秦嶺7號(hào)洞主洞發(fā)電機(jī)長距離供電技術(shù)

摘 要：結(jié)合引漢濟(jì)渭工程秦嶺輸水隧洞7號(hào)洞主洞實(shí)際情況，利用動(dòng)力變壓器升壓，將洞外發(fā)電機(jī)自發(fā)電遠(yuǎn)距離供給洞內(nèi)用電設(shè)備，確保了施工安全，節(jié)約了成本投入，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；長距離；升壓；供電

1 研究背景

引漢濟(jì)謂工程秦嶺輸水隧洞7號(hào)洞斜井總長1877m，主洞全長8122m，其中向上游延伸3569m，下游延伸4553m。設(shè)計(jì)文件表明，主洞段預(yù)測(cè)總正常涌水量為6423m3/d，可能出現(xiàn)的總最大涌水量為12846m3/d，排水和通風(fēng)為項(xiàng)目安全控制要點(diǎn)。隨著開挖斷面的向前推進(jìn)，各種電器設(shè)備緊隨其后，但設(shè)備所需的380V供電線路越長，電壓降越大。三相五線供電在700～1000m范圍內(nèi)尚可實(shí)現(xiàn)，但隨著隧道向前掘進(jìn)，供電線路太長，將會(huì)導(dǎo)致電壓降過大，各種設(shè)備就無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需采用10kV高壓進(jìn)洞，在洞內(nèi)安裝動(dòng)力變壓器，再對(duì)各用電設(shè)備進(jìn)行電力分配，施工組織設(shè)計(jì)洞內(nèi)安裝7臺(tái)變壓器對(duì)各工作面或設(shè)備進(jìn)行分區(qū)供電。為確保作業(yè)人員和洞內(nèi)機(jī)械、設(shè)備的安全，需要24小時(shí)不間斷將洞內(nèi)涌水抽排至洞外。本項(xiàng)目地處秦嶺深處，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，時(shí)有停電現(xiàn)象發(fā)生，故抽排涌水需配置備用發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電。根據(jù)施工要求，發(fā)電機(jī)必須安裝在洞外，其原因一是洞內(nèi)空氣質(zhì)量不好，影響發(fā)電機(jī)的使用壽命；二是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)工作時(shí)要排出大量的廢氣，影響洞內(nèi)的空氣質(zhì)量。因此，對(duì)自發(fā)電采取長距離供電的方法具有重要意義。

2 發(fā)電機(jī)長距離供電線路設(shè)計(jì)

為了保證正常抽排水，或者長時(shí)間停電時(shí)保證洞內(nèi)施工，就要考慮把自發(fā)電升壓到10kV后，再接入10kV主線路上進(jìn)行供電。根據(jù)計(jì)算，要保證洞內(nèi)正常抽水，需要180kVA的發(fā)電容量；要保證通風(fēng)和一個(gè)工作面的正常施工，需要900kVA的總發(fā)電容量。本設(shè)計(jì)方案為，固定設(shè)置一臺(tái)300kW發(fā)電機(jī)，用于停電時(shí)的應(yīng)急抽水和洞內(nèi)照明。當(dāng)發(fā)生長時(shí)間停電時(shí)，單靠一臺(tái)發(fā)電機(jī)達(dá)不到正常施工用電的要求，將固定發(fā)電機(jī)切換至洞外供電線路，然后臨時(shí)租用2臺(tái)300kW發(fā)電機(jī)，把發(fā)出的電送入一條回路上，向洞內(nèi)進(jìn)行并聯(lián)供電，使發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到900kW。要把自發(fā)電升壓到10kV，常規(guī)方法是采用一臺(tái)1000～1200kVA（380V/10kV）的升壓器，其價(jià)格較為昂貴，且停電的時(shí)間占少數(shù)，不發(fā)電時(shí)這臺(tái)設(shè)備不起任何作用。因動(dòng)力變壓器在供輸配電系統(tǒng)中既具有升壓又具有降壓的作用，且洞外已設(shè)置1臺(tái)動(dòng)力變壓器以供洞外風(fēng)機(jī)、項(xiàng)目部及拌合站等處的供電，所以無需額外購買升壓器，利用動(dòng)力變壓器即可完成升壓工作。具體做法為，在洞外變電所安裝400kVA（10kV/380V）和800kVA（10kV/380V，主變壓器）動(dòng)力變壓器各一臺(tái)，平時(shí)通過800kVA變壓器對(duì)洞外風(fēng)機(jī)、項(xiàng)目部及拌合站等處配電柜供電。短期停電時(shí)，利用其中一臺(tái)400kVA變壓器，把固定的300kW發(fā)電機(jī)的自發(fā)電接入這臺(tái)變壓器上進(jìn)行反送升壓到10kV，再將這個(gè)10kV高壓送到洞內(nèi)各并聯(lián)支路進(jìn)行供電。長期停電時(shí)，將固定的300kW發(fā)電機(jī)的自發(fā)電切換為向洞外直接供電，采用發(fā)電機(jī)并電柜將另外2臺(tái)300kW發(fā)電機(jī)的自發(fā)電切換到另一臺(tái)800kVA變壓器上升壓向洞內(nèi)供電，供電線路如圖1所示，發(fā)電站照片如圖2所示。

