閆新，盧家濤，鞠向楠

（1.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南 鄭州 450000，2.南水北調(diào)中線建管局河南分局，河南 鄭州 450018）

1 工程概況

南水北調(diào)中線干線工程總干渠陶岔至石家莊段全長(zhǎng)約1100km渠道，沿線存在高速公路、高速鐵路、普通公路、普通鐵路、自然河流等大型基礎(chǔ)設(shè)施的交叉問(wèn)題，為保證輸水總干渠的自然流態(tài)，提高經(jīng)濟(jì)效益，在與公路、鐵路、河流交叉處采用倒虹吸形式進(jìn)行穿越。南水北調(diào)中線總干渠倒虹吸數(shù)量達(dá)82座。倒虹吸建筑物分進(jìn)口建筑物和出口建筑物兩大部分，倒虹吸的進(jìn)口與出口之間的距離由所穿越的公路、鐵路、河流等設(shè)施的規(guī)模確定，通常每座倒虹吸的進(jìn)口和出口之間的距離在500m至800m之間。倒虹吸進(jìn)口建筑物用電負(fù)荷有進(jìn)口事故閘門啟閉機(jī)、建筑物內(nèi)照明用電、設(shè)備檢修用電等，用電負(fù)荷容量大多在15～25kW之間。倒虹吸出口建筑物用電負(fù)荷有出口工作閘門啟閉機(jī)、出口檢修閘門啟閉機(jī)、監(jiān)控與自動(dòng)化設(shè)備用電、建筑物內(nèi)外照明用電、設(shè)備檢修用電等，用電負(fù)荷容量大多在80～150kW之間。

2 常規(guī)供電設(shè)計(jì)方案

以鄭州須水河倒虹吸為例說(shuō)明倒虹吸進(jìn)口與出口常規(guī)供電方式，須水河倒虹吸出口用電負(fù)荷主要包括：1～4#工作閘門液壓機(jī)、液壓機(jī)室電動(dòng)葫蘆、檢修門啟閉機(jī)電動(dòng)機(jī)、消防電源、出口建筑物照明、35kV中心開(kāi)關(guān)站照明、通信電源、直流電源、監(jiān)控電源、檢修電源、通風(fēng)與空調(diào)電源等。須水河倒虹吸進(jìn)口用電負(fù)荷主要包括：進(jìn)口臺(tái)車電源、進(jìn)口建筑物照明。須水河倒虹吸出口處設(shè)35kV中心開(kāi)關(guān)站，雙電源進(jìn)線，2回35kV進(jìn)線電源分別引自壇山110kV變電站35kVⅠ段、Ⅱ段母線，電源電線路采用架空線路形式，導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ-120/25。35kV側(cè)采用單母線接線。出線回路數(shù)為3回，其中2回架空引出中心開(kāi)關(guān)站以架空線路分別向總干渠上、下游方向輻射形成35kV專網(wǎng)供電，1回出線由電纜引至本站降壓變壓器。設(shè)置自啟動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)連接在低壓母線上，為工作門液壓機(jī)電動(dòng)機(jī)提供備用電源。倒虹吸出口處設(shè)35kV降壓站，35kV側(cè)采用單母線接線，兩回35kV進(jìn)線電源分別引自上、下游側(cè)35kV專網(wǎng)線，與35kV專網(wǎng)線形成“π”型接線方式。兩回電源進(jìn)線均采用YJV22-3×120電纜引入戶內(nèi)35kV開(kāi)關(guān)柜。0.4kV側(cè)亦采用單母線接線。須水河倒虹吸進(jìn)口與出口常規(guī)供電接線圖見(jiàn)圖1。

圖1 須水河倒虹吸進(jìn)口與出口常規(guī)供電方式接線圖

3 常規(guī)供電方案存在問(wèn)題

須水河倒虹吸進(jìn)口與出口常規(guī)供電方式可以滿足用電負(fù)荷的基本要求，但目前常規(guī)供電方式存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

（1）倒虹吸進(jìn)口35kV降壓站建筑物及道路設(shè)施在進(jìn)口處需要征地600m2，占用土地資源、增加工程投資。

（2）倒虹吸進(jìn)口供電容量15～25kW，專門對(duì)此建設(shè)一座35kV降壓變電站供電，布置電氣設(shè)備的建筑物600m2，工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)性差。

（3）需要采購(gòu)一套35kV降壓變電站設(shè)備，包括35kV配電設(shè)備、35kV降壓變壓器、0.4kV配電設(shè)備、高壓電纜等。增加設(shè)備采購(gòu)及安裝費(fèi)用。

（4）倒虹吸用電設(shè)備小負(fù)荷運(yùn)行方式期間，35kV降壓變電站設(shè)備仍需要帶電運(yùn)行，存在變壓器電能損耗。

（5）運(yùn)行人員巡視維護(hù)工作量增大。

（6）供電運(yùn)行方式改變時(shí)，電氣操作需對(duì)35kV設(shè)備進(jìn)行操作，相應(yīng)辦理操作票、工作票，手續(xù)比較繁瑣。對(duì)35kV設(shè)備進(jìn)行操作還有可能存在誤操作的安全隱患。

