隧道掘进机（TBM）电缆是连接隧道固定供电网络与掘进机之间的移动式中压（MV）电缆。在采用电缆卷筒的 TBM 上，同一根电缆通常还集成了保护接地、控制和监测回路。我们的 (N)TSCGECWÖU TBM 电缆页面对该类设计进行了说明，相关矿山与隧道电缆则收录于我们的 矿山与隧道电缆系列.
DGUV Information 203-098是来自德国法定事故保险联合会（Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung, DGUV）的指导文件，适用于德国和奥地利隧道工程中的电气设备。该指引指出，隧道掘进机与盾构机主要采用高压（HV）供电（例如 6 至 20 kV），并配备专用的变电站。电力需求通常预计在 2 至 6 MW 之间。
核心要点
- 大多数隧道掘进机与盾构机采用高压（HV）供电（例如 6 至 20 kV），DGUV 指引指出。机械配备专用的变电站，通常消耗 2 至 6 MW 电力。
- 在 DGUV 指南中提出了三种供电电缆输送方式：机械机载卷盘、电缆储缆器或卷盘、以及拖曳敷设。拖曳会产生较大的拉力，因此指南建议使用抗拉铠装电缆，并在未配备电缆卷筒时安装拉力限制器。
- 高压（HV）接线盒仅可在断电状态下开启，DGUV 明确指出。例如，箱盖联锁行程开关可断开监测导线，从而使上级高压（HV）开关跳闸。
- 对于美国隧道建设中的移动式高压（HV）设备，美国职业安全与健康管理局（OSHA）规程要求设备接地导线必须置于金属线槽或多芯电缆护套内。在洞口处以及沿线间距不超过 1,000 英尺（约 305 m）处须与管道和钢轨进行等电位跨接。两项要求均见于美国联邦法规汇编（CFR）第 29 篇 第 1926.408(a)(4) 条.
- 在新南威尔士州工作安全局（SafeWork NSW）关于 TBM 的 实践规范草案中，防火控制措施包括用于高压（HV）供电的耐火电力电缆。
TBM 如何获得电力
TBM 电力电缆将隧道内的固定高压（HV）网络连接至掘进机上或其后方的变压器。该 2026 年 8 月版 DGUV 指南指出，鉴于现代机械的动力需求或长距离掘进工况，只有采用高压（HV）供电才具可行性。高压（HV）变压器要么集成在掘进机内部，要么作为移动单元搭载在其后方。隧道工程现场常采用目前最高达 20 kV 的高压（HV）设施；在德国标准 VDE 0101 体系下，该指引中的高压（HV）是指 1 kV 以上的电压等级，其中包含此类中压（MV）电缆。
指南补充说明，隧道施工现场的电气装置必须满足远高于地面工地的严苛要求。仅有获得授权、受过专门指导且具备倒闸操作权限的电气专业人员，方可操作高压（HV）装置或在其上作业。
指南明确指出，移动变电站仅允许使用浇注树脂型、干式或硅油浸渍变压器。若变压器受损，快速动作的保护装置必须切断所有极。对于美国隧道施工，29 CFR 1926.800(s)(3)禁止在井下使用油浸式变压器，除非其安置在通向地表外部通风且周围设有集油围堤的耐火隔室内。
在墨尔本东北连线（North East Link）工程中，电网运营商的项目页面显示，一座新建的区域变电站将为建设和运营双向六车道双孔隧道提供 专用的 22 kV 供电。该电源初期将为项目中的两台掘进机提供动力。该数值为现场供电电压，并非 TBM 电缆的标称额定值。
新南威尔士州（NSW）规范草案指出，更大直径的 TBM 会带来更高的电力需求。草案同时强调，为施工现场提供可靠的主供电源至关重要。
从现场变电站输送至 TBM 的供电链路示意图。DGUV 指引指出，隧道掘进机和盾构机主要采用高压（HV）供电（例如 6 至 20 kV），变压器内置于机械内部或在其后方随行。指引描述了机械上随着设备前进放出电缆的卷盘，以及仅可在断电状态下打开的高压（HV）接线盒。
六个步骤的示意链。洞口或坚井处的现场变电站为沿隧道敷设的固定高压（HV）电缆供电。互锁的高压（HV）接线盒或连接器将其连接至掘进机上的电缆卷筒，随着机械前进放出电缆。内置在机械中或在其后方拖曳随行的变压器为驱动装置及辅助设备供电。
TBM 电缆的三种输送方式
在 DGUV 指南中描述了三种电缆供电输送方式。该指南将其作为减小拉力与机械危害的手段提出。
