高速公路施工縱向用電專線的應(yīng)用探討

陸 嚴

(廣西八桂工程監(jiān)理咨詢有限公司,廣西 南寧 530021)

0 引言

高速公路的建設(shè)實施,一般具有線路和工期長、工點分布多、人材機資源投入大、場地地形不佳和野外作業(yè)條件惡劣等特點。施工臨用電是施工生產(chǎn)保障與安全管控要點之一。駐地臨建和大型場站設(shè)施的集中建設(shè)以及標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、橋涵與隧道施工等所需設(shè)備設(shè)施用電負荷大,需要根據(jù)施工進度部署、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境條件選擇合適的供配電方式,解決用電供能不足、不穩(wěn)定、故障檢修過多和用電安全隱患整治等帶來的制約干擾。

1 施工縱向用電專線應(yīng)用背景

廣州從化至清遠連州高速公路(以下簡稱廣連高速公路)是廣東省的重點建設(shè)項目,線路全長213 km,主線按雙向六車道設(shè)計,總投資約為330億元。廣連高速公路土建TJ02標(biāo),起止樁號為K19+866.958～K48+090,合同價約為28.7億元。標(biāo)段長度為28.223 km,橋隧比為47.1%,特大橋2 座、大橋8 座、中小橋13 座,涵洞通道73 座,土石方1 635×104m3,服務(wù)區(qū)1 處,停車區(qū)1 處,樞紐互通2 處,一般互通3 處。沿線設(shè)預(yù)制梁場4 處、小構(gòu)件預(yù)制場2 處、拌和站4 處、碎石加工場4 處、項目駐地4 處、工地試驗室2 處。累計投入塔吊12 臺、架橋機6 臺、龍門吊32 臺、掛籃6 套等各類設(shè)備。

該標(biāo)段跨越廣州、清遠兩市特別是受廣州市行政管轄輻射的影響,用地、動火、涉電、涉管、涉路、涉林等許可與報備較多且受嚴控態(tài)勢。沿線企業(yè)工廠、農(nóng)林農(nóng)地、路網(wǎng)電網(wǎng)水域、西氣東輸與石油管道、國防電纜等分布較多,企業(yè)與居民的社會認知水平較高,對經(jīng)濟生產(chǎn)建設(shè)乃至工程建設(shè)不良行為的監(jiān)督與舉報投訴的積極性較高,涉及的行政和民事問題較多。駐地、拌和站、鋼筋場、預(yù)制場等基本設(shè)在項目紅線內(nèi)或沿線側(cè),遠離市區(qū)和人員密集區(qū)。施工用電量大,市電供應(yīng)或自配大型發(fā)電機組很難從根本上全部解決用電高峰需求和持續(xù)穩(wěn)定性。

在此背景下,通過設(shè)計并建設(shè)一條高壓專線供應(yīng)沿線土建工程施工用電,確保施工生產(chǎn)用電的穩(wěn)定。

2 施工縱向用電專線應(yīng)用技術(shù)分析

2.1 施工縱向用電專線總體設(shè)計思路

總體設(shè)計思路是沿線設(shè)計并施工部署一條10 kV高壓主線供沿線施工使用,按屬地供電局的管理要求布設(shè)到現(xiàn)場指定位置,主線與各用電點距離為100～300 m。主要用電點從高壓專線電桿接出并安裝變壓器進行降壓、以低壓支線方式分別接入駐地、場站、橋涵施工工點等主要用電點,其他用電相對較小的工點則就近從低壓支線接電或自配小型發(fā)電機供電。

2.2 主要用電點及用電設(shè)備配設(shè)

清遠段擬設(shè)17個主要用電點,廣州段擬設(shè)15個主要用電點。

2.2.1 駐地用電設(shè)備

以電子顯示屏、辦公電腦、電風(fēng)扇、空調(diào)、冰箱、飲水機、排煙機、抽風(fēng)機、燒水與熱水器、飯?zhí)谜糁笤O(shè)備、車輛充電樁、高壓水泵、辦公及生活照明等為主,單個設(shè)備功率較小但數(shù)量眾多。

