厄瓜多爾CCS項目TBM洞外電氣運行與維護

潘 敏 洺

(中國水利水電第十工程局有限公司 機電安裝分局，四川 都江堰 611830)

1 概 述

隧洞掘進機是利用回轉刀具在開挖的同時破碎洞內圍巖及掘進，形成整個隧洞斷面的一種新型、先進的隧洞施工機械，在國際上已廣泛應用于水利水電、礦山開采、交通、市政等工程使用。由于隧洞掘進機應用的廣泛性，不可避免地在機械、液壓、電氣等方面也帶來很多問題，為了保證TBM正常掘進，在保證洞內電氣系統正常的情況下，同時也要對洞外電氣系統進行日常維護，在其發生故障時，必須進行及時、有效地分析和處理。

2 TBM供電

TBM的破巖過程是一個消耗電能、由電能轉化成機械能不斷做功的過程，TBM的用電特點是：耗電量大、負荷波動大、電動機功率大。因此，使用TBM進行隧洞施工的工程，首先必須要保證有足夠大的電源容量；另外，TBM主要工作在陰暗潮濕的山洞中，潮濕、粉塵、振動等惡劣的工作環境對供電系統提出了更高的要求，而且TBM及其后配套系統中用電設備種類繁多，因此，其供電系統必須滿足這些特殊要求。TBM的洞外供電系統為整個隧洞施工提供電力供應，因此，TBM洞外供電系統不僅僅負責為TBM的正常工作提供電源，負責為隧洞內的通風、照明、排水等提供動力，同時還要滿足工地其他動力設備及生活用電的需要。

2.1 TBM供電系統的設計原則

(1)供電系統提供的電源總功率必須滿足系統要求。TBM是大型工程施工設備，完全依靠電能實現其作業，因此其供電系統提供的電源總功率必須滿足系統要求。

(2)供電系統輸出電壓類型及功率應滿足TBM中各設備的要求。TBM是多種機電設備、測量儀器的集成化產品，其中包含的設備很多，其功率及電壓類型也不完全一致，因此，TBM供電系統必須能夠提供多種類型的供電電源以滿足不同的需求。

(3)TBM供電系統必須滿足不斷掘進的要求。TBM在施工掘進的過程中不斷向前移動，因此，TBM供電系統應能夠不斷地續接，以滿足TBM的需求。

(4)供電系統必須設計出性能優良、容量足夠的后備TBM應急電源。TBM的工作環境非常惡劣，也非常危險，如果突然斷電，隧洞內的照明、通風設備將不能正常工作，隧洞內的有害氣體會給施工人員帶來極大地危害，因此，TBM供電系統除應具有正常的供電系統外，還必須配置后備應急電源。

2.2 續接電纜的步驟與注意事項

(1)TBM進洞時的供電首先使用500 m隨機柔性電纜繞越電纜卷筒，一端與TBM變壓器一次側相連，一端則直接與洞外的分支箱相連，隨著TBM不斷往前掘進，20 kV高壓電纜也需要不斷的續接。

(2)當TBM隨機500 m 20 kV柔性電纜放至最后十圈時，洞外將新的一圈電纜用火車運進洞內預先鋪設好，為接下來的續接電纜做好準備。

(3)當TBM隨機500 m 20 kV柔性電纜放至最后幾圈時，洞外發電廠將斷開20 kV電源，將TBM后方分支箱的柔性電纜頭卸下，再將事先放好的20 kV電纜頭裝上，讓火車將柔性電纜收回至TBM后方，操作卷筒控制鈕讓電纜自動卷回。將準備好的分支箱安裝在管片上，接上新電纜與柔性電纜頭。

(4)最后檢查電纜是否有異常情況，如果沒有即可通知電廠送電。當發電廠把20 kV高壓電送上之后，檢查分支箱是否有漏電、異響等異常情況出現，如果沒有問題，再投TBM上的變壓器(如此循環往復，每掘進500 m加一節新的500 m國產電纜，保證TBM向前掘進)。

2.3 洞內照明電纜的延伸

(1)隨著TBM不斷往前掘進，洞內的照明電纜也要不斷地續接。照明系統是由洞外輸送至洞內的400 V三芯電纜加一根零線四芯組成的，但照明需要的是220 V電壓，故僅需一根火線與零線即可完成照明的正常運行，為了使電壓平衡，把四芯分為A、B、C,零線。A、B、C分別接一個燈泡，零線共用，依此循環，就可以保證三相電壓的平衡了。

(2)電纜和燈頭的制作是在洞外進行的，每150 m為一段，燈與燈的間距為15 m左右，一頭一個接線盒，以方便工作人員續接電纜。如此循環往復，每掘進150 m加一節新的150 m照明電纜，用以保證洞內照明。