- 机械机载卷盘。 卷盘可与行走驱动机构联锁，机械前进时放出电缆，后退时卷入电缆。此过程不会产生明显的拉伸力，因此可省略额外的抗拉铠装，但电缆必须适合反复卷绕。
- 储缆器或卷盘。 电缆存放在储缆器或卷盘上，随着掘进机前进无扭转地引出。仅产生极低的拉伸应力。
- 展放拖曳。 全长电缆展放在结构前方或内部，由机械进行拖曳。此方式可能会承受较大拉力，且车辆与施工机械可能损坏电缆，因此推荐采用抗拉铠装电缆。
若机械未设计电缆卷筒等措施，电缆与机械的连接端应配备拉力限制器。一旦超过允许拉力，限制器将自动停止推进，并可发出或不发出警报。
美国矿山安全与健康管理局（MSHA）在 30 CFR Part 57 中的规程适用于地下金属与非金属矿山。第 57.12014 条禁止使用机械设备移动相对地带电电压超过 150 V 的电缆，除非使用绝缘雪橇或吊带。当电缆与设备牢固机械连接且绝缘隔离时，该规则并不禁止设备牵引或拖曳为其自身供电的电缆。
我们的 卷筒电缆系列涵盖了第一种方式的设计方案，我们的 斗轮挖掘机卷筒电缆指南对卷盘类型与分层电流进行了解析。对于拖曳敷设而非卷盘收放的中压（MV）电缆，请参阅我们的 电铲与拉铲拖曳电缆指南.
TBM 卷筒电缆内部结构
TBM 卷筒电缆可组合三根绝缘中压（MV）动力线芯（每根线芯均配有保护接地屏蔽层）、控制线芯以及位于内护套和外护套下方的整体监测导线。我们的 (N)TSCGECWÖU 数据表列出了该结构（由导体向外依次为）：
- 相线导体： Class 5 细绞镀锡铜导体。
- 绝缘层： 3GI3 乙丙橡胶（EPR），带有内层和外层半导电橡胶层用于电场控制。
- 保护接地： 镀锡铜与纺织物编织层，同心包裹在各动力线芯外部。
- 控制线芯： 三根带有半导电层的镀锡铜线芯，绞合在外层间隙中。
- 内护套： GM1b EPR.
- 监测导线： 整体同心铜丝层。
- 外护套： 红色 5GM5 弹性体。
TBM 卷筒电缆截面示意图（非按比例绘制）。三根动力线芯的绝缘层外均包裹有半导电层和独立保护接地编织层。三根控制线芯置于外层间隙中，整体铜丝监测导线位于内护套与外护套之间。结构层序依照我们的 (N)TSCGECWÖU 数据表。
横截面示意图（非按比例绘制）。三根动力线芯分别包含镀锡铜导体、内半导电层、EPR 绝缘层、外半导电层和保护接地编织层。三根较细的控制线芯置于动力线芯之间的外层间隙中。内护套填充间隙，其上方包覆整体铜丝监测导线，最外层为红色外护套。
某一规格配置表述为 3x95 + 3x50/3E + 3x2.5ST + 6UELKON。这代表三根 95 mm² 相线线芯，随后是包覆在各线芯外部的同心接地编织层规格。紧接着是三根标记为 ST 的 2.5 mm² 控制线芯，以及标记为 ÜL KON 或 UELKON 的整体同心监测导线。我们的 屏蔽电缆指南详细解析了半导电层和屏蔽层的作用。
DGUV 指引描述了具备同心或分相独立同心保护导体的电缆设计。需要单独的监测导线来检查保护导体是否发生断线。通常采用配备两层监测屏蔽（保护导体和监测导线各配一层）的电缆。在要求更高的工况下（例如爆破作业或爆炸性气体环境），必须强制使用此类电缆。
指南附录中列出了隧道施工用电缆，并将 NTSCGECWÖU 型列为带有监测与控制线芯的 TBM 可卷绕供电电缆。该条目针对最高达 20 kV 的额定电压，是对电缆型号的说明，而非对任何具体产品的认证。
接地、监测与安全联锁
监测导线使保护装置能够在接地通路断开或出现故障时切断电源。DGUV 指引援引欧洲标准（EN）50628 指出，隧道施工现场的地下高压（HV）网络原则上应采用中性点不接地系统。
需考虑的故障包括监测导线与保护导线短路、保护导线监测回路断线、单相完全接地故障以及相线对监测导线短路。保护装置必须确保故障部分在跳闸后无法被重新合闸送电。
指南规定高压（HV）接线盒仅可在断电状态下打开。例如，箱盖上的安全开关可断开监测导线，从而使上级高压（HV）开关跳闸。高压（HV）插头和插座仅可在断电状态下分离，例如通过超前断开的导引触点切断监测回路并触发上级开关跳闸。