2.2.2 攪拌站和工地試驗室用電設(shè)備

以混凝土攪拌站大型成套設(shè)備設(shè)施、工地試驗室試驗儀器設(shè)備、高壓水泵、施工及辦公照明等為主,大型成套設(shè)備設(shè)施組合用電功率大。

2.2.3 預(yù)制場、鋼筋加工場用電設(shè)備

以龍門吊、空壓機、高壓水泵、鋼筋加工設(shè)備、電焊機、澆筑振動設(shè)備、張拉壓漿設(shè)備、施工照明等為主,設(shè)備用電功率較大耗電較多。

2.2.4 碎石加工場用電設(shè)備

以破碎機、振動篩、制砂機、電焊機、維修車間、施工照明等為主,設(shè)備用電功率較大耗電較多。

2.2.5 橋涵施工工點用電設(shè)備

以沖孔樁機、空壓機、高壓水泵、鋼筋加工設(shè)備、電焊機、澆筑振動設(shè)備、墩柱模板平臺一體化頂升設(shè)備、塔吊、架橋機、掛籃設(shè)備、施工照明等為主,設(shè)備用電功率較大耗電較多。

2.3 主要用電點變壓器容量計算和配置

單個用電點設(shè)備總用電量的簡化計算采用以下公式:

(1)

式中:Si——某用電點供電設(shè)備總需要容量;

P1——電動機額定功率容量;

∑P1——全部電動機額定總量之和;

S2——電焊機額定容量;

S3——室內(nèi)照明和電熱設(shè)備容量;

S4——室外照明設(shè)備容量;

1.05——功率損失系數(shù);

cosδ——用電設(shè)備平均功率因數(shù),建筑工地一般取0.75;

K1——電動機同時系數(shù),一般10臺以下取0.75,10～30臺取0.7,30臺以上取0.6;

K2——電焊機同時系數(shù),一般10臺以下取0.7,10臺以上取0.6;

K3——室內(nèi)照明系數(shù),取1.0;

K4——室外施工用電系數(shù),取0.8。

通過計算單個用電點設(shè)備功率容量、匯總求和單個用電點的總用電量后,再取1.05倍的用電備用系數(shù)進行修正,以此類推計算得到各個主要用電點的變壓器容量需求。

根據(jù)屬地供電部門的規(guī)定,變壓器容量在500 kVA內(nèi),可用抬架式放置即兩根電桿中間架一平臺放置;>500 kVA的,應(yīng)使用箱式變壓器。抬架式變壓器安裝較簡單、工期短、成本低。在滿足用電負荷的前提下,主要用電點每臺變壓器容量一般控制在500 kVA內(nèi)、超過該容量則優(yōu)先采取增加變壓器數(shù)量進行組合配置。如變壓器需求容量為465 kVA,配置一個500 kVA變壓器;變壓器需求容量為771 kVA,則配置500 kVA和315 kVA變壓器各一個。清遠段配設(shè)630 kVA變壓器1臺、500 kVA變壓器20臺、400 kVA變壓器1臺、315 kVA變壓器8臺、200 kVA變壓器1臺;從化段配設(shè)800 kVA變壓器3臺、500 kVA變壓器12臺、315 kVA變壓器1臺。

2.4 線路電纜選型和電氣配置

根據(jù)不同用電設(shè)備負荷和各級配電箱的負荷要求,計算一級供電每段工作線路電流大小并查表配置電纜線大小規(guī)格。電纜線以鋁芯材質(zhì)為主,電纜的線型考慮發(fā)熱系數(shù)的修正,每段長度相對較短則不考慮電降壓影響。一級配電,以電纜線明敷設(shè)為主、過路段埋地敷設(shè)為輔。變壓器一級配電后,電纜線埋地敷設(shè)到二級配電箱,過路段根據(jù)實際情況架空或埋地,埋地深度≥70 cm。每一層級的配電柜或電箱均按規(guī)定設(shè)置相應(yīng)的隔離、短路、漏電開關(guān)等電氣保護裝置,滿足線路安全用電要求。

