房大成，孔繁臣，高　潮，李濟民

（1.國家電網(wǎng)公司新源有限公司豐滿大壩重建工程建設(shè)局，吉林 豐滿 132108；2.中國水利水電建設(shè)工程咨詢北京有限公司、豐滿水電站監(jiān)理中心，吉林 豐滿 132108；3.萬華節(jié)能（煙臺）工程有限公司，山東 煙臺 264002）

1　實施背景

1.1　問題的提出

萬華節(jié)能（煙臺）工程有限公司承擔了豐滿水電站全面治理（重建）工程大壩外保溫、壩體輔助防滲項目,該工程采用聚脲、聚氨酯噴涂技術(shù)為54個壩段（共分為五大段）進行上游水位變動區(qū)壩面輔助防滲+保溫、上游水位變動區(qū)以上壩面保溫、上游水位變動區(qū)以下壩面輔助防滲+保溫、下游長期外露壩面保溫、下游回填土以下壩面保溫、溢流面輔助防滲+保溫、閘墩側(cè)面輔助防滲+保溫。

工程要與大壩混凝土澆筑、灌漿施工有機結(jié)合，緊跟主體工程進度合理安排施工組織。其工程特點：移動性大、模塊化施工，施工用電設(shè)施主要為吊籃、聚脲噴涂機、聚氨酯噴涂機、空壓機、手持電動工具等，用電容量小，安全風險大文明施工要求高。

按招標文件以及以往工程慣例，施工單位要建立施工供電系統(tǒng)：在業(yè)主提供的10 kV施工供電接口配置柱上斷路器、箱式變、環(huán)網(wǎng)柜、1-3級配電箱，高、低壓電纜。存在問題：

（1）新建豐滿大壩壩頂高程269.50 m，最大壩高94.50 m，壩頂總長1 068.00 m，54個壩段，加之基坑開挖形成的邊坡垂直高度在20 m，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，在邊坡上無法架設(shè)線纜，引入施工作業(yè)面用電距離長。為了與大壩混凝土碾壓同步施工，迅速跟蹤主體工程進度，保證工程連續(xù)性施工，該供電系統(tǒng)配電箱、電纜勢必要遍布大壩的各個壩段，安全文明施工難度大、用電成本投入大、利用率低，存在安全隱患。

（2）施工用電區(qū)域分散。由于大壩分區(qū)域進行混凝土碾壓，正在碾壓的壩段不能進行外立面保溫施工，且該壩段的所有用電設(shè)備均需要拆除，防止碾壓時外排的污水對施工機械造成污染，因此保溫施工的區(qū)域分散。

（3）用電設(shè)備移動頻繁?，F(xiàn)場施工分為基層處理、底漆施工、聚脲防滲層施工、聚氨酯保溫層施工四道工序。每個施工段包含4～8個壩段，正常的工期為7～8個工日，施工完成后所有施工機械均要轉(zhuǎn)移至其他的施工段，因此很難將供電設(shè)備固定在某個固定的位置。

（4）作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，交叉作業(yè)多。由于受壩頂施工條件制約，很多壩段需要將電源接到壩底平臺的不同位置，即使將電源接到壩頂，交叉作業(yè)不確定因素也很多，需要不定期的對配電箱、電纜進行移動。

（5）機械設(shè)備移動距離長。大壩長度為1 068 m，由于混凝土分區(qū)進行碾壓，各個壩段被分割開，如采用固定電源箱、電纜線，通過正在施工壩段送到用電的位置將花費的成本很大。

1.2　解決問題的思路

根據(jù)該工程移動性大，用電容量小，模塊化施工的特點，選用移動式柴油發(fā)電機顯得尤為必要。移動式柴油發(fā)電機具有節(jié)省能源、施工規(guī)范、移動便捷等優(yōu)點，但也存在隱患如：貯油桶的存放、原料油供給方式、防火、防塵、防雨措施，獨立的TN-S接零保護系統(tǒng)的實現(xiàn)等棘手問題。

本著科學合理、安全可靠、經(jīng)濟適用的目的,采用移動式柴油發(fā)電機作為本工程的施工電源，使大壩外保溫施工不受地理條件及現(xiàn)場不利因素制約，保證大壩外保溫施工進度按照業(yè)主要求按時完成。

