车载移动式变电站在长大隧洞施工供电中的应用

2015-08-15李奎涛辽宁省参窝水库管理局

河南水利与南水北调 2015年6期

□ 李奎涛（辽宁省参窝水库管理局）

0 引言

隧洞施工用电为临时用电，周期短，用电负荷大，对供电安全性要求高。而隧洞施工地点多数位于偏僻的山区，处于电网供电末端或电网没有覆盖地区，需要建设临时变电所为工程施工提供施工电源。常规变电所建设周期长，建设成本高，征地范围大，工程结束后，拆除和恢复占地费用高，已经不能适应工程施工的需求。车载移动式变电站具有建设周期短、移动灵活快捷、占用土地少、投运快速等优点，满足了隧洞施工供电的要求。

1 工程概况

该工程为辽宁省重点输水工程，也是辽宁省历史上最大规模的水利工程项目，工程主体中隧洞全长300km，其中两条连续的大长隧洞，分别为132km的无压洞和110km的有压洞，开挖洞径均超过8m，无论是工程规模还是技术复杂程度均为世界首位。而供电工程是隧道施工的一项重要环节，供电的可靠性是保证工程顺利进行及安全的重要保障，但隧道施工都是在偏远地区，供电质量及供电可靠性都不能满足施工用电要求，结合隧洞施工用电的特点该工程采用66kV车载移动式变电站作为工程施工用电的供电电源。

2 隧洞施工用电的特点

隧洞施工用电都是临时用电，工程结束后，为工程施工需要建设的输供电线路及供用电设施都要拆除并恢复原有土地使用功能。施工电源随着隧洞施工进度的进行，要根据施工需要进行转场迁移。

3 车载移动式变电站的优势

移动式变电站不同于常规变电站，它占地面积小，运输方便，转场快捷且具有常规变电站的一切功能，非常适合隧洞施工用电特性，还可以反复使用，减少施工转场的设备损耗。

移动式变电站具有非常好的灵活性、整体性好、运行安全可靠、使用灵活，在野外、在山中、在路旁等，只要有电源的合适地点，就可以在极少工作量的情况下，在极短的时间里，完成变电站的连接组建，移动式变电站具有非常好的灵活性。

组建移动式变电站具有非常好的快速性。移动式变电站正常的设备连接所需要的时间规定为180min。由于所有的设备均经过预组装、预联调等，且已完成出厂试验，因此，在实际现场的工作量可以简单地理解为电气设备的重复连接。

4 车载移动式变电站设备的选型

4.1 变电站载体选型

根据隧洞施工供电对车载移动式变电站供电容量、运行维护等方面的需求，考虑到车载移动式变电站本体的设备安装、移动运输、变供电等技术要求，选用两台13m长、25t载重量的普通拖车作为平台，加以改装，安装液压支撑装置、接地装置、设备检修安装平台等设施作为车载移动式变电站的车载平台。两台车一台用于安装66kV开关设备及主变压器作为变电车，一台用于安装10kV开关柜及综保系统作为配电车。变电车为敞开式，配电车的设备安装在封闭箱体内。在变电站需要转场移动时，加挂普通拖车头就可以实现变电站的转场移动。

4.2 主变压器选型

变压器是变电站的枢纽设备，担负着变电站的主要工作任务，根据隧洞施工对电源容量的要求，合理配置主变压器容量，变压器容量不能过大，满足施工要求即可，以减少安装空间。针对不同的隧洞施工方法对用电容量的需求不同，选择不同的主变压器容量，钻爆法施工方法主变容量选择2500kVA,TBM施工方法主变容量选择10000kVA。为满足车载移动式变电站的技术要求，主变压器应选择抗震动、低高度、体积小、便于安装及运输的变压器。

4.3 高压电器（互感器、避雷器等）

互感器、避雷器是变电站计量、测控、继电保护装置、防雷保护装置的重要组成设备，担负着变电站数据、各种参数的提供任务，是计量、测控、继电保护装置、防雷保护装置工作的基础，其重要性不言而喻，针对车载移动式变电站对设备的安装要求，易采用低式、抗震性好的高压组合式电器，以满足安装高度、抗震性、安装空间的需求。

4.4 保护设备

选用南瑞制造的HGIS智能型高压设备状态在线监测及管理系统，为了减少安装空间，将保护接线由盘后进线，改为盘前进线，采用前开及旋转门嵌入技术，将保护装置安装在前旋门上。HGIS智能型高压设备状态在线监测及管理系统充分利用了高电压技术、传感器技术、计算机技术、数字信号处理技术、网络通信技术和智能技术的最新成果，实现了设备状态参数的就地数字化监测。系统测量的准确性、稳定性和可靠性取得了突破性进展。

4.5 高压开关

高压开关是变电站运行中停、送电操作的关键设备，也是保护装置的最终执行元件，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，选择低高度、抗震、安装空间小的组合集成式高压开关系统。该系统与互感器集合形成一套集互感器、开关操作系统、系统控制和综合网络控制于一体的智能化开关组合设备（HGIS）。

4.6 其他设备的选型

根据施工需要，合理选择配电设备的数量和容量，原则是既要满足施工用电需求，又要满足安装空间小、抗震动、便于运输的条件。选择集成成套低压配电装置，在满足施工要求的情况下，尽量减少配电输出回路。

5 在隧洞施工中的应用

5.1 移动变电站的选址

根据隧洞施工地点选择距离施工现场较近的66kV输电线路作为电源接引点，在接引点附近选择移动变电站的安装地址，以减少66kV线路的架设，降低成本，引出采用10kV架空线路或10kV电缆直埋至施工现场开关站。在选址的时候还要考虑场地高程高于汛期洪水位，必要时建设可靠的防洪措施。如果施工工期超过1年以上，还应对安装场地进行地面必要的硬化处理。

5.2 供电应用

根据隧洞施工方法的不同和用电容量的差异选择不同的出线回路数，便于合理安排供电方式。在隧洞开挖长度超过低压（400V）供电半径（500m）时，可以直接由移动变电站输出10kV高压电缆至隧洞施工掌子面附近，在掌子面附近开挖扩大洞室安装变电设备，提供隧洞施工用电电源。如果同时供多个施工工地用电时，施工地点距离变电站安装地点较远工地，通过架设10kV架空输电线路经过终端开关台接引电缆至施工掌子面的方式供电。

5.3 变电站的迁移

在施工结束或需要供电地点迁移时，将变电站的引入、引出线断引，将变电站用拖车牵引至新的供电地点，重新接引就可以供电，方便快捷，保证了施工供电的连续和可靠。在“TBM”方式隧洞开挖施工中尤为适用，当“TBM”设备前进到下一个施工支洞时，可以利用“TBM”设备检修期间，将车载移动式变电站快速移至施工洞口附近，为“TBM”提供电源，这样就减少了变电站的建设和调试时间，也节约了建设资金，为工程施工的顺利进行提供了动力保障。