盾构机的供配电及电控系统

• ①长期工作制（连续运行工作制）。例如隧道通风机、
水泵、空气压缩机、液压油泵及螺旋输送机的驱动电机
等负荷比较稳定的用电设备，它们在工作中运行时间较 长，温度比较稳定。
• ②短时工作制（短时运行工作制）。是指运行时间短而停
歇时间长，设备在工作时间内的发热量不足以达到稳定温 升，而在间歇时间内能够冷却到环境温度。电动机在停车 时间内，温度能降回到环境温度。如盾构机的后配套车的 行走电机
的重要的公共场所秩序混乱 。
三级用电负荷：不属于一二级负荷的即为三级负 荷。
盾构机属于三级用电负荷，由于我国大中城市城
域电网供电可靠性已达99.97%以上。故采用一路 10kV高压供电源供电。
•
•
但为了保障施工人员及设备的安全，建议地下照明可按二
级负荷考虑；另 外在一些特殊地区（水位较浅），隧道内设 有排水泵的环境中，排水泵亦可按一级负荷考虑。对于这些
•
当部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近、
容量很小的次要用电设备，可采用链式配电方式，但每一 回路环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10kW。
•
采用何种配电方式要根据用电设备的情况具体而定。 一般盾构机中大容量的油泵电机、空气压缩机电机、刀盘 驱动电机、螺旋输送机的驱动电机及注浆泵电机都等采用
各种负荷做如下处理：
•
对不同工作制用电设备的额定功率PN用电设备组的总 容量并不一定是这些设备的额定容量直接相加，而是必须 先把它们换算为同工作制下的额定容量（一般折算为长期
工作制），才进行相加。
• （3）负荷计算方法 • 常采用需要系数法进行负荷计算 .对于同类型的
用电设备组，其负荷曲线具有大致相似的形状 .由于 该组电动机实际上不一定都同时运行，而且运行的电 动机也不可能都满负荷，同时设备本身及配电线路也
•
• • • • • • •
变压器的容量 800KVA 1000KVA 1250KVA 1600KVA 2000KVA 2500KVA
生漏电会对设备及人身产生危害。因此，盾构机需做等电
位接地。应用-40*4扁钢作等电位联结。
5.3.2
盾构机的低压配电系统的形式
•
低压配电电压应采用220/380V。带电导体系统的型式
宜采用单相二线制、两相三线制、三相三线制和三相四线
制。
• • •
在正常的用电环境中，当大部分用电设备为中小容量， 且用电设备无特殊要求时，宜采用树干式配电方式。 当用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊 要求的用电环境中，宜采用放射式配电方式。
负荷计算的目的是确定供电系统、选择变压器容量、
电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是合理地进行
无功功率补偿的重要依据。计算负荷确定得是否正确合理， 直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。
•
在供配电系统的负荷计算中常用的是需要系数法.
• •
（1）用电设备的工作制：
盾构机中用电设备种类繁多，用途各异，工作方 式不同，按其工作制可分为以下三类。
•
•
5.1.4
盾构机的高压供电电缆
•
• 采用三相四线制10kV软电缆（L1，L2，L3，PE），隧 道内应沿隧道采用支架安装。活套部分在后配套车的变压 器车后盘放；其中PE接变压器的极地端子。
•
由地面引入地下的电缆采用YJV42防水铠装电缆。
5.2 盾构机的变压器的选择
•
•
5.2.1 负荷计算
•
在TT系统中，共用同一接地保护装臵的所有外露可导 电部分，必须用保护线与这些部分共用的接地极连在一起 (或与保护接地母线、总接地端子相连)。
•
•
在同一低压配电系统中，当全部采用TN系统确有困难
时，也可部分采用TT系统接地型式。 以下为TT系统的接线形式：
•
（2）计算机系统的接地
• 盾构机由于有计算机系统的数字地和模拟地，这些接地可
相四线制，第四根线既接设备的工作零线又接设备正常工
作时不带电的金属外壳。在供配电系统的后段为三相五线 制，工作零线N接设备的工作零线，接地线PE线接设备正 常工作时不带电的金属外壳。
•
TN—C-S接地系统的安全性在TN系统适中
以下为TN—C-S接地系统的接地形式：
。
•
• TN系统的三种形式TN-S、TN-C及TN-C-S系统的特点各不相
一级用电负荷：
中断供电将造成人身伤亡时