2.4 皮帶供電

TBM從刀盤到最終出渣系統由1、2、3、4、5號皮帶所組成，均由洞外的主操作室控制，但在掘進時均由TBM副操作室控制。洞內外所有的皮帶電氣控制都是由洞外的主操作室控制，所以，洞外電氣人員必須要了解操作室內所有的電氣回路及位置，一旦因為洞外皮帶操作室出現問題，洞外的電氣人員應能夠快速準確地找出故障原因，使TBM快速恢復正常，從而保證TBM正常掘進。

洞外有3、4、5號皮帶，因此，一定要了解每一節皮帶有哪些開關和傳感器，以及這些開關和傳感器的位置和哪些地方容易出現電氣問題，了解操作室里的各種電氣回路，了解拉緊開關的使用與復位，一旦因為皮帶緣故導致TBM停機，必須能以最快速度找出事故的原因并馬上修復；如果不能及時修復，需及時向領導反映，盡快達到恢復TBM掘進的目的，保證TBM正常施工。

2.5 風機供電

風機由三臺200 kW的變頻式風機組成，三臺風機同時啟動往洞內輸送風，用以保證洞內作業人員的正常作業。

3 TBM突然停電的解決辦法

3.1 造成停電事故的條件

TBM是連續生產的高危作業，各種電氣設備或設施由于設計、制造、安裝、調試、運行、維護不當等很多原因而導致發生的電氣故障都有可能造成停電事故。同時，由于部分電力設備或設施分布在森林中，因此，非人為外力因素導致停電事故發生的風險性較大。

3.2 分析造成停電事故的原因

自備電源由于平時檢修不及時、維護不當或油料準備不足而造成發電機機組不能正常啟動；各種電氣設備或施工設計、運行、維護不當，以及巡檢過程中工作人員因疏忽大意未發現安全隱患而導致的電氣故障；人為因素，如誤操作、施工期線路遭破壞等。

3.3 處理方案

一旦27 km發電廠主電源停電 ，立即啟動28 km備用電源(825 kVA發電機)并根據要求執行送電范圍；洞外電氣人員必須隨時了解主、備電源的工作情況，并安設工作信號系統和警報系統，一旦某一回路停電，立即發出警報；洞外電氣人員根據停電電源，立即采用另一回路進行送電，以保證通風系統投入運行，進行有害氣體排放，保證洞內工作人員的生命安全；根據造成停電事故的原因并對其進行分析，對不足之處進行徹底整改，盡快恢復生產，對停電應急預案的不足之處進行完善、修訂，以保證TBM正常運行。

4 洞外其他用電設施

TBM的正常掘進離不開洞外的所有配套設備，例如30 t門機、機修車間、砂漿站、水泵房、洞外照明等。這些設備一旦出現故障，都有可能影響到TBM的正常生產。為了不影響TBM的正常生產，保證這些設備的正常運行，項目部會定時、不定時地對這些設備進行電氣方面的維護保養，對容易出現故障的設備進行保養或更換。由于現場施工情況復雜，應隨時對變壓器和各個高、低壓盤柜的運行狀況進行監控。

小火車是TBM的生產線，也是其生命線，其起到的作用非常大。例如，洞內作業人員上下班的運輸、物資設備的運輸、一旦停電洞內作業人員的撤離等都必須由火車來完成，所以說它起到的作用非常關鍵。但火車也離不開電，且其用的是直流低壓電源，相對來說要復雜一些，但作為TBM電氣維護人員來說，對于低壓用電設備的維護和保養也是必須學習和掌握的，因為它關系到TBM的進度與作業人員的生命安全，所以必須保證小火車的正常運行，保證一旦出現電氣故障都能第一時間去排除。

5 結 語

(1)在TBM正常掘進的情況下，洞外電氣人員必須隨時做好洞外供配電系統的維護，以保證TBM洞外電氣供配電系統一切正常。

(2)如果洞內巖石有塌方、斷層或在多雨的情況下，洞外電氣人員必須隨時關注洞外皮帶傳感器的工作情況，防止傳感器因特殊原因失效或斷開而影響TBM的掘進。

(3)洞外電氣人員必須隨時關注TBM洞內供水系統是否正常，以保證TBM洞內工業用水水壓力充足。

(4)保證洞外所有電氣設備的衛生清潔、工作溫度、密封絕緣性、接線端子的絕緣和緊固性，任何一種原因都直接關系到電氣設備的運行狀況。

(5) 隨時關注洞外風機的工作情況，保證風機能夠給洞內充足的氧氣，如有風機因特殊原因停運，必須及時采取應急發電機啟動預案，以保證洞內工作人員的生命安全。

(6)洞外電氣工作人員應隨時關注砂漿罐工作是否正常并保證砂漿罐正常工作，以免因砂漿罐電氣問題而影響TBM的掘進。