学文网摘要上海市虹梅南路越江隧道工程中采用海瑞克提供的14930mm 泥水气压平衡式盾构，经过对其的安装、调试，已成功应用在虹梅南路隧道的推进中。文章主要对该盾构的供电系统进行剖析，为将来设计、制造超大直径泥水平衡盾构的供电系统，作好技术储备。
关键词盾构变压器断路器供电系统
中***分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
概述
虹梅南路隧道，是中国上海市黄浦江上一座在建的公路隧道，亦是上海市闵行区的第一条黄浦江越江隧道。
虹梅南路隧道途经闵行区和奉贤区，全长5.26公里，起于浦西永德路北侧，于剑川路北侧入地跨越黄浦江，经西闸公路后出地面，终于金海路。浦西起点至剑川路区段为改建原有地面道路，双向4车道，剑川路匝道南侧至浦东终点为双向6车道。其中圆隧道段长3.39千米，工程投资额近30亿元，是目前上海在建最大的市***项目，也是黄浦江底最长的公路隧道。[1]
虹梅南路隧道于2010年7月开工建设，工程预计于2015年初建成通车。
越江隧道已成为上海城市交通体系中核心设施，极大改善了浦西、浦东，上海市区与崇明岛的交通状况。目前黄浦江底规模最大、路线最长的公路隧道――虹梅南路越江隧道工程已经开始掘进，通车后将成为上海城市南部的“大动脉”。
虹梅南路隧道工程采用14930mm 泥水气压平衡式盾构机掘进施工，该盾构由德国海瑞克公司制造，上海隧道工程股份有限公司机械分公司进行生产和组装。该盾构用电设备多、用电负荷大且布置较为分散，施工现场情况复杂，施工周期长，对整个供电系统的安全性、经济性和有效性提出较高的要求。因此，深入研究整个盾构的供电系统，显得尤为重要。
高压侧电气配置
盾构机自带四台变压器，供应盾构机上所有用电设备。从地面35KV/10KV变配电站输出两路10KV高压电缆为这四台变压器供电。盾构高压配电柜和变压器由盾构设备供应商提供和施工，其中1#~3#变压器电压等级为10KV/0.4KV；4#变压器为P2.1泥水输送泵供电，电压等级为10KV/0.69KV。
***2.1高压配电示意***
高压电缆
从35KV/10KV变电站10KV配电柜引出的隧道内施工电缆共2根，采用UGEFP3×150 mm2+3×35 mm2盾构专用高压供电电缆。在盾构机3号台车的顶层右后侧（朝盾构前进方向看）设有一电缆平台，二根高压电缆，呈“8”字型盘放在平台上，互不干扰。每根电缆一头接至盾构一号车架第三层内相应的高压开关柜，另一头从“8”字盘上最上层引出敷设在隧道右侧电缆支撑绝缘结构上。
***2.1-1 盾构动力电缆“8”字形盘存在台车上示意***
高压开关柜
1#、2#高压电缆分别接入1#、2#高压开关柜，高压开关柜采用了伊顿公司的XIRIA Plus固体绝缘环网柜，柜体前部有观测窗，可清楚得看到开关状态及接地状态，同时柜体配有三相容性电压检测系统，用于回路带电检测，并且通过机械及电气联锁装置防止误操作，最大限度保证人身及设备的安全。只有当开关旋至接地位置时，电缆室柜门才能正常打开，同样只有关上电缆室柜门时才能将开关旋至送电位置，确保了操作人员的安全。
2个高压开关柜均采用4回路固体绝缘环网柜，母线分断柜内总开关采用真空负荷开关，至变压器的回路都采用了真空断路器，另一回路采用真空负荷开关用于两个高压开关柜之间的环网连接，当需要进行高压电缆接长时，通过该环网开关可保证变压器不断电。如***2.2-1
***2.2-1高压开关柜原理***
变压器
盾构机总共配置了4台变压器，4台变压器均为油浸式散热（自然通风）变压器，容量分别为2600kVA、2300kVA、2600kVA、1600kVA。
1#变压器：2600kVA、10kV/0.4kV，由1#高压电缆供电，经变压器降压为400V电源，供盾构机内除P2.1、刀盘电机外其余电机驱动。
2#变压器：2300kVA、10kV/0.4kV，由2#高压电缆供电，经变压器降压为400V电源，供盾构机7台刀盘电机驱动。
3#变压器：2600kVA、10kV/0.4kV，由2#高压电缆供电，经变压器降压为400V电源，供盾构机8台刀盘电机驱动。