中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。 中断供电将影响有重大政治、经济意义的用 电单位的正常工作。 由于我国大中城市城域电网供电可靠性已达
99.97%以上。盾构机属于三级用电负荷，故采用一路
10kV高压供电电源供电。
二级用电负荷：
中断供电将在政治、经济上造成较大损失 。例如： 主要设备损坏、大量产品所废、连续生产过程被打乱需 较长时间才能恢复、重点企业大量减产等 中断供电将影响重要用电单位的正常工作 。交通 枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷 ；以及 中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中
同。但是有一点是相同的，即保护线上不应设臵保护电器
及隔离电器。
• 在使用时可根据系统的特点选择合适的接地形式。但当设
备用电点距离变压器较远时，且设备用电三相分配不平衡 时，选择TN系统接地方式就不太合适。这时应选择安全性 更高的TT系统。
•
TT系统：电力系统有一点直接接地，受电设备的外露
可导电部分通过保护线接至与电力系统接地点无直接关联 的接地极。变压器的零线N与接地线PE线不共用接地极。 PE线在用电设备处做接地极。
为TN-S系统的接线形式：
•
TN—C-S接地系统的工作零线N与接地线PE线在供配电
系统中有时公用，有时不公用。采用TN-C-S系统时，当保
护线与中性线从某点(一般为进户处)分开后就不能再合并， 且中性线绝缘水平应与相线相同。一般在供配电系统的前 段公用，在供配电系统的后段不公用。供配电系统为三相 五线制和三相四线制混合供电。在供配电系统的前段为三
以和供电系统的接地公用接地极。但是接地排要分别设臵。
且接地电阻不能大于1欧姆。有条件时还可考虑计算机控 制系统的防电磁干扰屏蔽接地。
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（3）静电接地
• 盾构机液压系统的油路管道及气压管道均要做防静电接地。
以防管道静电放电产生故障。应用-40*4扁钢或10号
•
• （4）等电位接地： •
由于盾构机的工作环境潮湿，用电设备繁多，一旦发
ห้องสมุดไป่ตู้
• 用电容量大于250kVA。
• 供电距离大于200米。
盾构机的供电电源应为10kV高压电源。
一般盾构机的10kV高压供电电源应从城市10kV
高压供电开闭所采用放射式直供，而不宜采用T接
的供电方式。
•
•
•
5.1.2
盾构机供电可靠性：
用电负荷分为三级。
对于一二级用电负荷，保证电源可靠性措施有：
• 双电源供电. • 独立于正常电源的发电机组自备柴油发电机. • 采用大容量的应急电源（EPS).
电机、推进机构驱动电机、拼装机驱动电机等
• （2）设备容量的确定 • 在进行电力负荷计算时，应首先确定用电设备的设备
容量Pe。设备容量在计算时不包括备用设备在内，设备容 量是指用电设备组的设备容量Pe。所谓用电设备组是指将 同类型的用电设备归为一组，即用电设备组。用电设备铭
牌上标示的容量为额定容量PN。在进行负荷计算前，应对
• 5.1.3 盾构机的高压配电系统
•
配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔
断器的负荷开关。经过电缆引入柜、电源进线柜、计量 柜及变压器出线柜构成高压供电系统。其作用就是对高 压电源进行保护、计量及对变压器进行保护。对高压电 源的保护有过载和短路保护；对变压器的保护有过载和
短路保护，容量较大的变压器还有油温及瓦斯保护。
• 计算出每台设备的P30及Q30后，再计算总的负荷P∑30及
Q∑30；
•
进而计算总的视在功率S∑30；如果总的功率因数
cosφ较低要进行无功补偿，以降低总的视在功率S∑30 。
•
• 5.2.2 变压器的选择
•
1 .容量选择：根据计算出的来S∑30选择变压器的
容量，应使变压器的容量S大于S∑30 ；而且还要保证供
电系统的功率因数不能过低，否则应进行功率因数补偿。 功率因数一般要补偿到0.9以上。盾构机常用变压器的容 量有以下系列： 800 kVA，1000 kVA，1250 kVA，1600 kVA，2000 kVA，2500kVA。变压器的负荷率一般在90~75%
之间，过高会减小变压器的寿命，还会增加变压器的故障；
•
③反复短时工作制（断续运行工作制）。该设备以断
续方式反复进行工作，工作时间与停歇时间相互代替，周
期性地工作或是经常停歇、反复运行。例如起重电动机。 反复短时工作制的设备用暂载率（或负荷持续率） ε来 表示其工作特性.
