长大隧道施工高压进洞供电技术研究(2)
由上式可以看出,电压降ΔU与电损常数KV、有效功率P以及线长L成比,因此电压降仅可通过改变电损常数降低。对于确定的线路及导线,随着隧道的掘进电压降不断加大,当达到一定深度时,部分设备因电压不足而无法正常工作,影响施工进度,因而采用高压进洞技术改变施工电压不足的状况。
3线路设计
3.1用电量估算
隧道用电包括洞口用电、洞内用电、泄水洞用电、碎石场用电、备用电源。隧道施工工作面用电按下式计算
式中:P为施工高峰负荷的有效功率(kVA);K1为余度系数,常取1.1;K2为用电同时系数,常取0.7;K3为损耗补偿系数,常取1.06;Kc为需要系数,常取0.3~1.0;Pd为额定容量(kW);Pn为室外照明负荷(kW);Pm为室内照明负荷(kW)。
关角隧道正洞及斜井总用电量具体计算结果见表1。
3.2变压器容量确定
由关角隧道正洞及斜井位置与斜井参数(表2)可以看出,关角隧道进口和斜井掘进长度加上承担正洞任务量独头掘进都大于2 000 m,最长的6#斜井为2 824 m,加上正洞施工任务达到4 800 m。故选取6#斜井高压进洞线路进行研究。根据6#斜井估算的施工总用电量来选择变压器,其容量应等于或略大于施工总用电量,且在使用过程中应使变压器承受的用电负荷达到额定容量的60%左右。则变压器的容量PB=105P/cos φ=14P,计算出6#斜井变压器容量为3 8206 kVA。故关角隧道6#斜井至正洞施工应选取3台1 000 kVA变压器和1台1 000 kVA洞内移动变压器。
3.3线路建设
场内施工用电由架设的电力干线接入后,正洞、斜井按用电量分设变压器和配电盘,再用电缆通向拌和场、空压机站、抽排水机站等为用电设备供电。
3.3.1导线选择
导线通常按经济电流密度法选择,根据线路所带的最大负荷利用时间以及芯线材质,按现行电能单价和材料价格分析得出经济电流密度J,最后计算得出正常运行时的最大负荷电流Imax,经济电流密度J见表3。
关角隧道导线采用塑料绝缘铝绞线或橡皮绝缘铝芯绞线,开挖但未衬砌地段以及移动式手提灯使用铜芯橡皮绝缘裸铝包电力导线,导线经济合理截面选择见表4。
3.3.2线路架设
《铁路电力施工规范》(TB 10207—1999)[7]规定输电干线或动力、照明线路安装在同一侧时,必须分层架设。架设原则为:高压在上,低压在下;干线在上,支线在下;动力线在上,照明线在下。洞内电线路与风水管路不宜架设在同一侧。电线距人行地面高度根据电压大小有不同要求:400 V以下大于2 m;10 kV大于3.5 m。洞内动力线沿隧道边墙起拱线处明敷,采用120 mm2线路,照明线采用16 mm2线路,间隔20 m设一处100 W高效节能灯泡。掌子面及各个地下工作面均采用36 V低压照明。
隧道电线路架设分两次进行。进洞初期先架设临时电路,随着工作面的推进,在成洞地段架设固定线路,换下的电缆供继续前进工作面使用。10 kV电缆线路的终端应装有密闭和绝缘性能良好的接线盒。电缆两端垂直高差大于15 m时,应采用不滴流电力电缆。成洞地段用10 kV高压电缆送电或洞内设置10 kV变电站时,除应符合铁道部现行
《铁路电力施工规范》(TB 10207—1999)的有关规定外,还应有保证安全的措施。开挖但未衬砌地段应按移动式线路布置。不允许将通电的多余电缆盘绕堆放,以免增加线路电压降和引起电缆过热发生燃烧。关角隧道正洞与斜井的管线布置分别见图2、3。
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