隧道通風(fēng)立井井筒掘砌期間供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李吉滄 袁長(zhǎng)才

摘要： 隨著建井機(jī)械化程度的提高，建井用電設(shè)備的功率日益增大，建井期間的用電負(fù)荷逐漸升高，這些因素?zé)o疑給施工現(xiàn)場(chǎng)安全供電帶來(lái)了不利的影響。電力是不可缺少的動(dòng)力源，而井筒施工期間往往永久供電系統(tǒng)又未形成，為保證工程正常施工，須設(shè)置臨時(shí)供電系統(tǒng)。[1]本文主要闡述了井筒掘砌期間，施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)供電系統(tǒng)用電負(fù)荷計(jì)算，并以此為依據(jù)計(jì)算電纜截面、變壓器容量、電壓損失等。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電具有一定的指導(dǎo)作用。

Abstract： With the increase of mechanization of construction wells， the power of equipment for building wells is increasing day by day， and the electricity load during construction is gradually increasing. These factors undoubtedly have a negative impact on safe power supply at the construction site. Electric power is an indispensable power source， and permanent power supply systems are often not formed during wellbore construction. In order to ensure the normal construction of the project， provisional power supply system must be provided. [1] This paper mainly elaborated the calculation of the electric load of the temporary power supply system at the construction site during the wellbore excavation， and calculated the cable cross-section， transformer capacity， voltage loss and so on. It has a certain guiding role in the temporary use of electricity on the construction site.

關(guān)鍵詞： 供電系統(tǒng)；負(fù)荷計(jì)算；變電所

Key words： power supply system；load calculation；substation

中圖分類號(hào)：TM64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）16-0217-03

1 工程概況

南大梁高速公路華鎣山隧道2#豎井工程位于四川省達(dá)州市渠縣華鎣山4A級(jí)景區(qū)內(nèi)，豎井直徑8m，深335.608m。該井于2017年4月開(kāi)始建設(shè)，井筒于2017年11月到底。

2 施工供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

井筒掘砌期間，在井筒附近建臨時(shí)變電站，站內(nèi)安裝10kV-6kV-0.4kV型移動(dòng)式開(kāi)閉所一套，安裝 S11-2500/10型主變壓器2臺(tái)，1臺(tái)S9-1000/6型變壓器、1臺(tái)S11M-1000/6型變壓器，為地面用電設(shè)備提供380V/220V電源；井口安裝KBSG-T-315/6型變壓器2臺(tái)，其中1臺(tái)為井筒、井口動(dòng)力設(shè)備提供電源；1臺(tái)作為局扇專用變壓器。安裝KBSG2-T-630/6型變壓器1臺(tái)為臥泵提供電源。自業(yè)主10kV架空線終端桿上引下一路YJV22-3×35/10kV電纜至開(kāi)閉所作為電源進(jìn)線，井口安裝ZBX-4.0/127型照明信號(hào)綜合保護(hù)裝置供井下信號(hào)、照明用電。工程總裝機(jī)容量為3184kW。 因業(yè)主只提供了一路10kV架空線作為本工程的施工電源，施工過(guò)程中沒(méi)有備用電源，為防止緊急情況下業(yè)主提供電源出現(xiàn)故障，在開(kāi)閉所旁合適的位置安設(shè)1臺(tái)為KHI400-150型（發(fā)出電壓380V）柴油發(fā)電機(jī)組，在緊急情況下給局部通風(fēng)機(jī)和安全梯提供保安電源；柴油發(fā)電機(jī)組必須每天進(jìn)行啟動(dòng)試驗(yàn)，確保機(jī)組處于完好狀態(tài)，并須做好試驗(yàn)記錄。

2.1 10kV高壓供電系統(tǒng)（10kV進(jìn)線綜合保護(hù)參數(shù)計(jì)算

由于施工設(shè)備的電壓等級(jí)為10kV-6kV 6kV-660V/380/220V，所以在不考慮變壓器熱損耗和線路損耗的情況下（提高功率因數(shù)，降低損耗），10kV變壓器的使用功率即為現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷所消耗的總功率，由表井筒施工負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表可以看出補(bǔ)償后最大負(fù)荷為1880kVA。

①10kV電源1# 進(jìn)線保護(hù)（101柜）CT-400/5=80的整定。

1）最大運(yùn)行電流計(jì)算SMAX=×10×IMAX

即：1880=1.732×10×IMAX

最大運(yùn)行電流IMAX=108.6A。

2）最大啟動(dòng)電流IQ=4IMAX

IQ=4×108.6=434.4A

3）10kV電源1# 進(jìn)線保護(hù)（101柜）， CT-400/5=80。

過(guò)流：Iglz=（108.6÷80）×1.25=1.69A 過(guò)流時(shí)間整定0.5s。

速斷：Isdz=1.69×6=10.14A，速斷整定時(shí)間0s。

整定依據(jù)：根據(jù)工廠配電設(shè)計(jì)手冊(cè)，過(guò)流整定為額定電流的1.2～1.5倍，時(shí)間整定為0-5s 速斷整定為過(guò)流整定的4-8倍，速斷時(shí)間為0-100ms。