•
工作时间加停歇时间称为工作周期。根据我国的技术 标准规定工作周期以10min为计算依据。起重机电动机的 标准暂载率分为15%、25%、40%、60%四种。如，刀盘驱动
属外壳，TN-S接地系统的安全性在TN系统最好，但系统的
投资较高。以下为TN-S系统的接线形式：
•
TN-C接地系统的工作零线N与接地线PE线在供配电系统 中公用，供配电系统为三相四线制，第四根线既接设备的 工作零线又接设备正常工作时不带电的金属外壳。TN-S接 地系统的安全性在TN系统较差，但系统的投资较低。以下
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• （1）供电系统接地
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供电系统的接地系统一般有如下型式：TN系统、TT系
统和IT系统。盾构机一般采用TN系统、TT系统。
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TN系统：变压器的工作零线N与接地线PE线共用接地极，
接地装臵在变压器侧。TN系统又可分为TN-S、TN-C及TNC-S系统。
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TN-S接地系统的工作零线N与接地线PE线在供配电系 统中不公用。供配电系统为三相五线制，工作零线N接设 备的工作零线，接地线PE线接设备正常工作时不带电的金
变压器的负荷率过低会增加变压器的损耗，起不到节能的 效果。
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•
2.变压器型式的选择：
油浸式变压器：
干式变压器：
油浸式与干式的选择：干式需要机械通风 带外壳保护式与不带外壳保护式：带外壳保护式可紧
•
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凑布臵
• 5.3 盾构机380/220V低压配电系统
•
•
5.3.1接地系统
由于盾构机的工作环境复杂，为了保障盾构机在工作 时设备及人员的安全，盾构机的接地系统应做到万无一失。 盾构机的接地系统包括供电系统接地、计算机系统的接地、 静电接地及等电位接地等。
一二级负荷，可采用EPS作为第二路电源，其中EPS技术又可
分为集中式和分散式。当这些一二级负荷的容量较大时宜可 用能自启动的自备柴油发电机作为第二路电源。自备柴油发 电机容量选取的原则要能保证所带负荷正常运行，又要保证 所带电动机的启动。一般1KVA自备柴油发电机允许直接启动 电动机的容量为0.12KW。 •
放射式供电。而其他的负荷多数采用树干式配电方式或链
式配电方式。某盾构机变电所的低压配电系统图如下：
•
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5.3.3 低压配电电器元件的选择
（1）盾构机变压器低压侧出线
•
盾构机变压器低压侧出线一般采用电缆出线或封闭式
母线出线，出线电缆由变压器低压侧至配电柜后续台车沿 电缆桥架明敷。若盾构机变压器低压侧出线采用封闭式母 线，由变压器低压侧至配电柜后续台车的封闭式母线槽应 沿支架敷设，并应在台车之间设拉紧装臵。防止母线槽受
第五章 盾构机的供配电及电控系统
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一 盾构机的高压供电系统
二 盾构机的变压器的选择 三 盾构机低压配电系统 四 盾构机中电动机的控制
第五章 盾构机的供配电及电控系统
• 5.1 盾构机的高压供电系统
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5.1.1 盾构机供电电压等级：
我国城域配电电压等级为10kV, 一般用电容量满足下
列条件之一时，应采用高压10kV供电：
力而损坏。母线槽的规格与变压器的关系如下：
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• • • • • •
变压器的容量 800KVA 1000KVA 1250KVA 1600KVA 2000KVA 2500KVA
母线槽的规格 1250A 1600A 2000A 2500A 3200A 4000A
• •
（2）盾构机变压器低压侧出线总开关： 盾构机变压器低压侧出线总开关采用智能型框架式断 路器，其规格依变压器的容量而定，低压侧出线总开关的 规格与变压器的关系如下：
有功功率损耗，因此考虑这些因素后该组电动机的有
• • •
功计算负荷应为: P30(Pjs)=Kd*Pe
P30
Kd
有功计算负荷 KW；
需要系数。不同的设备有不同的需要系数
•
•
Pe
经过折算后的设备容量 KW。
• 再根据设备的功率因数计算出无功功率Q30及 S30
•
Q30= P30*tanφ
S30= P30/cosφ