电缆与机械、设备及变压器的连接部位必须进行应力消除。保护导体须预留额外长度，以确保在受到过大拉力时最后断开。DGUV还要求敷设独立于电缆的等电位联结导线，截面至少为 50 mm² 铜线或等效截面。其与管道、钢轨或其他金属构件的联结间距最多不得超过 100 m。
29 CFR 1926.408(a)适用于美国标称电压超过 600 V 的建筑工程系统，并要求移动式机械上的动力电缆接线端子必须置于金属外壳内。其关于隧道的条款允许使用多芯移动软电缆为移动设备供电，设备接地导线须置于护套内部，且在每台变压器或电机处均须设有隔离断开装置。电缆护套及其他金属部件必须在洞口处以及沿线间距不超过 1,000 英尺处可靠接地并与管道和轨道跨接。
在美国地下金属与非金属矿山中，30 CFR 57.12017要求在作业前切断动力电源回路，除非使用带电作业工具。作业时须悬挂警示标牌，且开关必须上锁或采取其他安全锁定措施。我们的 矿用馈电电缆指南涵盖了固定中压（MV）馈线与中性点接地内容。
隧道掘进机后配套台车上带有高压警示标志的电气柜（组装期间拍摄）。图片：“ST U-Link TBM Electrical work”，作者：Atomic Taco，CC BY-SA 2.0，来源于 Wikimedia Commons，已裁剪。
隧道内电缆的物理防护
高挂敷设、遮盖防护、或在带盖电缆沟及保护管中穿行敷设，并严禁车辆辗压。这些布线方式是 DGUV 指南针对特别易受危险威胁电缆列举的示例。指南同时指出，爆破和运输作业是隧道施工现场较高机械应力的主要来源。
粉尘与潮气混合可能会引发危险故障，所选设备针对防溅水至少需要具备 IPX4 防护等级。严寒环境同样不容忽视：随着温度下降，绝缘与护套材料会变硬，低于其温度下限时可能脆化。该指南重点强调了对绝缘监测与剩余电流保护装置（RCD）每月进行一次测试。日常检查能够及时发现挤压受损的电缆以及失效的应力消除构件。
SB25-02 号安全通报（由新南威尔士州矿产资源监管局于 2025 年 3 月发布）涵盖了井下矿山移动式机械撞击 11 kV 电缆的事故。大型移动机械在搬运重型载荷时多次发生撞击高压（HV）电缆事件，导致电缆受损和保护动作跳闸。其建议指出，矿山运营方必须清晰标识并固定高压（HV）电缆，且在跨越车辆活动频繁区域时须配备坚固的防护设施。
在美国隧道施工现场，29 CFR 1926.800(s)要求动力线路必须绝缘，或与水管、电话线、风管及其他导电材料保持安全间距。照明回路的安装位置必须保证移动人员或设备无法对其造成损坏。
根据相关规程，美国地下金属与非金属矿山必须确保移动设备和拖曳载荷远离动力电缆导体，除非导体设置了适当的过桥或防护装置，见 30 CFR 57.12005。一份 MSHA 死亡事故调查报告记录了 2002 年美国亚利桑那州一座铜矿在 TBM 掘进引水隧道工程中发生的一起致死事故。报告认定的原因为 480/277 V 隧道照明系统缺乏有效的低阻抗接地回路。
隧道内的防火阻燃性能
隧道掘进机械的防火控制措施包括降低火灾荷载、采用耐火高压（HV）供电电缆以及电气柜内置灭火系统。新南威尔士州（NSW）规范草案将抗燃液压油以及用于高压（HV）供电的耐火电力电缆列为其示范 TBM 控制措施。其还列出了独立电气柜内部的火灾探测与灭火配置。该草案不适用于采矿工程。
为尽可能降低火灾荷载，DGUV 指引指出必须相应选择设备材料，例如阻燃或无卤材料，或者环氧浇注变压器。为确保有线安全系统持续工作，材料和设备须具备明确的线路完整性维持时间（例如 EI 30 至 EI 90）。
1994 年 6 月 11 日，丹麦大贝尔特东隧道中四台 TBM 之一发生火灾。相关 1999 年文章摘要指出起火原因至今未明，来自机械液压动力系统的液压油是主要燃料。所有人员均安全疏散至另一条隧道。
国际电工委员会（IEC）标准 IEC 60332-1-2:2025测试单根绝缘电线或电缆的垂直火焰蔓延，而非火灾下的线路完整性。单根电缆通过该测试 并不代表符合电缆成束密集敷设时的火焰蔓延要求。IEC 60754-1测定卤酸气体含量，而 IEC 60754-2测定酸度与电导率。我们的 低烟无卤（LSZH）电缆标准指南涵盖了这些测试项目。
TBM 电缆标准规范
德国 DIN VDE 电缆标准涵盖拖曳电缆设计、使用与额定载流量，而机械、采矿与隧道标准则规范相关设备与施工场所。我们的 DIN VDE 电缆标准页面对更广泛的德国标准系列进行了介绍。
