于方，李春青

（中交水利水電建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315200）

掘進(jìn)機(jī)作為隧洞工程中的一個(gè)重要機(jī)械設(shè)備，擔(dān)負(fù)著隧洞開(kāi)挖處理的重要功能，工區(qū)供電可靠性是工程的重要基礎(chǔ)，本文依托貴陽(yáng)花溪輸水隧洞工程，對(duì)隧洞掘進(jìn)設(shè)備及隧洞臨時(shí)供電進(jìn)行研究，重點(diǎn)闡述隧洞掘進(jìn)機(jī)的供電變壓器選型及供電設(shè)計(jì)中的保護(hù)措施。

1 工程概況

花溪水庫(kù)至南郊、中曹水廠(chǎng)輸水工程是以輸水為主的中型水利工程，工程建設(shè)地點(diǎn)為貴陽(yáng)市花溪區(qū)、經(jīng)開(kāi)區(qū)、南明區(qū)。由花溪水庫(kù)至南郊水廠(chǎng)輸水工程、花溪水庫(kù)至中曹水廠(chǎng)輸水工程組成，本標(biāo)段隧洞總長(zhǎng)度5.78km，由花溪水庫(kù)取水后由北向南，經(jīng)過(guò)金竹互通、甲秀南路，在金竹立交附近設(shè)置分水口，分開(kāi)后，一支經(jīng)花南隧洞往南方向接南郊水廠(chǎng)，一支經(jīng)花中隧洞往東方向接中曹水廠(chǎng)（圖1）。

圖1 施工平面圖

2 掘進(jìn)機(jī)設(shè)備資料

該掘進(jìn)機(jī)（圖2）為徐工集團(tuán)出品，整機(jī)功率為387kw，額定電流400A其中切割電機(jī)功率為230kW，額定電流141.6/105.5（A），油泵電機(jī)功率110kW，額定電流67.6/117（A）二運(yùn)電機(jī)15kW，額定電流31.6（A），設(shè)備額定電壓為1140V。

圖2 掘進(jìn)機(jī)

3 負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇

3.1 設(shè)計(jì)原則

掘進(jìn)機(jī)及隧洞臨時(shí)用電供電設(shè)計(jì)依據(jù)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則，以滿(mǎn)足需求為導(dǎo)向，為建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、信息暢通的配電為目的：（1）提高供電能力，滿(mǎn)足用電增長(zhǎng)需求，逐步提高電能質(zhì)量；（2）提高供電可靠性和供電安全保障能力；（3）提高設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 接線(xiàn)方式

本工程接線(xiàn)均為單輻射線(xiàn)路，對(duì)施工場(chǎng)地專(zhuān)變供電。

3.3 負(fù)荷容量的確定

進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)須將用電設(shè)備按性質(zhì)分不同用電設(shè)備組，然后確定負(fù)荷容量，對(duì)不同負(fù)載持續(xù)率下的額定容量，應(yīng)換算為統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率，即負(fù)載功率P。

隧洞臨時(shí)供電，包括動(dòng)力用電和照明用電，在計(jì)算用電量是，考慮下列幾點(diǎn)：（1）全工區(qū)使用的電動(dòng)力機(jī)械設(shè)備，電氣工具和照明的用電數(shù)量；（2）施工總進(jìn)度計(jì)劃中，施工高峰階段同時(shí)用電的機(jī)械設(shè)備最高數(shù)量。（3）各種電力機(jī)械設(shè)備在工作中的利用情況。

計(jì)算公式如下：

式中，P為計(jì)算用電量（kW），即供電設(shè)備總功率；Pc為全部施工動(dòng)力用電設(shè)備額定用電量之和；Pa為室內(nèi)照明設(shè)備額定用電量之和；Pb為室外照明設(shè)備額定用電量之和；K1為全部施工用電設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)：總數(shù)10臺(tái)以?xún)?nèi)取0.75，10～30臺(tái)取0.7,30臺(tái)以上取0.6；K2為室內(nèi)照明設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)，取0.8；K3為室外照明設(shè)備同時(shí)使用系數(shù)，取1.0。

綜合考慮施工用電約占總用電量90%，室內(nèi)外照明約占總用電量10%，則有

3.4 花南隧洞位置變壓器計(jì)算

3.4.1 主要用電設(shè)備及功率

本處變壓器主要承擔(dān)花南隧洞出口工程范圍內(nèi)，生產(chǎn)用電及場(chǎng)內(nèi)隊(duì)伍生活用電，主要設(shè)備表如表1。

