摘要：结合新建贵广铁路大岐山隧道工程实例，对隧道内施工机械的功率及输电线路电压进行了计算，介绍了该隧道的高压进洞技术、高压进洞线路的设计与施工，对类似隧道施工有一定借鉴作用。
关键词：高压进洞,变压器,电压,隧道
1 工程概况
新建贵广铁路大岐山隧道正洞长9502m，隧道在DK603+795右侧设置与线路小里程方向呈62°的三和斜井(三和斜井长1423m);在DK608+870右侧设置与线路垂直的里家寨横洞(里家寨横洞长147m)。根据工程实际情况及隧道整体计划安排，大岐山隧道分为进口、三和斜井及里家寨横洞三个工作面组织施工。隧道进口独头掘进2202m;斜井(1423m)施工完成后，向出口方向掘进2082m，向进口方向掘进1773m;横洞(147m)施工完成后，向进口方向掘进2993m，向出口方向掘进457m。
在隧道施工中, 机械化程度较高, 电动机械较多, 而设备对电压的稳定性要求较高, 电压不足或不稳, 都将影响机械的使用。隧道内为多工序平行作业，用电设备功率较大并且线路较长，这就造成掌子面电压降比较大，不能满足现场设备施工需要，因此, 电压不足的问题就很突出。在大岐山隧道施工中, 采用了高压进洞技术, 成功地解决了电压不足的问题。
2需要高压进洞的长度和合适位置
高压进洞的长度和位置随隧道施工的方法、设备的不同而各异。大岐山隧道采用钻爆法施工, 其选定方法如下。
2.1低压线路电压降计算
在隧道的输电线路中, 电压降的计算公式如下：
其中，P为通过线路的有效功率; I负荷下电流;R为线路电阻;X为线路电抗;r0为单位长线路电阻;x0单位长度线路电抗;Uc路额定电压;Kv为电压损失常数;L为线路长度。
从上式可以看出, 在低压线路导线型号及敷设的结构形式确定后, 线路的电压降与所带负荷和线路的长度成正比。在隧道施工中, 一般根据开挖断面及施工进度来配机械设备, 机械设备确定后, 用电量及线路负荷也就确定了。随着隧道的掘进, 电压降在不断加大, 开挖到一定距离后, 有些设备就会因电压不足而不能启动,这就需要将电压升高, 这个距离就是要求的高压进洞的长度。
2.2高压进洞位置的确定
以大岐山隧道进口计算为例, 介绍一下需要高压进洞的合适位置的确定。洞内配备的机械设备见表1。
3.2电缆和变压器的安装
上述机械设备中, 处于施工最前沿即低压线路最长的用电设备是混凝土喷射手， 其用电的电压不得低于365V,低于365V就不能启动。根据 ，当进洞电压为400V、使用185mm2耐铝线作导线时, 混凝土喷射手运行时的低压供电分别为512m，因此，掘进超过500m，就应该以高压进洞。高压进洞采用10 kV 的高压电，在隧道内用变压器变成380 V。采用高压进洞技术后，用电安全易保证，电压平稳，线路维护人员较少，随着施工段落的前移变压器也要跟着前移。在隧道内采用移动厢式变压器，需要移动时只需汽车牵引即可。
3高压进洞的设计与安装施工
3.1电缆、变压器的选择
电缆的选择条件：高压电缆在洞内为悬挂安装, 因此, 在购料时应选择绝缘性能好、重量轻、载流量大、敷设水平高差不受限制的交联聚乙烯绝缘护套电缆。导线的电压降不超过额定电压的l0%，铜导线的电流密度在1.4 A/mm2 左右，铝导线的电流密度在0.9 A/mm2左右，并根据导线产品目录选择相适应的型号。大岐山隧道选择了YJLV-10KV 3*50mm2的铝芯电缆。
随着掘进深度的增加,隧道内通风条件逐渐变坏, 爆破时散发的大量烟尘积聚于洞内, 对变压器的正常运行影响很大, 因此, 洞内不宜选用油浸变压器, 应该采用干式自冷变压器。选择洞内变电站的形式时, 以安全第一为原则, 充分考虑洞内电缆敷设潮湿、施工设备多、人员车辆来往不断等不利因素, 以采用全封闭式变电站为宜, 为了移动方便, 采用移动厢式变电站。
变压器的容量应不小于施工总用电量，又以变压器承受的用电负荷达到额定容量的60%左右为最佳。本隧道正常施工时机械功率之和最大为370 kW，故隧道内选择1台500 kVA的变压器即可。隧道外面电网主线路的电压是35 kV，在隧道外期采用500 kVA的变压器将电压降为10KV (目前隧道施工中采用10 kV的高压进洞)，然后在洞内将l0 kv的高压电变至400 V的低压，以保证隧道施工。
3.2电缆和变压器的安装
电缆敷设采用侧壁悬挂式见图2，挂设在内轨顶面以上2.5 m左右，并沿隧道线路方向每隔8 m设一电缆挂钩，在二次衬砌已施作段在混凝土内埋设挂钩时埋设深度不得超过25cm(二衬厚度30 cm)，防止把防水板刺破引起渗水。在高压电缆穿二衬台车时，先要检查电缆表面绝缘层是否完好，发现问题及时处理，并在台车上安装φ100的PVC管，使电缆从中穿过，以防止电缆被划伤或漏电伤人。电缆接头需由专业技术工人制作, 制作过程中严格遵守制作工艺规程, 从开剥到制作完毕必须一气呵成, 以免受潮。
本隧道采用移动箱式变压器，变压器直接安装在已施工完仰拱地段。采用栏杆隔离，确保行车安全。运行前要再次对变压器进行检查和测试,内容包括所有分接头的变比的检查、变压器接线组别的检查、交流耐压试验、有载调压切换装置的检查和试验, 都合格后方可送电运行。
4结语
随着长大隧道的增多，高压进洞技术将逐渐被普及，大岐山隧道施工中结合现场实际情况，在低压电不能保证更长距离施工时，根据施工所需功率的大小、隧道的长度以及总体施工计划综合计算，再采用高压进洞的方法来解决，满足了现场施工需要。
在使用电动设备多的隧道施工中, 当其工作面长度在1.2km以上时, 供电均应以高压进洞, 最好能采用安全移动厢式变电站, 这对提高工作效率和施工进度是极为有利的。