- DIN VDE 0250-813:1985-05：电力装置用拖曳电缆。我们的 TBM 设计以此为基础，作为设计参考而非符合性声明。
- DIN VDE 0298-3:2006-06：非协调型电缆使用指南。
- DIN VDE 0298-4:2023-06：推荐载流量，包括软电缆和软线。
- EN 16191:2014：隧道机械安全要求。该标准排除了供给机械的公共介质服务（如动力供电、供水与压缩空气）。
- BS EN 50628:2016：由英国标准学会（BSI）发布的地下矿山电气装置敷设安装标准。
- BS 6164:2019：英国建筑工程隧道施工健康与安全实践规范，不适用于矿物开采竖井或巷道。
我们的 TBM 电缆设计
我们的两款 TBM 卷筒电缆设计主要在电压范围、接地结构和护套选项上有所区别。下表对比了 (N)TSCGECWÖU 与 (N)TSCGECECWÖU TBM 卷筒电缆.
- 特性：额定电压 ——(N)TSCGECWÖU TBM 电缆：3.6/6 kV 至 18/30 kV — (N)TSCGECECWÖU: 3.6/6、6/10、8.7/15 及 12/20 kV
- 特性：保护接地 ——(N)TSCGECWÖU TBM 电缆：各动力线芯外部包覆镀锡铜与纺织物编织层 — (N)TSCGECECWÖU: 各线芯外部包覆铜丝屏蔽层
- 特性：控制与监测 ——(N)TSCGECWÖU TBM 电缆：三根控制线芯；整体同心监测导线 — (N)TSCGECECWÖU: 三根控制导线；内护套外包覆铜丝监测屏蔽层
- 特性：绝缘与外护套 ——(N)TSCGECWÖU TBM 电缆：3GI3 EPR 绝缘；GM1b EPR 内护套与红色 5GM5 外护套 — (N)TSCGECECWÖU: 橡胶绝缘；红色 5GM5 橡胶护套，或采用黑色聚氨酯（PUR）外护套的无卤版本
- 特性：移动性能参数 ——(N)TSCGECWÖU TBM 电缆：最大拉伸载荷 15 N/mm²；扭转 ±25°/m；移动速度最高达 30 m/min；S 型变向间距至少 20 × D — (N)TSCGECECWÖU: 扭转 ±25°/m；最小弯曲半径：固定敷设为 6 倍外径，移动弯曲为 10 倍外径
- 特性：所列阻燃测试标准 ——(N)TSCGECWÖU TBM 电缆：IEC 60332-1-2 — (N)TSCGECECWÖU: IEC/EN 60332-1-2；无卤版本还符合 IEC/EN 60754-1/2
- 特性：设计依据 ——(N)TSCGECWÖU TBM 电缆：基于 DIN VDE 0250-813 — (N)TSCGECECWÖU: 列出 VDE 0250 第 813 部分、VDE 0295 以及 EN 60228
我们的 (N)TSCGECECWÖU 数据表给出了 8.7/15 及 12/20 kV 规格下 3x120 mm² 电缆在 30 °C 环境温度时的分层电流。表中列出地面敷设时为 371 A，卷盘绕 1 层时为 297 A，绕 5 层时为 141 A。图表中绘制了地面敷设值以及全部五层绕线数值。
根据数据表，我们的 3x120 mm² (N)TSCGECECWÖU 电缆在 8.7/15 和 12/20 kV 额定电压、30 °C 环境温度下的载流量，从沿地面敷设时的 371 A 下降至卷盘绕单层时的 297 A 以及绕五层时的 141 A。其他规格、电压和温度具有各自的数据表标定值。
根据我们的数据表，3x120 mm² (N)TSCGECECWÖU 电缆在 8.7/15 和 12/20 kV、30 °C 环境温度下的载流量（单位：安培）。沿地面敷设：371 A。在卷盘上：绕 1 层为 297 A，2 层为 226 A，3 层为 182 A，4 层为 156 A，5 层为 141 A。
我们的产品页面和数据表均为设计参考依据，并非核准或符合性证书。各管辖区所需的具体认证将在订单中逐一确认。
如何为 TBM 电缆进行规格选型
首先从供电参数与敷设路径入手，然后逐项确认电缆结构和当地规范。关于掘进机自身的驱动回路，请参阅我们的 矿用变频驱动器（VFD）电缆指南.