3 具體實(shí)施方式

從節(jié)約成本上考慮，如果采用雙電源、雙回路配電方案，需要增加上百萬成本投入，而采用雙電源、單回路配電就可節(jié)約這一巨大投入。故本方案完全利用原配電回路，在同一條供電回路進(jìn)行切換。當(dāng)10kV外網(wǎng)高壓斷開后，斷開2#雙電源選擇柜內(nèi)網(wǎng)接入洞外風(fēng)機(jī)、項(xiàng)目部及拌合站等處的電閘，啟動(dòng)1#發(fā)電機(jī)，通過1#雙電源選擇柜接入1#變壓器，變壓器即可得電升壓供洞內(nèi)抽水。長期停電時(shí)，斷開2#雙電源選擇柜內(nèi)網(wǎng)的電閘，啟動(dòng)1#發(fā)電機(jī)，通過1#、3#雙電源選擇柜接入洞外風(fēng)機(jī)、項(xiàng)目部及拌合站等處直接供電；啟動(dòng)2#、3#發(fā)電機(jī)，通過2#雙電源選擇柜接入2#變壓器，變壓器得電升壓以供洞內(nèi)正常施工。在安全管理上，自發(fā)電時(shí)必須切斷10kV外網(wǎng)的輸入，并進(jìn)行有效隔離；在外網(wǎng)輸入時(shí)，又必須切斷自發(fā)電，并進(jìn)行有效隔離。在10kV外網(wǎng)輸入端安裝一臺(tái)高壓隔離刀閘和一臺(tái)高壓油浸開關(guān)，當(dāng)10kV外網(wǎng)停電后，先把隔離刀閘拉下，調(diào)整油浸開關(guān)線路，切斷10kV外網(wǎng)的輸入，以防止自發(fā)電反送到外網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)上，造成安全隱患。為便于描述，把3臺(tái)發(fā)電機(jī)分別編為1#、2#和3#，1#發(fā)電機(jī)單獨(dú)供電，2#、3#發(fā)電機(jī)發(fā)電后并聯(lián)供電。并聯(lián)操作的具體方法是：當(dāng)2臺(tái)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，首先觀察頻率表，把2臺(tái)發(fā)電機(jī)的頻率都調(diào)到一致，然后分別把2#、3#發(fā)電機(jī)的自發(fā)電接入并電柜。因?yàn)?臺(tái)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間不一致，其初相角不一定同步，要先按下并電柜上的2#合閘按扭，然后把同步選擇開關(guān)撥到3#發(fā)電機(jī)位置，觀察同步跟蹤表旋轉(zhuǎn)到零位時(shí)，表示3#發(fā)電機(jī)與2#發(fā)電機(jī)的初相角已同步，此時(shí)按下3#發(fā)電機(jī)的合閘按扭，即完成2#和3#發(fā)電機(jī)的并聯(lián)。如果先接入3#，就把同步選擇開關(guān)撥到2#發(fā)電機(jī)的位置，其操作方法與前面所述步驟相同。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，通過2#雙電源選擇柜斷開與洞外風(fēng)機(jī)、項(xiàng)目部及拌合站等處的電網(wǎng)，接入2#變壓器的電閘，完成變壓器升壓，再依次向洞內(nèi)各用電部位變壓器供電。1#發(fā)電機(jī)通過1#、3#雙電源選擇柜，直接向洞外風(fēng)機(jī)、項(xiàng)目部及拌合站等處供電。當(dāng)采用單臺(tái)發(fā)電機(jī)供電時(shí)，以上步驟均可省略，直接通過1#雙電源選擇柜接入400kVA變壓器，通過油浸開關(guān)選擇接入洞內(nèi)電網(wǎng)即可，以供洞內(nèi)抽水使用。外網(wǎng)來電時(shí)，先切斷并電柜電閘及1#、2#雙電源選擇柜處電閘，斷開發(fā)電機(jī)供電線路，停止自發(fā)電，再合上隔離刀閘，油浸開關(guān)接入外網(wǎng)電路，最后向各處配電柜和變壓器供電。

4 注意事項(xiàng)

2#、3#發(fā)電機(jī)并聯(lián)供電，要求這兩個(gè)發(fā)電機(jī)型號(hào)、頻率一致，租用時(shí)需選擇同廠、同型發(fā)電機(jī)，不宜選用不同規(guī)格發(fā)電機(jī)。

在各發(fā)電機(jī)和變壓器安裝過程中，必須把相序調(diào)整好，以免停電時(shí)再來倒相，造成供電時(shí)間延誤，影響正常工作。

空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等用電設(shè)備由設(shè)備部統(tǒng)籌管理，以便于及時(shí)發(fā)配電。分開管理既不利生產(chǎn)需要，也存在安全隱患。

高低壓線路架設(shè)時(shí)要做好安全保護(hù)，值班電工要經(jīng)常性檢查高低壓供電線路，做好線路的定期檢查及維護(hù)，并熟練掌握停送電的操作步驟。

5 結(jié)束語

文章以秦嶺隧洞7號(hào)洞主洞項(xiàng)目為例，采用發(fā)電機(jī)升壓供電方案，在長隧道施工中遇到停電時(shí)，可在最短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)送電。除幾個(gè)控制柜及配置的發(fā)電機(jī)外，不必增加額外設(shè)備，故不需要太大的成本投入，經(jīng)濟(jì)效益顯著。通過方案的實(shí)施，有效地保證了洞內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，確保了施工安全和生產(chǎn)進(jìn)度，值得同類隧洞施工借鑒。

作者簡介：袁楓（1982-），女，漢族，吉林長春人，中鐵十七局集團(tuán)工程師，主要從事橋梁、隧道施工。