4#变压器：1600kVA、10kV/0.69kV，由1#高压电缆供电，经变压器降压为690V电源，供P2.1泥水输送泵驱动。次级带有2组690V输出，各800kVA，分别为Y型连接和三角形连接，两路输出同时连接负载，使电网端脉波形式为12脉波，降低了高次谐波对电网的干扰。
四台变压器均自带压力、液位、温度传感器，当出现故障时自动通过保护继电器断开相应高压开关柜的主开关，
2.3低压配电柜
1#变压器低压侧一路接入盾构机1#车架顶层的低压配电室内，低压配电室由主电源开关、动力回路、控制回路等系统构成。主电源开关采用施耐德框架式断路器NW40H1，额定电流4000A，开关的分闸位置带有机械安全锁扣。动力回路均由带热保护的断路器和接触器构成。由控制变压器和开关电源，将380V电源降至单相220V、直流24V的控制电源，供PLC控制器、接触器、继电器等构成控制回路。另一路则接入10组2×50KVar电容补偿柜，通过德国FRAKO公司的EMR1100S功率因素自动补偿仪收集到负荷端的无功损耗（功率因数）情况，自动进行电容补偿的投切动作，从而达到减少无功损耗、提高功率因数。
***2.3-11#变压器低压侧接线示意***
2#、3#变压器低压侧分别接入刀盘变频器室中两侧的主开关柜内，刀盘变频器室由主电源开关、变频器、控制回路等系统构成。主电源开关同样采用施耐德框架式断路器NW40H1，额定电流4000A，开关的分闸位置带有机械安全锁扣。变频器采用的是P-driver MX MULTI PLUS系列变频器，各变频器之间通过PROFIBUS协议与PLC进行通讯。控制回路则由控制变压器，将380V电源降至单相220V电源。主开关柜内使用了西门子SENTRON PAC3200多功能测量仪表对380V和220V电源进行监控，可测量电压、电流、频率、有功/无功功率和电能值，并通过PROFIBUS协议与PLC完成通讯，保证刀盘变频器工作正常。直流24V的控制电源由低配柜提供。
***2.3-22#、3#变压器低压侧接线示意***
4#变压器低压侧提供两路690VAC电源输出，都接入P2.1泥水输送泵低压配电柜内，每一路都经过一个800A框架式断路器接入P2.1泥水输送泵变频器，其中低压侧Y型绕组输出的690VAC电源也为密封水泵和冷却回水泵供电，并为变频器提供内部启动电压，同时经过辅助变压器将690V电源降至三相380 V的辅助电源，为热交换风扇和冷却水泵等辅助装置供电。由控制变压器和开关电源，将380V电源降至单相220 V、直流24 V的控制电源，供PLC控制器、传感器等。P2.1泥水输送泵由P-driver公司生产的MX multi-pro系列、型号为MX multi-pro 6C1000/1200-S716变频器驱动，变频器有两路690V电源输入，匹配12脉波电源系统。
***2.3-34#变压器低压侧接线示意***
2.4盾构接地系统
进入土体的盾构本体可作为重复接地体，用2根95mm2单芯铜缆可靠连接盾构本体的二个位置。从盾构本体引出的二根接地电缆共点可靠连接在各台车的结构体上。盾构变压器低压侧星形接法中性点与台车可靠连接，从地面供配电变电所来的高压电缆的接地线缆与各车架可靠连接。盾构机所有用电设备外壳之间用95mm2单芯铜缆可靠连接变压器外壳，确保重复接地。
***2.4-3 盾构重复接地***
3盾构送电过程
盾构机变压器应经有资质的专业厂家电试合格并出具合格报告后方可送电，首先合上两个高压开关柜的主负荷开关，依次合上各分路的真空断路器为4台变压器高压侧送电，然后分别合上低压配电室、刀盘变频器室、P2.1泥水输送泵低压配电柜内的主断路器，最后依次合上各级断路器。
5结语
⑴ 高压开关柜采用固体绝缘环网柜，即保证用电安全，又能保证高压电缆接长过程中重要负荷不断电；
⑵4#变压器次级分别采用Y型连接和三角形连接，两路输出同时连接负载，降低了高次谐波对电网的干扰；
⑶变频调速大大减少了机械系统的变速机构和控制机构，方便操作，减少维护量，改善电机运行状况，提高设备工作效率；
⑷ 通过对该盾构机供电系统的消化吸收，总结出该供电系统的整体配置和优势，为将来设计超大直径泥水平衡盾构的供电系统，作好技术储备。
参考文献
[1] 伊顿Xiria_Plus环网柜用户手册
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