动电流很大，稳压器应选用实际用电负载功率总和的3倍。综上应选用稳压器的容量R=75*3=225kvA.。

其中洞内设备主要是混凝土输送泵、潜水泵、离心泵，考虑到输送泵启动电流为其额定电流的3~4倍，故选用大功率电压稳压补偿器输出功率为225KW，为防止稳压器跳闸，在启动输送泵时先将其他用电设备先关闭。

扬梅隧道的选用上海稳压器厂SBW-250型稳压补偿器，该产品的性能能够满足长隧道用电设备电压要求，具体参数如下：表-2

表-2

6.2.2使用稳压器的注意事项

（1）稳压器应避免剧烈震荡；

（2）稳压器内部与外部连接的接地导线应可靠接地，不得任意拆除接地线或不接地；

（3）保持稳压器内部清洁保证碳刷弹簧有足够的压力，以避免碳刷和线圈接触面跳火；

（4）当稳压器不能正常工作时，应停止运动，及时切断输入电压，请专业人士检查故障，排除故障后方可使用；

（5）防止过载现象的发生。

7.低压进洞效果

通过提高变压器的输出电压及在洞内增设稳压补偿器从而顺利的完成了剩余的450米。

8.结束语

长隧道洞内施工用电不足是很常见的现象，合理选择施工用电方案可以保证施工正常运行。

参考文献

1.实用供配电技术手册，中国水利水电出版社

2.工矿企业电气工程师手册，中国水利水电出版社

3.隧道施工及组织管理指南，人民交通出版社