6.28米土壓平衡盾構(gòu)機(jī)用電負(fù)荷的計(jì)算及功率補(bǔ)償

欒國(guó)宇+++王帥+++張可威+++暢海潮

摘 要：對(duì)6.28米土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行較為精確的用電負(fù)荷的計(jì)算，提出了相應(yīng)的功率補(bǔ)償?shù)姆绞椒椒ā?/p>

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)機(jī)；負(fù)荷計(jì)算；功率補(bǔ)償；變壓器

1 概述

對(duì)于目前的地鐵和城市管廊項(xiàng)目的施工，6.28米土壓平衡盾構(gòu)機(jī)為主流的盾構(gòu)施工設(shè)備。對(duì)于電氣設(shè)計(jì)部分，用電負(fù)荷計(jì)算和功率補(bǔ)償計(jì)算，是較為基礎(chǔ)也是較為核心的設(shè)計(jì)部分，科學(xué)精準(zhǔn)的計(jì)算是后續(xù)電氣設(shè)備供電方式、設(shè)備選型的基礎(chǔ)和準(zhǔn)則。

2 用電負(fù)荷計(jì)算

盾構(gòu)機(jī)用電負(fù)荷計(jì)算，首先要將所有用電設(shè)備的標(biāo)稱功率、功率因數(shù)、效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)主要分為兩個(gè)工作模式，即：推進(jìn)模式和拼裝模式。推進(jìn)模式即設(shè)備掘進(jìn)期；拼裝模式即設(shè)備停止掘進(jìn)，進(jìn)行管片拼裝。兩種模式下用電負(fù)荷是不相同的，而且兩種工作模式是不可同時(shí)的，所以我們將分別計(jì)算兩種模式下的用電負(fù)荷，其中用電負(fù)荷較大的即是壓平衡盾構(gòu)機(jī)的最大工作負(fù)荷。相關(guān)的計(jì)算公式：

公式中各個(gè)參數(shù)意義如下：Pn：標(biāo)稱功率（kW）；P：有功功率（kW）；Q：無(wú)功功率（kVAR）；S：視在功率（kVA）；cos？漬：功率因數(shù)；？濁：電機(jī)效率。

下表列出了所有用電設(shè)備的各個(gè)參數(shù)，具體參數(shù)如表1。

表1中Ku為最大利用系數(shù)。在正常條件下，負(fù)載的功率消耗有時(shí)候小于其標(biāo)稱功率，這是一個(gè)很常見(jiàn)的現(xiàn)象，故而在負(fù)荷計(jì)算中會(huì)使用最大利用系數(shù)Ku。表中Ks為同時(shí)系數(shù)。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際操作中，設(shè)備的所有載不會(huì)同時(shí)使用，而使用同時(shí)系數(shù)Ks正是考慮到這一情況。上表中有功功率的計(jì)算公式如下。

根據(jù)公式計(jì)算出每個(gè)負(fù)載的有功功率，將每個(gè)負(fù)載視在功率的算術(shù)和看作整個(gè)設(shè)備的視在功率。在這里應(yīng)該指出的是，嚴(yán)格來(lái)講，視在功率的總值并不等于單個(gè)負(fù)載的視在功率的算術(shù)和，但采取簡(jiǎn)單的相加運(yùn)算其結(jié)果會(huì)得出一個(gè)可以接受的設(shè)計(jì)裕量范圍內(nèi)的大于實(shí)際值的視在功率。推進(jìn)模式下整個(gè)盾構(gòu)機(jī)設(shè)備的視在功率最大，因此我們將推進(jìn)模式下的各個(gè)參數(shù)視為整個(gè)盾構(gòu)機(jī)的用電參數(shù)。

=0.86。

3 無(wú)功補(bǔ)償

所有交流電網(wǎng)都消耗兩種類型的功率：有功功率和無(wú)功功率。無(wú)功功率僅驅(qū)動(dòng)設(shè)備的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換。無(wú)功功率的循環(huán)，具有較高的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于相同的有功功率，較高的無(wú)功功率意味著更高的視在功率和更高的電流。所以，優(yōu)化的無(wú)功功率補(bǔ)償會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。使用電容器能夠明顯減小輸入的視在功率，我公司的盾構(gòu)機(jī)設(shè)備采用的的是固定電容集中補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償方式。以下為相關(guān)計(jì)算。

4 變壓器選型

變壓器需要根據(jù)設(shè)備的用電負(fù)荷確定最佳容量。選擇容量過(guò)大會(huì)造成不必要的空載消耗。選擇容量過(guò)小會(huì)造成滿負(fù)荷工作時(shí)效率降低，不能獲得最佳負(fù)荷的效果，長(zhǎng)期的過(guò)負(fù)荷會(huì)造成嚴(yán)重的后果。變壓器的最高效率出現(xiàn)在滿負(fù)荷的50%～70%。根據(jù)計(jì)算和實(shí)際情況，選用了額定容量為1600kVA的變壓器。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章針對(duì)6.28米土壓平衡盾構(gòu)機(jī)提出了較為精確和科學(xué)的用電負(fù)荷計(jì)算，為今后的電氣設(shè)計(jì)工作提供了一個(gè)可靠的參考。但值得提出的是，不同的盾構(gòu)機(jī)用電設(shè)備可能會(huì)因不同的施工情況有所不同，因此用電負(fù)荷會(huì)存在差別，具體情況要具體分析，但大體上是一致的，上述計(jì)算方法同樣適用。

參考文獻(xiàn)

[1]施耐德電氣.電氣裝置應(yīng)用（設(shè)計(jì)）指南[M].第二版.中國(guó)電力出版社，2008.