1.本发明涉及土压盾构机附属领域，尤其是一种土压盾构机用供配电保护系统。
背景技术：
2.盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。盾构的施工法是掘进机在掘进的同时构建(铺设)隧道之“盾”(指支撑性管片)，它区别于敞开式施工法。国际上，广义盾构机也可以用于岩石地层，只是区别于敞开式(非盾构法)的隧道掘进机。而在我国，习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为(狭义)盾构机，将用于岩石地层的称为(狭义)tbm。
3.盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。
4.土压盾构机主机主要由刀盘、前盾、中盾、尾盾组成。主要适用于地下水少，渗透系数较小的粘性地层、砂性地层和砂砾地层，具有开挖推进，同步衬砌，一次性成洞等功能。广泛用于城市地铁隧道等施工领域。土压盾构机通过精确控制开挖舱的渣土排量，来保持开挖舱的土体压力，维护开挖面的相对稳定性。通过刀盘向开挖面注入泡沫、聚合物或膨润土等，改良土体的塑性、流动性和止水性，提高刀盘的开挖效率，降低刀具的磨损。不同的刀盘结构和刀具配置，能够使此类型的机器适应更广泛和更复杂的地质状况。为了使盾构机进行安全稳定的工作，需要设计一种土压盾构机用供配电保护系统。
技术实现要素：
5.为了克服现有技术中的缺陷，提供一种土压盾构机用供配电保护系统。
6.本发明通过下述方案实现：
7.一种土压盾构机用供配电保护系统，该系统包括高压供电系统和低压配电系统，所述高压供电系统包括对应设置的高压电缆、高压电缆存放装置、高压电缆分支箱、高压开关柜和变压器；
8.所述低压配电系统包括主驱动配电单元、注浆配电单元、泵站配电单元、排污配电单元；所述低压配电系统采用静止无功补偿设备与fc滤波装置组合的方式进行无功补偿；
9.所述高压电缆呈“8”字形盘分别对应存放在盾构机尾部的高压电缆存放装置、高压电缆分支箱内，高压电缆存放装置、高压电缆分支箱内可靠接地。
10.所述高压供电系统采用放射状电网供电，使用专线从10kv高压开闭所直接供电。
11.所述高压供电系统采用70mm2高压电缆，高压电缆外表面为氯化聚乙烯橡胶护套，采用电缆导向轮对高压电缆进行牵引和保护。
12.所述变压器为全密封式硅油变压器，所述全密封式硅油变压器的容量为2000kva。
13.所述主驱动配电单元负责主驱动系统、齿轮油系统、hbw系统及推进油缸、盾尾密封系统的供电和控制；
14.所述注浆配电单元负责plc系统、注浆系统、泡沫发生器系统、螺机系统、管片小车及管片安装机系统的供电和控制；
15.所述泵站配电单元负责液压泵站系统、膨润土、水系统的供电和控制；
16.所述排污配电单元负责皮带机系统、排污系统及卷筒的供电和控制。
17.所述低压配电系统采用tn系统；其中的pe线必须可靠接地，不得穿铁-磁特性的管子或线槽，或敷设在钢制材料上；其中的pen线兼作保护线的中性线时，必须先与用电设备的接地端子直接连接，然后与该设备的中性线端子连接。
18.所述静止无功补偿设备的容量为2.5-3mvar，所述fc滤波装置的容量为350-400kvar，额定电流为80-90a，额定电压为7-8kv。
19.本发明的有益效果为：
20.1.本发明一种土压盾构机用供配电保护系统可以保证盾构机用电的可靠性，同时为了不影响施工现场附近的居民用电。
21.2.本技术的静止无功补偿设备与fc滤波装置的组合补偿方式的投人大大提高了低压配电系统功率因数、改善了谐波对电网污染，提高了盾构机低压配电系统的电能质量。
22.3.由于盾构机的作业环境温度高、湿度大、通风难度大，本所申请的全密封式硅油变压器具有油温、油位和瓦斯检测及报警装置。
具体实施方式
23.下面结合对本发明优选的实施例进一步说明：
24.一种土压盾构机用供配电保护系统，该系统包括高压供电系统和低压配电系统，所述高压供电系统包括对应设置的高压电缆、高压电缆存放装置、高压电缆分支箱、高压开关柜和变压器；
25.所述低压配电系统包括主驱动配电单元、注浆配电单元、泵站配电单元、排污配电单元；所述低压配电系统采用静止无功补偿设备与fc滤波装置组合的方式进行无功补偿；
26.所述高压电缆呈“8”字形盘分别对应存放在盾构机尾部的高压电缆存放装置、高压电缆分支箱内，高压电缆存放装置、高压电缆分支箱内可靠接地。