2　內(nèi)涵和做法

移動式柴油發(fā)電機一般應(yīng)用于運行和施工場所的自備用電源，短時啟動用。如將其作為施工主電源發(fā)揮其優(yōu)越性外還要符合國家、行業(yè)標準，絕對保證作業(yè)人員安全、實現(xiàn)現(xiàn)場安全文明施工。

2.1　國家及有關(guān)行業(yè)標準

按照JGJ46-2005《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定以及GB50194-2014《建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范》，移動式發(fā)電機組需要滿足以下條件：

（1）“必須配置可用于撲滅電氣火災(zāi)的滅火器，嚴禁存放貯油桶”。

（2）發(fā)電機上部應(yīng)設(shè)防雨棚，防雨棚應(yīng)牢固、可靠。

（3）“發(fā)電機組應(yīng)采用電源中性點直接接地的三相四線制供電系統(tǒng)和獨立設(shè)置TN-S接零保護系統(tǒng)”。

（4）“移動式發(fā)電機供電的用電設(shè)備，其金屬外殼或底座應(yīng)與發(fā)電機電源的接地裝置有可靠的電氣連接”。

（5）“TN系統(tǒng)中的保護零線除必須在配電室或總配電室箱處做重復(fù)接地外，還必須在配電系統(tǒng)的中間處和末端處做重復(fù)接地”。

2.2　改進內(nèi)容

根據(jù)豐滿大壩重建工程外保溫標現(xiàn)場用電位置及功率需求，項目部首先購置了50 kW敞開式的柴油發(fā)電機，認真對照國家、行業(yè)規(guī)范標準，對柴油發(fā)電機外觀及運行系統(tǒng)進行改造，以柴油發(fā)電機工作站形式投入運行。

（1）外觀改進。加裝了防護棚（見圖1）實現(xiàn)防塵、防雨；設(shè)置隔斷間，將貯油桶與機身隔開，采用管路自吸原理實現(xiàn)自動供油，減輕人力投入；配置滅火器；懸掛安全操作規(guī)程及警示標識；對發(fā)電機工作站與周圍區(qū)分，進行專門管理。這樣既可以有效的防止現(xiàn)場養(yǎng)護灑水淋濕發(fā)電機，造成潮水漏電的安全隱患，又可以防止現(xiàn)場揚塵污染發(fā)電機。做到了外觀美觀，現(xiàn)場整齊，制式統(tǒng)一，符合規(guī)程、規(guī)范要求以及建設(shè)單位對安全文明設(shè)施標準化的規(guī)定。

圖1　防護棚現(xiàn)場圖

（2）解決發(fā)電機中性點接地問題，實現(xiàn)獨立的TN-S接零保護系統(tǒng)。將到場的柴油發(fā)電機由中性點非接地方式改為直接接地方式（與金屬外殼可靠連接），并引出PE線，電源側(cè)形成三相五線制接線引出至二、三級配電箱以及用電設(shè)備，實現(xiàn)發(fā)電機組應(yīng)采用電源中性點直接接地的三相五線制供電系統(tǒng)，實現(xiàn)了“移動式發(fā)電機供電的用電設(shè)備，其金屬外殼或底座應(yīng)與發(fā)電機電源的接地裝置有可靠的電氣連接”。

根據(jù)豐滿大壩接地系統(tǒng)新的設(shè)計理念：采用Φ180 mm鍍銅圓鋼組成獨立的接地網(wǎng)，右岸上游庫區(qū)側(cè)設(shè)接地錨桿形成接地網(wǎng)格，整個大壩接地網(wǎng)隨著大壩混凝土澆筑施工進程不斷形成并與老壩接地系統(tǒng)實現(xiàn)了可靠連接。利用不斷形成的大壩鍍銅圓鋼組成的獨立接地網(wǎng)作為柴油發(fā)電機供電系統(tǒng)的重復(fù)接地網(wǎng)使用，將柴油發(fā)電機保護零PE線與大壩接地鍍銅圓鋼接地網(wǎng)鏈接，形成電源側(cè)重復(fù)接地，并將各二、三級配電箱PE排引入大壩接地鍍銅圓鋼接地網(wǎng)，作為中間和末端處重復(fù)接地，實現(xiàn)“TN系統(tǒng)中的保護零線除必須在配電室或總配電室箱處做重復(fù)接地外，還必須在配電系統(tǒng)的中間處和末端處做重復(fù)接地”。三級配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

