廣大鐵路祥云長大隧道配電方案探究

袁長明 戰(zhàn)啟芳

（石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050061）

廣大鐵路祥云長大隧道配電方案探究

袁長明 戰(zhàn)啟芳

（石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050061）

長大隧道的配電，供電距離長，電壓損失大，影響用電設(shè)備的正常工作，采用交流電壓補(bǔ)償器不能有效提高其供電距離，只有采用高壓進(jìn)洞才能減少電壓損失和電能損失，獲得較好的經(jīng)濟(jì)性，本文就施工初期的低壓進(jìn)洞及施工中后期的高壓進(jìn)洞方案進(jìn)行分析和研究，設(shè)計(jì)了廣大鐵路祥云隧道高壓配電方案，滿足了施工設(shè)備的用電需求，降低了運(yùn)行成本。

長大隧道配電 供電距離 電壓損失 電能損失

1 工程概況

表1 隧道主洞內(nèi)用電設(shè)備參數(shù)表

廣大鐵路祥云隧道為雙線隧道，進(jìn)口里程D1K141+455，出口里程D1K148+395，隧道全長6940m，最大埋深430m。采用雙向開挖，分期施工，為了保證主洞及平道內(nèi)用電設(shè)備正常工作，滿足電壓損失的要求，必須采取一定的措施，本文主要就施工初期的低壓進(jìn)洞及施工中后期的高壓進(jìn)洞方案進(jìn)行分析和研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為同類型長大隧道供配電方案提供參考價(jià)值。

在施工初期，洞口安裝兩臺(tái)電力變壓器，一臺(tái)800KVA，一臺(tái)630KVA，分別給洞內(nèi)用電設(shè)備和洞口鋼筋加工廠、石料廠、工人生活區(qū)等供電，主洞洞內(nèi)動(dòng)力負(fù)荷采用BLV-240的塑料絕緣鋁芯線三相三線制供電，主要用電設(shè)備及其參數(shù)見表1。

2 隧道主洞內(nèi)所有用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定

采用需要系數(shù)法，計(jì)算主洞內(nèi)各用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷為：（1）噴射混凝土三聯(lián)機(jī)械手的計(jì)算負(fù)荷為：

（2）6臺(tái)BX1-500電焊機(jī)的計(jì)算負(fù)荷為：

3 隧道主洞內(nèi)低壓配電線路供電有效距離

因隧道主洞內(nèi)用電設(shè)備采用BLV-240的絕緣線供電，為了保證用電設(shè)備的端電壓損失不得超過其額定電壓的5%，則其有效供電距離為：

查電工手冊知，BLV-240的絕緣線明敷時(shí) 單位長度的電阻、電抗分別為：

由此可見，當(dāng)隧道內(nèi)用電負(fù)荷較重時(shí)，采用低壓進(jìn)洞的配電方案在施工初期尚能滿足，當(dāng)進(jìn)洞深度達(dá)到較深時(shí)，已不能滿足負(fù)荷的需要，必須采用高壓進(jìn)洞的配電方式。

4 采用交流電壓補(bǔ)償器的低壓進(jìn)洞配電方式時(shí)的供電有效距離

云南祥云隧道，在施工初期，安裝了山西順泰電氣制造有限公司生產(chǎn)的交流工頻電壓補(bǔ)償器，其容量為400KVA，最高輸出電壓可達(dá)420V，則最大負(fù)荷時(shí)供電線路的有效距離為：

若只考慮拖式混凝土輸送泵和噴射混凝土三聯(lián)機(jī)械手（負(fù)荷較重，且為重要負(fù)荷）同時(shí)工作，而其他負(fù)荷都不工作時(shí)，其供電線路的有效距離為：

從以上數(shù)據(jù)可以看出，即使采用了交流電壓補(bǔ)償器，其有效供電距離仍然不大，否則就會(huì)影響用電設(shè)備的端電壓，進(jìn)而影響設(shè)備的輸出功率，影響作業(yè)進(jìn)度。只有當(dāng)負(fù)荷較輕的負(fù)荷工作，而混凝土輸送泵和機(jī)械手不工作時(shí)，才有可能有較長的供電距離。若想提高供電距離，也可以增加配電線路的導(dǎo)線截面，減小單位長度導(dǎo)線的電阻和電抗，但這樣會(huì)增加一次投資。所以隨著施工的不斷推進(jìn)，供電距離的不斷增加，必須采用高壓進(jìn)洞的方式供電，祥云隧道主要采用移動(dòng)變壓器進(jìn)行高壓配電，這樣不僅能減少電壓損失，而且能減少能耗，節(jié)約運(yùn)行成本。

5 高壓進(jìn)洞的電能損失與低壓進(jìn)洞電能損失比較

根據(jù)負(fù)荷計(jì)算，若采用高壓進(jìn)洞，則變壓器高壓側(cè)電纜內(nèi)的電流可近似計(jì)算為：

施工現(xiàn)場選擇ZR—YJLV22—10kV一3×35的鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣細(xì)鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套35mm2的電力電纜，其在250C時(shí)空氣中敷設(shè)的允許載流量可達(dá)158A，滿足載流量的要求。

滿足電壓損失不超過5%的要求。

高壓進(jìn)洞與低壓進(jìn)洞電能損失比較表見表2

表2 高壓進(jìn)洞與低壓進(jìn)洞電能損失比較表

備注：電費(fèi)按每度電0.80元計(jì)算，高壓進(jìn)洞變壓器二次側(cè)的低壓負(fù)荷，因供電距離較短，其損失忽略不計(jì)。

從上表可以看出，低壓進(jìn)洞不僅電壓損失大，不能滿足負(fù)荷需要，影響施工進(jìn)度，甚至是施工質(zhì)量，且電能損失大，對施工現(xiàn)場的運(yùn)營成本大大加大，這些足夠補(bǔ)償高壓進(jìn)洞方案中的一次投資增加量。

[1]實(shí)用電工電子技術(shù)手冊編委會(huì).實(shí)用電工電子技術(shù)手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

[2]唐志平.供配電技術(shù)(第三版).北京:電子工業(yè)出版社,2013.

A Study on the Power Supply Programs of Xiangyun Tunnel in Guangtong-Dali Railway

YUAN Chang-ming ZHAN Qi-fang
(Shijiazhuang Institute of Railway Technology Shijiazhuang Hebei 050041 China)

The voltage loss of long distance power supply always affects the normal operation of electrical equipment in the tunnel. AC voltage compensator can not effectively improve its power supply distance. Only by applying the high voltage power supply can reduce the voltage loss and power loss. In this paper, the low voltage power supply at the early stage and the high voltage power supply in the later stage are analyzed; the high voltage power supply programs of Xiangyun tunnel are designed. The construction process shows that the program can meet the electricity demand and reduce the operating cost.

power supply of long and big tunnel power supply distance voltage loss power loss

A

1673-1816(2017)03-0012-04

2016-06-18

袁長明（1970-）男，湖北武穴人，學(xué)士，副教授，研究方向電氣工程。

2015年河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號：ZD2015017