以積余大橋1#500 kVA變壓器供電線路為例,施工區(qū)域供配電布局如圖1所示,所需主要材料配置如表1所列。不同用電負荷的線路和電氣配置根據(jù)實際情況配設(shè),均有所不同。

圖1 施工區(qū)域供配電布局簡圖

表1 積余大橋1#500 kVA變壓器供電線路所需材料配置一覽表

2.5 電氣安全技術(shù)防范措施要點[1-3]

(1)變壓器和供電柜:專項設(shè)計專項配置。

(2)一級配電箱、二級配電箱配設(shè)。一級配電箱主要選用TMY6.3×80的母線排分別并聯(lián)3組漏電斷路器作為主供電回路,根據(jù)電流大小配置合適的漏電保護器。二級配電箱選用TMY5×40的母線排分別并聯(lián)3組斷路器。一級配電箱每個回路裝配一套電能表,二級配電箱進線端裝配電能表,當(dāng)設(shè)電流互感器時的二次回路須與保護零線有一個連接線點且嚴禁斷開電路。漏電保護器額定漏電動作電流應(yīng)>30 mA、動作時間應(yīng)≤0.1 s。

(3)三級配電箱及設(shè)備專用開關(guān)配設(shè)。三級配電箱分設(shè)動力箱和照明箱,每臺設(shè)備設(shè)專用開關(guān)(箱),實行“一機一閘一漏一箱”。使用移動式開關(guān)箱時,要求應(yīng)置于牢固的支架上,不得隨意拖拉。金屬板與配電箱箱體作電氣連接,對用電設(shè)備電纜采取橡膠護套軟電纜進行防護。配電箱和開關(guān)箱的結(jié)構(gòu)材質(zhì)和安裝支撐件要求具有一定強度,且防雨防塵耐銹。

(4)保護接地。對供配電線路系統(tǒng)和攪拌站、鋼筋場、塔吊、龍門吊、備用發(fā)電機組等主要大型設(shè)備設(shè)施,按照要求設(shè)置保護接地,接地電阻應(yīng)≤4 Ω。

(5)保護接零。主要采用三相五線制TN-S系統(tǒng),電氣安全性相對高。要求PE線一般不許斷線,在供電末端將PE線重復(fù)接地。

(6)漏電保護。施工現(xiàn)場的總配電箱至開關(guān)箱應(yīng)設(shè)至少兩級漏電保護器,具備分級保護的功能。

(7)防雷措施。考慮項目沿線強雷區(qū)的影響,高于15 m以上孤立高聳建筑物按第三類防雷建筑物要求采取防雷接地措施。高壓架空主線路及變壓器高低壓兩側(cè)均裝設(shè)避雷器,攪拌站罐頂裝設(shè)避雷針,罐體連接引線與防雷接地體連成一體,接地電阻應(yīng)≤4 Ω。

(8)電氣火災(zāi)防范措施。主要做好日常施工臨用電巡查和檢修維護,規(guī)范用電作業(yè)許可和工藝操作,關(guān)注森林火災(zāi)和高溫雷雨天氣對電氣消防的潛在隱患。

3 施工縱向用電專線應(yīng)用的安全管理要點[4]

施工縱向用電專線和現(xiàn)場臨用電應(yīng)用涉及組織策劃、作業(yè)許可與資質(zhì)報備、線路方案設(shè)計與建設(shè)實施、日常安全巡查與維護責(zé)任等安全管理事項。

(1)線路區(qū)域以高山密林為主,跨越農(nóng)林農(nóng)地、河流村道等,森林消防、用地許可、跨線占線等施工督查嚴格,電桿電線的架設(shè)難度較高、協(xié)調(diào)工作量較大。

(2)橋涵施工工點多,樁基、塔吊、電焊機等施工機械數(shù)量多;預(yù)制梁場、鋼筋加工場、碎石加工場等場站大型設(shè)備設(shè)施、架橋機和龍門吊等起重設(shè)備耗電大,對供電電源的選點和電纜電線的鋪設(shè)要合理安全、規(guī)范有序。