- 供电电源： 电压、TBM 变压器容量以及整机电力需求。
- 输送方式与路径： 机械机载卷盘、储缆器或拖曳敷设，以及敷设路径长度。
- 导体截面积： 根据卷盘绕线层数、环境温度以及沿线电压降计算额定载流量。
- 接地、控制与监测： 与监测装置及连接器相匹配的线芯结构配置。
- 连接器与接线盒： 具备安全联锁，确保仅在断电状态下打开或拔脱分离。
- 运动受限参数： 拉力、扭转、移动速度、变向方式以及弯曲半径。
- 防火与环境要求： 无卤外护套选项、阻燃测试等级、抗水、防尘以及耐寒性能。
- 当地规程： 德国与奥地利的 DGUV 规范、美国隧道的 OSHA 规程、美国地下金属与非金属矿山的 MSHA Part 57、新南威尔士州（NSW）指导文件。
常见问题解答
TBM 电缆的工作电压是多少？
TBM 电缆承载掘进机的供电电源电压，DGUV 指引指出其主要为高压（HV），例如 6 至 20 kV。该指南指出隧道现场常采用目前最高达 20 kV 的高压（HV）设施。电缆的额定电压必须与工地的实际供电相匹配。
TBM 电缆中的监测导线起什么作用？
监测导线使保护系统能够检出断开的保护导线并切断电源。DGUV 指引指出，监测保护导线是否断线需要一根独立的监测导线。接线盒和插头联锁装置可以（例如）切断该回路，确保接头仅在断电状态下才能拔脱分离。
随着 TBM 掘进推进，电缆是如何输送的？
TBM 电缆可通过机械机载卷盘供电、通过储缆器或卷筒供电、或者展放后进行拖曳，如 DGUV 指引所描述的那样。与行走驱动联动的卷盘在向前推进时放出电缆，后退时收卷电缆，不会产生明显的拉力。
TBM 电缆能否采用拖曳敷设而非卷盘收放？
可以，TBM 电缆可以采用拖曳方式：DGUV 指引将其列为可选方案之一，但可能会承受较大拉力并遭受车辆与施工机械的损坏。指南建议采用抗拉铠装电缆，并在机械未配备电缆卷筒或类似装置时加装拉力限制器。
TBM 电缆必须是无卤的吗？
无卤外护套是 TBM 电缆的可选方案之一，但并非唯一选择：DGUV 指引列举了阻燃或无卤材料作为降低火灾荷载的示例。NSW 规范草案将用于高压（HV）供电的耐火电力电缆列入 TBM 防火控制措施之中。首先须确认具体项目的防火技术规范。
哪些标准适用于 TBM 电缆？
DGUV 指引指出在德国和奥地利电缆使用遵循 VDE 0298 系列标准，而 DIN VDE 0250-813 则是德国拖曳电缆标准。EN 16191涵盖了隧道机械，但排除了向其供电的电源。在美国，OSHA 规程管辖隧道施工，MSHA Part 57 则涵盖地下金属与非金属矿山。
咨询 TBM 电缆
如需咨询 TBM 电缆，我们的工程团队需要供电电压与容量、输送方式与卷盘图纸、敷设路径长度以及导体截面积。请一并提供接地、控制与监测配置要求、连接器类型、防火要求、环境条件以及您所在工地的适用规程。请通过我们的 联系页面.
关于作者
Jyen 是 TEBAOFLEX 的技术与运营工程师，负责公司的在线平台。本指南参考了德国与奥地利隧道工程指导文件、美国联邦建筑与矿山安全规程、新南威尔士州指导文件及安全通报、标准目录记录以及 TEBAOFLEX 产品数据表。所引用的产品页面均为 TEBAOFLEX 自身页面；引述的监管机构和标准机构要求仅描述其适用范围，并不代表对我们产品的认证或批准。
封面图片：维也纳 U2 线皮尔格拉姆巷（Pilgramgasse）车站工程中的隧道掘进机后配套设备，拍摄者：wdwd，CC BY-SA 4.0，来源于 Wikimedia Commons，已裁剪。