3.4.2 用電負(fù)荷計(jì)算

3.4.3 變壓器容量計(jì)算

根據(jù)以上的施工機(jī)械用電負(fù)荷，進(jìn)行變壓器容量計(jì)算，變壓器容量計(jì)算公式如下：

式中，P0為變壓器容量（kVA）；1.05為功率損失系數(shù)；Cosφ為用電設(shè)備功率因數(shù)，一般建筑工地取0.75。

表1

經(jīng)計(jì)算得

P0＝ 1.4×662.53 ＝ 927.54（kVA）

根據(jù)計(jì)算所得

在花南隧洞位置設(shè)置1臺(tái)630kVA變壓器加1臺(tái)500kVA變壓器。

4 隧洞配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 配電線(xiàn)路，電纜選擇

根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算選擇導(dǎo)線(xiàn)截面：

式中，Iz為允許電流；P為用電負(fù)荷功率；Uc為工作電壓；cosφ為功率因數(shù)。

根據(jù)本標(biāo)段變壓器容量和計(jì)算電流確定的本標(biāo)段導(dǎo)線(xiàn)及電纜如下：花南隧洞變壓器容量為1130kVA，計(jì)算電流為65.2A，根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)載流表及南網(wǎng)最低導(dǎo)線(xiàn)截面選擇要求，考慮導(dǎo)線(xiàn)的一定裕量和負(fù)荷的特殊性，電纜采用YJV22-8.7/15kV-3×70能滿(mǎn)足要求。表2為各截面的電纜長(zhǎng)期允許載流量。

表2

4.2 配電裝置設(shè)計(jì)，電器選擇

為貫徹國(guó)家節(jié)能降耗要求，降低運(yùn)行損耗，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本項(xiàng)目工程將采用S11系列變壓器。

根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇娋指邏汗╇姺桨?，本工程采用高供高?jì)的計(jì)量方式，計(jì)量點(diǎn)安裝新建戶(hù)外開(kāi)關(guān)箱計(jì)量柜內(nèi) CT:100/5A 0.2S級(jí) PT:10/0.1kV 0.2級(jí) 安裝三相多功能電能表3×100V 1(10)表計(jì)一塊，并安裝負(fù)荷控制終端一套（表3）。

4.3 防雷、接地裝置

（1）防雷。根據(jù)10KV及以下線(xiàn)路防雷要求，在新建戶(hù)外開(kāi)關(guān)箱、箱變高低壓側(cè)均安裝避雷器，箱變接地電阻不應(yīng)大于4Ω，重復(fù)接地電阻不應(yīng)大于30Ω。

（2）接地。在配電變壓器側(cè)安裝接地裝置，接地裝置采用-50×5×6000扁鐵淺埋放射式，水平敷設(shè)，山體埋深為0.6米，耕地埋深0.8米，施工時(shí)要確保箱變接地質(zhì)量，接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足表4要求。

表3 部分電氣設(shè)備選擇表

表4 接地電阻一覽表

4.4 安健環(huán)設(shè)施裝設(shè)

本工程安健環(huán)實(shí)施按照同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入使用的原則進(jìn)行配置，執(zhí)行采用中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司2015年23號(hào)文件《配電網(wǎng)安全設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》制作方案，進(jìn)行安健環(huán)設(shè)施命名編號(hào)。

4.5 供電原理圖（圖3～7）

圖3 高壓系統(tǒng)接入方式圖

5 注意事項(xiàng)

（1）施工工程中應(yīng)執(zhí)行國(guó)際相關(guān)的施工和驗(yàn)收規(guī)范。

圖4 一次主接線(xiàn)圖

（2）所有設(shè)備外殼、預(yù)埋件等均須按要求接地，應(yīng)有兩點(diǎn)以上與主接地網(wǎng)連接。接地引線(xiàn)要求刷二層防銹漆和一層黑漆。

（3）低壓配電系統(tǒng)采用TN-S接地系統(tǒng)，配電系統(tǒng)低壓進(jìn)線(xiàn)采用三相五線(xiàn)制，N線(xiàn)、PE線(xiàn)應(yīng)嚴(yán)格區(qū)別，不得錯(cuò)接。

（4）作好設(shè)備相序識(shí)別標(biāo)識(shí)，在設(shè)備上均設(shè)“高壓危險(xiǎn)”或“有電危險(xiǎn)”標(biāo)示牌。

（5）本工程電纜使用市政管道敷設(shè)。如市政電纜井發(fā)現(xiàn)破損及施工過(guò)程中產(chǎn)生破損，市政電纜井不符合市政電纜井相關(guān)規(guī)程規(guī)范，需將市政電纜井恢復(fù)，恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)符合市政電纜井相關(guān)規(guī)程規(guī)范。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，結(jié)合隧洞工程供電設(shè)計(jì)，臨時(shí)用電作為工程生產(chǎn)中的重要基礎(chǔ)，供電的可靠，經(jīng)濟(jì)，安全都是供電設(shè)計(jì)中的重要依據(jù)，如何做好用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算，線(xiàn)纜，變壓器的合理選型。防雷，以及線(xiàn)路的合理經(jīng)濟(jì)規(guī)劃是我們最終的目的。

圖5 戶(hù)外開(kāi)關(guān)箱配置圖

圖6 500kVA箱式變壓器高低壓系統(tǒng)配置圖

圖7 630kVA箱式變壓器高低壓系統(tǒng)配置圖