(3)雨季汛期期間,施工基坑與低洼區(qū)、作業(yè)梯籠與支架基礎(chǔ)、駐地與場站等排水不佳易積水積泥、淹埋電纜或用電設(shè)備。項目所屬廣州從化區(qū)、清遠清城區(qū)等均屬于強雷電極易易發(fā)區(qū),對電氣防水絕緣、漏電保護、防雷技術(shù)措施的安全可靠性要求高。

(4)結(jié)合項目建設(shè)要求,施工標(biāo)段進行組織策劃,確定施工臨用電建設(shè)實施方式,進行工程量和造價估預(yù)算、分包洽談等。

(5)施工標(biāo)段結(jié)合總體施工組織設(shè)計和大臨設(shè)施建設(shè)、主要施工工點等布局情況,進行沿線線路初步調(diào)查、規(guī)劃和資料準(zhǔn)備工作。

(6)選擇并委托專業(yè)作業(yè)隊伍編制臨時用電施工專項方案,完善專項方案和分包隊伍資質(zhì)的相關(guān)審核、審批、報備流程。

(7)施工縱向用電專線的建設(shè)實施與拆除恢復(fù)或移交,需統(tǒng)籌規(guī)劃和設(shè)計,結(jié)合駐地與場站建設(shè)、現(xiàn)場橋涵施工工點作業(yè)進度情況分步驟、分區(qū)域推進用電線路的架設(shè)。

(8)施工前,參照危險性較大分部分項工程開工前安全生產(chǎn)條件核查的要求,總監(jiān)辦應(yīng)督促施工標(biāo)段完善風(fēng)險辨識管控和應(yīng)急預(yù)案措施、方案技術(shù)交底、隊伍教育培訓(xùn)、作業(yè)人員資質(zhì)與機械設(shè)備復(fù)核、取得相關(guān)作業(yè)許可手續(xù)等。

(9)各個用電點的供配電系統(tǒng)建設(shè)完成后,應(yīng)經(jīng)過施工標(biāo)段機務(wù)、工程、安全部以及總監(jiān)辦安全部等的檢查確認。

(10)從施工臨用電的電氣安全性、調(diào)度維修和現(xiàn)場作業(yè)隊伍的使用角度出發(fā),對施工縱向用電專線和三級配電設(shè)施實施分級分區(qū)管理,如圖2所示。預(yù)制梁場、鋼筋加工場、橋涵現(xiàn)場工點等現(xiàn)場作業(yè)隊伍一般負責(zé)用電設(shè)備至二級配電箱出線端的管理維護;施工標(biāo)段項目本部或分部工區(qū)、主要用電工點的項目區(qū)域?qū)Ｂ氹姽ひ话阖撠?zé)二級配電箱進線端至一級配電箱出線端的管理維護;對項目自配的大型發(fā)電機組、項目駐地內(nèi)的線路系統(tǒng),仍由項目區(qū)域?qū)Ｂ氹姽へ撠?zé);專線隊伍一般負責(zé)高壓專線、低壓支線至二級配電箱進線端的管理維護。

圖2 臨用電分區(qū)層級管理示意圖

(11)做好變壓器、線路線纜和配電箱的日常運行檢修制度,落實動火作業(yè)許可、協(xié)調(diào)溝通和現(xiàn)場督查指揮,將供電專線建設(shè)與實施情況納入施工標(biāo)段和總監(jiān)辦的日常安全巡查事項,督促及時進行電氣裝置和用電設(shè)備的停電清掃、維護保養(yǎng)和隱患排查處置。

4 結(jié)語

通過設(shè)計并建設(shè)一條高壓專線供沿線施工使用,借助電力作業(yè)隊伍的專業(yè)技術(shù)力量并在變壓器高低壓側(cè)管理的基礎(chǔ)上擴大一、二級供電的層級管理與維護,有效解決高速公路施工現(xiàn)場私自亂接亂搭、敷設(shè)不規(guī)范、用電隱患問題多、現(xiàn)場班組違規(guī)違章用電等問題,確保施工用電的持續(xù)穩(wěn)定和安全高效,很好地起到了“施工縱向交通便道”電路暢通和電路安全的作用。