隧道高压进洞

深圳抽水蓄能电站交通洞高压进洞技术

赵 鑫

（深圳抽水蓄能电站建设管理局 深圳 518115）

[摘 要] 在深圳抽水蓄能电站交通洞施工中，原低压进洞供电方式已不能满足施工用电需求；通过对比

分析，采取高压进洞的方式才能解决施工用电不足的问题。

[关键词] 交通洞 低压进洞 高压进洞 深圳抽水蓄能电站

1 工程概况

交通洞为深圳抽水蓄能电站地下厂房土建施工、机电设备运输及电站运行管理的交通要道，全长1340m，断面尺寸由施工期大件运输需要决定，宽8.2m，高6.8m，城门洞型，平均纵坡5.55％。

工程于2007年2月8日开工，2008年5月1日因故停工；全断面洞挖至J0+868m（尚有472m 未完成），锚杆支护至J0+674m，喷砼至J0+550m，洞内左幅路面混凝土浇至J0+432、右幅路面混凝土浇至J0+382。

交通洞内施工供电目前采取低压供电方式，即在交通洞口布置了一台500KVA变压器，在满足洞口通风、供气、供水设备及生活用电的基础上，再采用120mm2的铝芯线，从洞口T接最高电压为440V电源至洞内作业面，满足施工现场照明、排水、焊接等用电需求。这种供电方式前期设备投入费用较低，在隧洞进尺不大的情况下，暂时可满足施工用电需求；但随着隧洞开挖进尺增加，供电线路加长，电源出现较大压降，洞内工作面供电出现不足；进尺越大，供电不足现象越严重，并严重影响工程施工的正常进行。

2 交通洞用电情况

2.1 设备用电情况

交通洞内用电工况主要有两种：一是抽水工况，包含洞内渗漏水抽排、部分照明，受电侧设备负荷为：P抽=48kW；二是施工工况，也即最大负荷工况，除满足抽水工况外，还需满足照明和备用功率，此时受电侧设备负荷约为：P施=91kW。

洞内用电设备主要用电设备有水泵、工作照明及路灯等，备用设备主要有电焊机、注浆机、砼振捣器等，其负荷在48kW~91kW之间。

2.2 用电分析

按照《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》“动力线路及220V照明线路末端的电压降不得超过5%”的规定，结合交通洞用电实际情况，对工作面位置受电侧电压降和允许负荷情况分别进行计算，以检查目前供用电方式是否能满足用电设备运行需求。

（1）相关计算公式

允许电压降：△U低允=U×5% （1）

实际电压降：△U=I*R （2）

功率（负荷）：P=3△UI （3）

电阻率公式：ρ=RS/L （4）

（2）计算受电侧线路电压降及相应负荷

1）受电侧允许电压降：

按照变压器输出线电压最高为440V（相应相电压计算值为254V，以下计算均采用相电压），根据公式（1），相应作业面受电侧允许电压降为△U允=12.7V。

2）抽水工况时电压降：

当洞内处于抽水工况时，设备负荷为48kW时，根据公式（2），受电侧线路电压降为△U= 16V，高于允许电压降12.7V的限值，即在此工况下，受电侧电压已低于设备正常运行所需电压，设备不能正常工作。

3）施工工况时电压降：

当洞内处于施工工况时，设备负荷为91kW时，根据公式（2），受电侧线路电压降为△U= 30.3V，大大超出允许电压降12.7V的限值，即在此工况下，受电侧电压已远低于设备正常运行所需电压，设备不能正常工作。

4）受电侧允许用电负荷最高值：

根据公式（3），在变压器出线电压为440V时受电侧允许最大用电负荷为P允=37.5kW，低于抽水工况下的负荷48kW及远低于施工工况下的负荷91kW，即目前工作面上设备无论是处于抽水工况还是施工工况，其用电负荷已高于受电侧允许用电负荷最高值，设备不能正常工作。

（3）计算结果

通过以上受电侧线路电压降及相应负荷计算结果可知，交通洞内施工目前采取低压供电方式已不能满足施工设备的正常运行，必须对其进行改造。

3 改造方案

解决这一问题的方法主要有两种：一是仍然采取低压进洞方式，但通过增大线路截面面积、减少线路电压降来满足供电需求；二是采取高压进洞方式，在洞内施工面附近将高压变为低压来满足供电需求。

3.1 低压进洞，增大线路截面面积，减少线路电压降

总供电线路长度为目前洞口变压器至洞内工作面位置（长度为1000m）加上距交通洞终点位置距离（约470m），共计1470m。

根据交通洞施工作业现场目前最大负荷为施工工况下的91kW，在满足规范要求限值压降范围内，选用目前常用的铝芯材质的电缆，按照变压器输出线电压最高为440V（相应相电压计算值为254V），推算出供电缆的线径：根据公式（3）、（2）、（4），得出最小铝芯电缆截面积S =494mm2，即：要满足施工工况下的91kW负荷需求，在变压器出线电压为440V时，所需铝芯电缆截面积最小为494mm2。

通过市场调查，铝芯电缆目前市面上最大截面积仅为400mm2，计算所需铝芯线截面积已大大超过此值，即是没有此种规格的铝芯线；故不能采用增大铝芯线截面积的方式来满足受电侧负荷需求。

3.2 高压进洞，由高压变为低压

采用120 mm2铝芯材质高压电缆，直接将10kV的高压线引进洞内，在洞内安装一台500kVA 变压器，输出440V低压电源来满足工作面供电需求。其又可分为两种方式：

（1）变压器固定方式。

变压器安装在距洞口800m处目前施工工作面位置，今后不再移动，输出440V低压电源对距交通洞终点位置距离约540m范围内的设备供电，即变压器最大供电半径为540m。按照施工工况最大负荷91kW考虑，计算满足用电需求的电缆截面积：

根据公式（3）、（2）、（4），得出最大铝芯电缆截面积S =178mm2，即：要满足施工工况下的91kW负荷需求，在变压器出线电压为440V时，采用截面积为178 mm2铝芯电缆即可保证用电设备正常运行。

（2）变压器前移方式。

采用常规120 mm2铝芯电缆作为低压电源供电线缆，在满足施工工况最大负荷91kW需求下，