圖2 鄭州須水河倒虹吸進(jìn)口與出口共享電源供電接線圖

4 優(yōu)化設(shè)計(jì)后的共享電源解決方案

低壓配電柜為出口建筑物內(nèi)用電負(fù)荷供電，出線采用電纜供電方式，電纜敷設(shè)在電纜溝內(nèi)。35kV降壓站供電80%以上的用電負(fù)荷分布在出口建筑物內(nèi)，電能損耗小，運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)合理。進(jìn)口建筑物內(nèi)用電負(fù)荷也由低壓配電柜供電，出線采用電纜供電方式，供電負(fù)荷較小，電纜敷設(shè)條件差，進(jìn)出口建筑物之間是自然河流、高速公路或是高速鐵路及其他設(shè)施，電設(shè)采用電纜溝內(nèi)敷設(shè)不具備條件，視工程倒虹吸性質(zhì)做如下處理方法。

（1）倒虹吸與高速鐵路、高速公路交叉，采用頂管的方式開(kāi)辟電纜敷設(shè)通道，在公路兩側(cè)選擇合適的位置設(shè)置電纜手井，兩側(cè)手井之間進(jìn)行頂管，頂管管徑應(yīng)能具備敷設(shè)2根電纜的條件，2根電纜穿保護(hù)管敷設(shè)，2根電纜敷設(shè)的目的是保證電纜供電線路互為備用。

（2）倒虹吸與自然河流交叉，采用隨倒虹吸暗涵埋設(shè)2根電纜保護(hù)管，2根電纜分別敷設(shè)在保護(hù)管內(nèi)，電纜選擇防水型電纜。在進(jìn)出口建筑物連接的暗涵上下游兩端選擇合適的位置設(shè)置電纜手井，2根電纜敷設(shè)的目的是保證電纜供電線路互為備用。

5 須水河倒虹吸共享電源應(yīng)用案例

倒虹吸進(jìn)口與出口供電共享電源方法已在鄭州須水河倒虹吸中應(yīng)用，工程投入運(yùn)行2年多時(shí)間運(yùn)行情況良好，具體實(shí)施內(nèi)容如下。

（1）須水河倒虹吸進(jìn)口與出口之間的直線距離為550m，出口處建設(shè)35kV降壓站一座，在出口處建筑物內(nèi)設(shè)2面配電箱，35kV降壓站為進(jìn)口建筑物內(nèi)的用電設(shè)備供電。同時(shí)也為進(jìn)口處的建筑物內(nèi)用電設(shè)備供電，在出口處建筑物內(nèi)設(shè)2面配電箱，在進(jìn)出口建筑物連接的暗涵上下游兩端選擇合適的位置設(shè)置電纜手井，2處電纜手井之間沿倒虹吸4#輸水暗涵頂部埋設(shè)2根管徑為150mm的鍍鋅鋼管，每根鋼管內(nèi)穿1根電纜供電，電纜型號(hào)選擇防水型電纜。2回路電纜互為備用。

圖3 鄭州須水河倒虹吸進(jìn)口與出口共享電源布置圖

（2）當(dāng)工程運(yùn)行期供電線路出現(xiàn)故障時(shí)，若與進(jìn)口配電箱1相連接的電纜出現(xiàn)故障，將臺(tái)車用電回路由進(jìn)口配電箱1改接至進(jìn)口配電箱2供電，短時(shí)間內(nèi)就可以恢復(fù)正常運(yùn)行。若與進(jìn)口配電箱2相連接的電纜出現(xiàn)故障，將進(jìn)口建筑物照明用電回路由進(jìn)口配電箱2改接至進(jìn)口配電箱1供電，短時(shí)間內(nèi)也可以恢復(fù)正常運(yùn)行。當(dāng)電纜故障發(fā)生時(shí)，對(duì)故障的電纜沒(méi)有必要馬上修復(fù)，工程條件決定馬上修復(fù)故障電纜需要很大的費(fèi)用進(jìn)行河道開(kāi)挖，開(kāi)挖土方量很大可能影響河道防洪?？蛇x擇非汛期非防洪季節(jié)進(jìn)行修復(fù)電纜故障。鄭州須水河倒虹吸進(jìn)口與出口共享電源供電接線圖見(jiàn)圖2、3、4。

圖4 鄭州須水河倒虹吸進(jìn)口與出口共享電源A-A剖面圖

6 對(duì)其他工程的借鑒和指導(dǎo)作用

工程設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析，結(jié)合工程特點(diǎn)靈活運(yùn)用輸水渠河倒虹吸進(jìn)口與出口供電共享電源設(shè)計(jì)方法，此設(shè)計(jì)方法對(duì)其他工程有一定的借鑒和指導(dǎo)作用，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

（1）統(tǒng)計(jì)渠倒虹吸進(jìn)口和出口建筑物內(nèi)的電氣用電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算負(fù)荷的大小比較，在計(jì)算負(fù)荷值大得位置設(shè)置降壓變電站。

（2）根據(jù)工程特點(diǎn)設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)接線圖和35kV降壓變電站的布置圖。

（3）根據(jù)倒虹吸的性質(zhì)合理確定倒虹吸進(jìn)口與出口供電線路電纜敷設(shè)的路徑和敷設(shè)方式。

（4）工程施工與土建專業(yè)配合，設(shè)計(jì)土建建筑物、電纜溝、電纜埋管。

（5）實(shí)施電氣設(shè)備安裝，電纜敷設(shè)，電氣設(shè)備調(diào)試。完成輸水渠河倒虹吸進(jìn)口與出口供電共享電源的完整供電系統(tǒng)。