27.所述高压供电系统采用放射状电网供电，使用专线从10kv高压开闭所直接供电。由于一般盾构机整机负荷较大(1000kva以上)，且供电距离较长，如果直接采用低压供电，电缆将承受巨大的供电电流且压降过大造成设备无法正常工作，故本技术盾构机采用高压10kv供电。本技术的一种土压盾构机用供配电保护系统可以保证盾构机用电的可靠性，同时为了不影响施工现场附近的居民用电。盾构机的高压供电系统严禁从市网10kv高压电网t端接入，因为此种供电方式的电源与居民的用电电源在同一条高压干线上，一旦盾构机发生故障，会严重影响居民的用电安全，在周围有重要场所或重要设施的情况下尤其严重。
28.所述高压供电系统采用70mm2高压电缆，高压电缆外表面为氯化聚乙烯橡胶护套，采用电缆导向轮对高压电缆进行牵引和保护。在盾构机掘进过程中，为保护高压电缆拖拉时不被其他部位剐蹭、缠绕，采用电缆导向轮对高压电缆进行牵引和保护。
29.所述变压器为全密封式硅油变压器，所述全密封式硅油变压器的容量为2000kva。与之前高压电缆载流量保持一致。由于盾构机的作业环境温度高、湿度大、通风难度大，在实际应用中要求变压器还需具有油温、油位和瓦斯检测及报警装置。
30.所述主驱动配电单元负责主驱动系统、齿轮油系统、hbw系统及推进油缸、盾尾密封系统的供电和控制；
31.所述注浆配电单元负责plc系统、注浆系统、泡沫发生器系统、螺机系统、管片小车及管片安装机系统的供电和控制；
32.泵站配电单元负责液压泵站系统、膨润土、水系统的供电和控制；
33.排污配电单元负责皮带机系统、排污系统及卷筒的供电和控制。
34.所述低压配电系统采用tn系统；其中的pe线必须可靠接地，不得穿铁-磁特性的管子或线槽，或敷设在钢制材料上；其中的pen线兼作保护线的中性线时，必须先与用电设备的接地端子直接连接，然后与该设备的中性线端子连接，因pe线感应和或邻近效应能增大导体的有效阻抗。
35.低压侧主要负载是电机，电机是感性负载，因此需要进行无功补偿。在本实施例中，所述静止无功补偿设备的容量为2.5-3mvar，所述fc滤波装置的容量为350-400kvar，额定电流为80-90a，额定电压为7-8kv。
36.针对目前盾构机供电系统面临的电能质量差，功率因数低的问题，传统的并联电容的补偿方式只能提供给电网固定容量的无功功率，不能根据具体的情况进行适度的补偿，并且考虑到电容器并人电网不仅会放大电网中的谐波，而且容易发生谐振，进而给系统造成更严重的谐波污染；另外谐波电流与电容器基波电流叠加会使电容器的电流增大，造成温度升高，导致电容器烧坏。
37.静止无功补偿设备的基本原理是通过改变自换相桥式电路的驱动脉冲pwm来控制直流侧输出电压的幅值和相位，从而间接改变电网与直流侧的电压差，经电抗器向电网发出或吸收无功实现无功补偿。
38.fc滤波装置的工作原理是电路的串联谐振，当调谐在某个特定谐波频率时，串联等效电抗为低阻抗值，对该次谐波表现为低阻抗,从而吸收该次谐波电流，使其不注人电网静止无功补偿设备在调节范围、响应速度、谐波特性以及谐振问题等方面的表现较好，盾构机低压配电系统中感性和容性无功容量需求随时都在变化，而且系统中存在谐波污染。考虑到静止无功补偿设备从感性到容性连续可调，而fc滤波装置即可消除电网谐波，还能提供部分容性无功，增大装置调节范围。
39.因此本技术采用的静止无功补偿设备与fc滤波装置的组合补偿方式可以很好的解决盾构低压配电系统存在的问题，达到理想的补偿效果。静止无功补偿设备可通过采集负载电压电流信号，对负载进行适度的补偿，在实际应用中，适用于盾构机工况的fc滤波装置主要以5次单调谐滤波器为主，fc滤波装置的投入可有效控制盾构机的供电系统中的5次谐波。
40.采用本技术的静止无功补偿设备与fc滤波装置的组合补偿方式前系统功率因数不到0.7，投入本技术的静止无功补偿设备与fc滤波装置的组合补偿方式后功率因数上升到0.95以上；在投入本技术的组合补偿装置之前，5次谐波的谐波电流达到了50a，投人后，谐波电流大大减小，基本在10a以内。因此，本技术的静止无功补偿设备与fc滤波装置的组合补偿方式的投人大大提高了低压配电系统功率因数、改善了谐波对电网污染，提高了盾构机低压配电系统的电能质量。
41.尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领
域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。