秦岭7号洞主洞发电机长距离供电技术

摘 要：结合引汉济渭工程秦岭输水隧洞7号洞主洞实际情况，利用动力变压器升压，将洞外发电机自发电远距离供给洞内用电设备，确保了施工安全，节约了成本投入，取得了良好的效果。

关键词：发电机；长距离；升压；供电

1 研究背景

引汉济谓工程秦岭输水隧洞7号洞斜井总长1877m，主洞全长8122m，其中向上游延伸3569m，下游延伸4553m。设计文件表明，主洞段预测总正常涌水量为6423m3/d，可能出现的总最大涌水量为12846m3/d，排水和通风为项目安全控制要点。随着开挖断面的向前推进，各种电器设备紧随其后，但设备所需的380V供电线路越长，电压降越大。三相五线供电在700～1000m范围内尚可实现，但随着隧道向前掘进，供电线路太长，将会导致电压降过大，各种设备就无法正常运转。为了用电设备的正常运转，需采用10kV高压进洞，在洞内安装动力变压器，再对各用电设备进行电力分配，施工组织设计洞内安装7台变压器对各工作面或设备进行分区供电。为确保作业人员和洞内机械、设备的安全，需要24小时不间断将洞内涌水抽排至洞外。本项目地处秦岭深处，远离城镇，时有停电现象发生，故抽排涌水需配置备用发电机进行供电。根据施工要求，发电机必须安装在洞外，其原因一是洞内空气质量不好，影响发电机的使用寿命；二是因为发电机工作时要排出大量的废气，影响洞内的空气质量。因此，对自发电采取长距离供电的方法具有重要意义。

2 发电机长距离供电线路设计

为了保证正常抽排水，或者长时间停电时保证洞内施工，就要考虑把自发电升压到10kV后，再接入10kV主线路上进行供电。根据计算，要保证洞内正常抽水，需要180kVA的发电容量；要保证通风和一个工作面的正常施工，需要900kVA的总发电容量。本设计方案为，固定设置一台300kW发电机，用于停电时的应急抽水和洞内照明。当发生长时间停电时，单靠一台发电机达不到正常施工用电的要求，将固定发电机切换至洞外供电线路，然后临时租用2台300kW发电机，把发出的电送入一条回路上，向洞内进行并联供电，使发电总容量达到900kW。要把自发电升压到10kV，常规方法是采用一台1000～1200kVA（380V/10kV）的升压器，其价格较为昂贵，且停电的时间占少数，不发电时这台设备不起任何作用。因动力变压器在供输配电系统中既具有升压又具有降压的作用，且洞外已设置1台动力变压器以供洞外风机、项目部及拌合站等处的供电，所以无需额外购买升压器，利用动力变压器即可完成升压工作。具体做法为，在洞外变电所安装400kVA（10kV/380V）和800kVA（10kV/380V，主变压器）动力变压器各一台，平时通过800kVA变压器对洞外风机、项目部及拌合站等处配电柜供电。短期停电时，利用其中一台400kVA变压器，把固定的300kW发电机的自发电接入这台变压器上进行反送升压到10kV，再将这个10kV高压送到洞内各并联支路进行供电。长期停电时，将固定的300kW发电机的自发电切换为向洞外直接供电，采用发电机并电柜将另外2台300kW发电机的自发电切换到另一台800kVA变压器上升压向洞内供电，供电线路如图1所示，发电站照片如图2所示。

3 具体实施方式

从节约成本上考虑，如果采用双电源、双回路配电方案，需要增加上百万成本投入，而采用双电源、单回路配电就可节约这一巨大投入。故本方案完全利用原配电回路，在同一条供电回路进行切换。当10kV外网高压断开后，断开2#双电源选择柜内网接入洞外风机、项目部及拌合站等处的电闸，启动1#发电机，通过1#双电源选择柜接入1#变压器，变压器即可得电升压供洞内抽水。长期停电时，断开2#双电源选择柜内网的电闸，启动1#发电机，通过1#、3#双电源选择柜接入洞外风机、项目部及拌合站等处直接供电；启动2#、3#发电机，通过2#双电源选择柜接入2#变压器，变压器得电升压以供洞内正常施工。在安全管理上，自发电时必须切断10kV外网的输入，并进行有效隔离；在外网输入时，又必须切断自发电，并进行有效隔离。在10kV外网输入端安装一台高压隔离刀闸和一台高压油浸开关，当10kV外网停电后，先把隔离刀闸拉下，调整油浸开关线路，切断10kV外网的输入，以防止自发电反送到外网供电网络上，造成安全隐患。为便于描述，把3台发电机分别编为1#、2#和3#，1#发电机单独供电，2#、3#发电机发电后并联供电。并联操作的具体方法是：当2台发电机启动到运转正常后，首先观察频率表，把2台发电机的频率都调到一致，然后分别把2#、3#发电机的自发电接入并电柜。因为2台发电机的启动时间不一致，其初相角不一定同步，要先按下并电柜上的2#合闸按扭，然后把同步选择开关拨到3#发电机位置，观察同步跟踪表旋转到零位时，表示3#发电机与2#发电机的初相角已同步，此时按下3#发电机的合闸按扭，即完成2#和3#发电机的并联。如果先接入3#，就把同步选择开关拨到2#发电机的位置，其操作方法与前面所述步骤相同。发电机并网后，通过2#双电源选择柜断开与洞外风机、项目部及拌合站等处的电网，接入2#变压器的电闸，完成变压器升压，再依次向洞内各用电部位变压器供电。1#发电机通过1#、3#双电源选择柜，直接向洞外风机、项目部及拌合站等处供电。当采用单台发电机供电时，以上步骤均可省略，直接通过1#双电源选择柜接入400kVA变压器，通过油浸开关选择接入洞内电网即可，以供洞内抽水使用。外网来电时，先切断并电柜电闸及1#、2#双电源选择柜处电闸，断开发电机供电线路，停止自发电，再合上隔离刀闸，油浸开关接入外网电路，最后向各处配电柜和变压器供电。

4 注意事项

2#、3#发电机并联供电，要求这两个发电机型号、频率一致，租用时需选择同厂、同型发电机，不宜选用不同规格发电机。

在各发电机和变压器安装过程中，必须把相序调整好，以免停电时再来倒相，造成供电时间延误，影响正常工作。

空压机、风机、发电机等用电设备由设备部统筹管理，以便于及时发配电。分开管理既不利生产需要，也存在安全隐患。

高低压线路架设时要做好安全保护，值班电工要经常性检查高低压供电线路，做好线路的定期检查及维护，并熟练掌握停送电的操作步骤。

5 结束语

文章以秦岭隧洞7号洞主洞项目为例，采用发电机升压供电方案，在长隧道施工中遇到停电时，可在最短的时间内恢复送电。除几个控制柜及配置的发电机外，不必增加额外设备，故不需要太大的成本投入，经济效益显著。通过方案的实施，有效地保证了洞内环境质量，确保了施工安全和生产进度，值得同类隧洞施工借鉴。

作者简介：袁枫（1982-），女，汉族，吉林长春人，中铁十七局集团工程师，主要从事桥梁、隧道施工。