自此，此柴油發(fā)電機工作站供電系統(tǒng)，形成了“發(fā)電機組電源中性點直接接地的獨立設(shè)置的TN-S接零保護系統(tǒng)”。

圖2　三級配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式示意圖（放射式配電）

（3）建立健全的發(fā)電機工作站管理制度，編制了有針對性的各種專項施工方案及應(yīng)急預(yù)案：《柴油發(fā)電機用電方案》、《發(fā)電機組裝、運輸專項施工方案》、《起重吊裝作業(yè)應(yīng)急預(yù)案》、《發(fā)電機工作站火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案》、《人身觸電處置應(yīng)急預(yù)案》。并且發(fā)電機工作站設(shè)置專人進行巡檢，工人上崗前經(jīng)過專業(yè)安全技術(shù)交底及安全知識考核，每天巡檢并填寫巡檢記錄，每周對巡檢記錄進行歸檔。巡檢及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并采取有效措施保證發(fā)電機工作站正常運行。

（4）經(jīng)過整體的改進后，為了驗證該獨立的發(fā)電機組中性點直接接地的TN-S接零保護系統(tǒng)，對帶電導(dǎo)體在發(fā)生對地故障所產(chǎn)生的剩余電流的保護功能，實現(xiàn)減少觸電危險，縮短故障時間，達到對人身保護的最終目的，對現(xiàn)場應(yīng)用效果進行了試驗。利用漏電電流測試儀，經(jīng)實際模擬接地短路試驗，現(xiàn)場配置的30 mA漏電保護器,實測動作電流10 mA正確動作跳閘。經(jīng)過試驗驗證：經(jīng)改進的柴油發(fā)電機工作站，通過現(xiàn)場科學配置，能夠有效的保證人身安全。

在2016年大壩外保溫標后期施工中，項目部新增購制封閉式可移動式柴油發(fā)電機，統(tǒng)一進行接地系統(tǒng)改進，實現(xiàn)了制式統(tǒng)一，移動更加方便快捷，使移動時間大大縮短（見圖3）。

圖3　輪式可移動發(fā)電機工作站

3　實施效果

（1）大壩保溫、壩體輔助防滲材料采購及施工工程機械用電量見表1：

表1　施工機械及用電量

（2）如果按業(yè)主提供的10 kV接口接入，施工單位自行到當?shù)仉娏Σ块T辦理用電接入手續(xù)，加之考慮線路壓降，需在大壩兩側(cè)設(shè)立2臺200 kVA箱式變壓器需投入80萬元，電纜電線增加（距離按1200m算）12萬元。增加投入92萬元。施工期增加電纜托架1 000 m約投入3萬元，不斷移動產(chǎn)生人工費（增加兩個專業(yè)電工，日工220元即220×105=2.31萬元）。總計增加投入97.31萬元。考慮應(yīng)供電部門要求，由專業(yè)化隊伍安裝所發(fā)生安裝費的增加，預(yù)計還要發(fā)生30萬。

（3）2016年度大壩外保溫、壩體輔助防滲材料采購及施工項目用施工供電電力實際固定投入見表2：

表2　施工項目電力實際固定投入

2016年大壩外保溫項目部施工供電系統(tǒng)共投入6臺敞開式柴油發(fā)電機，并擴建新增加2臺封閉式移動柴油發(fā)電機。發(fā)電機投入14.8萬元，電纜及電箱投入13.2萬元。2016年度施工期在7、8、9、10月份共計工作日為105 d，柴油費用總計為5.02萬元，完成施工面積3.76萬m2。投入運行維護人力4人，人工成本投入4.6萬元。后續(xù)如按2016年施工強度，僅需要考慮油耗和人工投入。

（4）實踐證明：2016年豐滿水電站全面治理（重建）工程大壩外保溫、壩體輔助防滲工程，通過實施本項技術(shù)管理創(chuàng)新，既滿足了現(xiàn)場的用電需要，保證了安全文明生產(chǎn)。又極大降低了用電成本，創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟效益。并對同類工程提供借鑒，有廣泛的社會效益。