1、 1 第 1 章 绪 论 1.1 选题的背景和意义 始于 20 世纪 30 年代的隧道掘进机施工法， 随着 5060 年代机械工业和掘进机技 术水平的不断提高，得到了很快的发展。到目前为止，世界上采用掘进机施工的隧道 已超过 1000 座，总长度超过 4000km。掘进机施工法已逐步成为长大隧道修建中主要 的施工方法之一。 随着隧道施工技术机械化程度的提高，隧道施工的耗电量也越来越大，且负荷集 中。这给电气设计提出了更高要求。为保证施工质量和施工安全，确保隧道施工的可 靠性，合理的施工供电设计显得越来越重要。 在目前各种形式的能源中， 电能具有如下特点： 易于与其它形式的能源相互转化； 输配简
2、单经济；可以精确控制、调节和测量。因此，电能在工农业生产和人民日常生 活中得到广泛应用， 生产和输配电能的电力工业相应得到极大发展。 如何安全、 可靠、 经济、合理地供配电能和使用电能是实现工业电气自动化的重要保证和基础。 1.2 国内外研究现状 近代电气设计以电能、电气设备、电气自动化技术为主体的综合性应用技术。采 用合理配电方式， 采用高效率变压器、 电动机和照明电源、 无功功率补偿装置和设备、 监控电脑系统等措施，减少电能损耗，节约用电1。 供电的发展趋势： (1)电源的发展趋势：电源电压范围得以扩大，随着负荷密度的增加，将采用高 压甚至超高压供电。中、低压配电系统，从增加供电容量提高电
3、能质量和减少电能损 耗出发，20kV 和 600V 电压等级正在酝酿应用。 (2)电力系统的发展趋势：根据用电负荷的重要级别和用电设备的实际要求，采 用自动控制技术建立集中监控和保护，提高故障检测和诊断技术，应用人工智能技术 建立高可靠性、高质量、低损耗、运行灵活的电力系统。 (3)电气设备的发展趋势：根据标准化、无油化、小型化的技术原则，电气设备 多选用高绝缘裕度、低损耗及智能化、自动化设备。 (4)充分利用计算机技术：计算机技术的应用在供电部门和用电单位，通过计算 机及其支持软件，将各种信息实时采集、处理、传递，实现有效的控制和协调，使电 2 气设备的运行监控、系统保护、用电负荷管理全面实
4、现动态优化管理。 (5)电力电子技术在电力系统和用电系统中有着广泛的应用：电力电子技术在电 力系统和用电系统的应用产生了很大的经济效果和节能效果， 发达国家在用户终端使 用的电能中， 有 60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。 在配电 网系统，电力电子装置用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能 质量控制，改善供电质量。在变电所利用电力电子装置更为操作系统提供可靠的交直 流操作电源。电力电子技术的不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力。电力电 子技术还将不断发展，在电气领域中实现机电一体化。 (6)采用晶闸管变流装置对长距离、大容量电能实现直流输电：直流输电解决了 由于交流线路存在分布电抗和对地分布电容，使电缆中电压升高且不便抑制的问题， 而且直流输电线路具有架设方便、能耗小、导线截面可得到充分利用及绝缘强度高等 优点，使其更适宜远距离大容量输电。直流输电联结不同频率的电网，并可实现定电 流控制，限制短路电流。近年还发展起来依靠电力电子装置实现柔性交流输电 (FACTS)。 (7)无功补偿和谐波抑制：这对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器、