②功率因數(shù)改善。

由負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表可知，總功率因數(shù)低于0.9，采用開(kāi)閉所內(nèi)6kV母線上內(nèi)置的電容補(bǔ)償器，電容器柜選用BWF型，總?cè)萘繛?50kvar，施工期間根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)補(bǔ)償提高功率因數(shù)。

2.2 開(kāi)閉所進(jìn)線電纜選擇

①按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面。

Sj=Ig/Jj=108.6/2.5=43.4mm2

由于年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)小于3000h，選用交聯(lián)聚氯乙烯銅芯電力電纜，經(jīng)濟(jì)電流密度為Ij=2.5A/mm2 ；進(jìn)線電纜選用MYJV22-3×35/10kV交聯(lián)聚氯乙烯電力電纜一趟。

②按長(zhǎng)時(shí)允許電流載流量校驗(yàn)。

該電纜工作溫度為80℃、環(huán)境溫度為25℃時(shí)的長(zhǎng)時(shí)載流量為150A>1880/（10×1.732）=108.5A，符合要求。

③電壓損失校驗(yàn)。

高壓6KV配電線路允許電壓損失為5%，故：

U=10000×5%=500V

10.37V<500V， 故電壓損失符合要求。

ΔU-終端負(fù)荷電纜的電壓損失；

P-終端負(fù)荷的有用功率，kW；

L-線路長(zhǎng)度，m，進(jìn)線電纜長(zhǎng)度100m；

S-電纜截面，mm2；

U0-線路的額定電壓，kV；

D-電纜總線的導(dǎo)電率，銅導(dǎo)線工作溫度在80℃時(shí)，45.67，m/？贅·mm2。

2.3 變壓器選型計(jì)算

①高壓進(jìn)線變壓器。

根據(jù)處現(xiàn)有設(shè)備，選取S11-2500/10-6.3型變壓器2臺(tái)。

②低壓進(jìn)線變壓器。

根據(jù)處現(xiàn)有設(shè)備，選取S9-800/6-0.4kV型、S11-M-1000/6-0.4kV型變壓器各1臺(tái)。

3 電力負(fù)荷計(jì)算

電力負(fù)荷等級(jí)不同，對(duì)電源的要求就不同，對(duì)電源變壓器容量的要求也不同。合理的選擇各級(jí)變電所中的變壓器容量，主要電氣設(shè)備及供配電線路規(guī)格是保證供電系統(tǒng)安全可靠的重要前提。電力負(fù)荷計(jì)算的主要目的：①為建設(shè)項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)提供用電依據(jù)及技術(shù)數(shù)據(jù)。也為國(guó)家計(jì)劃用電及用電規(guī)劃提供依據(jù)。②計(jì)算負(fù)荷電流及視在功率，作為各級(jí)變電所、變壓器容量、臺(tái)數(shù)選擇的依據(jù)。[2] ③計(jì)算流過(guò)各主要電氣設(shè)備的負(fù)荷電流作為高、低壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器、熱繼電器、啟動(dòng)控制裝置等各種電器的選擇依據(jù)。④計(jì)算出流過(guò)各條線路的負(fù)荷電流，作為高、低壓母線、電線、電纜等線路截面的選擇依據(jù)。⑤計(jì)算出無(wú)功功率，作為提高供電系統(tǒng)功率因數(shù)，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，確定補(bǔ)償容量的依據(jù)。⑥復(fù)查運(yùn)行中的電氣設(shè)備的安全程度，為調(diào)查運(yùn)行事故的隱患提供依據(jù)。⑦按用電單位及區(qū)段進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，為確定負(fù)荷中心和變電所供電半徑提供依據(jù)。[3]

4 供電系統(tǒng)圖

供電系統(tǒng)如圖1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

供電系統(tǒng)為工程施工的安全、進(jìn)度、質(zhì)量、動(dòng)力、排水照明等提供了保障，所以供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是工程項(xiàng)目順利施工的重中之重，我處供電系統(tǒng)建立在幾十年立井施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照《簡(jiǎn)明建井工程手冊(cè)》的供電負(fù)荷計(jì)算方法，嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》中對(duì)供電系統(tǒng)的要求，盡量利用單位自有供電設(shè)備，保證了供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、高效、安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]王煥霞，程山.井筒施工臨時(shí)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺談[C]// 2008全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議，2008.

[2]顧永輝，范廷瓚.煤礦電工手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社，1997.

[3]AQ1083-2011，煤礦建設(shè)安全規(guī)范[S].