盾构施工的供配电系统

1 工程概况

北京站至北京西站地下直径线工程盾构隧道西起天宁寺立交桥, 东至崇文门, 全长5227m。盾构始发井位于天宁寺立交桥西北侧, 净空尺寸为15m×17m。

2 施工供电及用电情况

始发井为10kV高压供电。10kV高压供电电源是自白云桥变电站引出, 接至天宁寺桥立交桥下的10kV高压开闭站。在开闭站共设计五个高压出线柜, 接至始发井场地及盾构隧道内变压器, 供整个施工场地用电。

2.1 盾构机设备的高压配电系统

盾构机电气设备的供配电系统, 主要包括10kV高压电缆、高压电缆卷筒、高压开关柜、变压器、低压开关柜、低压断路器、软启动器、变频器等。

根据施工现场的实际情况, 10kV开闭所共设计5路高压出线:其中两路高压线引入盾构隧道;两路为施工场地供电;一路引入泥水处理场地;始发井场地变压器两路;各变压器配置图如图1所示。

10kV高压引入隧道内的第一回路为盾构机供电, 在盾构机上设置两台变压器, 容量分别为2500kVA和1000kVA。

10kV高压引入隧道内的第二回路为进浆泵及排浆泵供电, 进浆泵及排浆泵变压器容量分别为400kVA和630kVA, 根据用电设备数量设置相应的变压器。

始发井场地两台变压器容量分别为1250kVA和800kVA, 主要供应地面及隧道内配套的机械设备用电。

泥水场地两台变压器容量分别为1250kVA和400kVA, 分别为泥水处理设备和P1.1进浆泵供电。

2.2 盾构机设备的低压配电系统

低压用电主要分盾构机用电、始发井场地用电及泥水场地泥水处理设备用电三大部分。盾构机用电主变压器为2500-10kV/0.69kV;辅助变压器为1000kVA-10kV/0.4kV;另有一台备用发电机, 如因特殊情况高压断电, 发电机自动转变为运行模式为两台空压机及管片安装机等设备供电, 以确保安全。各部分用电设备布置如图2。

容量为2500kVA的变压器将10kV高压电转变为690V, 为刀盘驱动系统10台电机及P2.1排浆泵供电;容量为1000kVA的变压器将10kV高压电转变为400V, 为盾构机辅助系统供电, 如液压系统、推进系统、管片吊机、管片安装机、注浆系统、循环水系统和压缩空气等。

进浆泵变压器容量为400kVA, 现已安装的P1.1排浆泵为泥水场地变压器供电, 随施工需要继续安装的P1.2、P1.3泵将分别由两组400kVA变压器将10kVA高压电转变为690V供电;排浆泵变压器容量为630kVA, 现已安装了P2.2泵和P3泵, 分别由两组容量为630kVA的变压器将10kV高压电转变为690V供电, 以后随施工需要将继续安装P2.3泵、P2.4泵及P2.5泵。上述除P1.1泵设置在泥水场地外, 其余泵均设置在盾构隧道内, 由10kV高压引入隧道内的第二回路供电。

始发井场地用电设备主要有龙门吊、通风机、搅拌站、隧道内及始发井场地照明、机械加工设备等, 根据用电设备安装位置及用电设备容量, 分别用不同的两组变压器供电。

3 施工场地电气设备负荷的计算

施工用电负荷计算采用“需要系数法”, 根据施工用电的总体情况, 计算公式如下:

式中符号表示含义如下:

P为有功功率;Q为无功功率;Pj为同时使用功率;S为视在功率;K为同时用电系数;cosφ为功率因数;φ为功率因数角。

下面主要以泥水场地设备及盾构始发井隧道内用电为例, 介绍盾构机的电气设备负荷计算。

3.1 泥水场地用电设备负荷计算及变压器选择

(1) P1.1泵:P=315kw, 自带400kVA变压器;

因P1.1泵自带400kVA变压器, 故再另选择一台1250kVA变压器能够满足要求。

3.2 隧道内设备用电及变压器选择

(1) 进浆泵、排浆泵 (见表2) 。

以上进、排浆泵安装使用所需变压器均为进口设备自带。

(2) 盾构机 (见表3) 。

盾构主机配置2500kVA、1000kVA变压器各一台, 能够满足施工需要。

隧道内10kV高压容量为2500+1000+ (630×5+315×2) =6630kVA, 使用两条高压电缆接至个变压器。

其他设备用电负荷计算及变压器选型如上所述, 根据计算得出的各部分用电容量之和选择变压器的容量。

4 电缆的选用

电缆的选用一般是按照发热条件进行计算选择, 其要求是IJ>IXU, 其中:

IJ为线路的计算电流;

IXU为电缆按发热条件允许的长期工作电流。

式中:Kx为需要系数;

P为设备容量, 单位kw;

U为设备所在线压, 单位kv;

cosφ为符合的平均功率因数。

计算时根据所用电设备不同, 通过查表获得系数, 进而计算得知。

5 结语

盾构施工供配电系统是为了给盾构机及其辅助设备提供动力和电气保护, 并且控制设备运转, 因此在整个施工过程中起到关键作用。其线路布置、负荷计算、变压器选型和电缆选择至关重要, 必须经过科学计算, 才能保证施工要求。

摘要：本文根据盾构及附属设备用电需求, 介绍了盾构施工的高、低压配电系统, 电气设备负荷的计算以及变压器、高压电缆的选择。

关键词：盾构施工,高压配电,低压配电,设备负荷,变压器,电缆选择

参考文献

[1] 供配电系统设计规范GB50052—95.

[2] 高自强.盾构机供电及线路敷设.

[3] 张欣.地铁盾构施工的供、配电方式浅析.

[4] 李俊平.地铁盾构施工用电技术.