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摘要：标段隧洞总长3039m，只能由支洞进洞后向上、下游施工，支洞长度551m。支洞进入主洞后向上游掘进1750m、向下游掘进2089m。单向掘进长度较长，施工供电是本工程顺利实施的必要条件。经计算本工程采取高压进洞方案。
Abstract: the section of tunnel length 3039m, only by a hole into the hole to downstream, construction, tunnel length 551m. A hole into the hole after the upstream, downstream to 2089m 1750m tunneling excavation. Unidirectional driving length is longer, the smooth implementation of engineering construction of power supply is a necessary condition. Through calculation, the project adopts the high pressure inlet scheme.
关键词：长隧洞施工用电方案设计
Key words: long tunnel construction electricity design
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1、概述
1.1工程概况
该工程为隧洞工程，标段隧洞长度3839m，隧洞为无压隧洞，马蹄型断面，成洞洞径为6.0m。
受总体施工条件影响，施工只能由支洞进洞后向上、下游施工。支洞长度551m。根据支洞所处位置，支洞进入主洞后向上游掘进1750m、向下游掘进2089m。
隧洞洞内掘进示意图：
1.2现场供电条件
距支洞口距离150m处业主提供2×315 kVA箱式变压器。
1.3主要施工方法
在支洞口建立HZS50型拌和站，供整个隧洞施工期的混凝土拌制。
支洞开挖施工时在洞口布置23.6m3/min电动空压机2台供洞内施工用风，支洞开挖完成后向主洞下游工作面供风，另增加两台23.6m3/min电动空压机2台向上游工作面供风。为保证风压，主洞开挖一定的长度后空压机进洞（随变压器进洞）。供风管路主管采用Φ110的钢管引至施工用风工作面的分风器，再用Φ70的黑胶管引至各个用风设备。
隧洞施工采用正压式通风技术通风排烟。同时为保证有足够风量到达工作面，并在出风口保持一定的风速，拟在支洞洞口布置2台轴流式风机SDF(B)-NO11（2×55kW）供支洞开挖和主洞上游工作面施工用风，主洞下游工作面施工时增加2台轴流式风机SDF(B)-NO13（2×75kW），分别连接Φ1200mm柔性风管向主洞上、下游独立供风。
隧洞Ⅴ类围岩采用全断面预留核心土环形开挖，Ⅳ、Ⅲ类围岩采用全断面一次开挖。开挖采用手风钻造孔，采用ZL30侧翻装载机装渣，15T自卸汽车运输至指定的弃渣场，160推土机平渣。
混凝土衬砌待隧洞开挖与支护完成后，先期进行边顶拱衬砌混凝土施工，二期进行隧洞的底板混凝土浇筑，计划由上、下游方向向支洞洞方向衬砌。衬砌采用定型的钢模台车，HBT-60型混凝土泵送入仓。
2、施工用电方案
施工用电由业主现场提供的箱式变压器接引，线路采用380V/220V三相五线制配电。
（1）计划隧洞施工单程长度超过1.2km的作业面（长度含支洞），考虑将高压引入洞内，满足空压机洞内用电、照明、支护及以及混凝土泵车用电，确保电压降符合规范要求。
（2）进洞口业主已布置2×315箱式变，其中分一台环网式、一台终端式，进洞的箱变采用终端式箱变。
（3）各支洞进入主洞后将分成两个作业面，分别向上游、下游掘进，原设置的洞外2×315KVA箱变不能满足洞内用电负荷容量，计划增加供电容量，增加容量的大小取决于单面作业长度、洞内排水量。
（4）保安电源
保安电源的配置主要考虑洞内照明，一般配置在洞外口，以供洞内照明、洞外搅拌机、生活用电。柴油发电机输出总回路采用CRQX5-630双电源自动切换箱与箱变连接，可有效防止误操作，防止与电网冲击。
（5）施工安全技术保证
依据《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）有关规定，本工程采用三级配电系统，采用TN-S接零保护系统，采用二级漏电保护系统。
（6）洞内照明采取隔离变降压至36V安全电压供电。
3、施工供电设计
3.1施工供电负荷统计
根据本工程的施工方案，支洞（一期）开挖施工的主要设备见表1，进入主洞（二期）施工后增加的主要设备见表2。
表1 支洞（一期）施工用电设备统计表
表2主洞（二期）施工用电增加設备统计表
3.2施工总同时负荷计算
一期：P1=0.95（0.65×391.5+0.6×110+0.8×73+0.5×102.4+1.0×20）
=0.95（254.5+66+58.4+51.2+20）
=427.6kw
二期：P2=0.95（0.65×286.5+0.6×150+0.8×33+0.5×44+1.0×43）
=0.95（186.2+90+26.4+22+43）
=349.22kw
总容量：P1 +P2=427.6+349.22=776.82
3.3视在容量增加计算
S=SZ-SQ=776.82/0.8-630=341(Kva)
3.4结论
通过以上分析，增加一台400kvA箱式变可满足进主洞后二个作业面同时作业需要。
4、增容后施工供电方案
支洞施工时洞口的现有变压器能满足要求，计划新增容量的箱变先放在洞外，增强供风、排烟能力，待主洞向下游掘进到650m时，400KVA箱变进洞，同时进入2台空压机，待主洞向上游方向掘进到650m时，将315KVA箱变进洞，同时再进入2台空压机，这样能满足两个作业面同时施工。400KVA箱变选用环网式，可连接315KVA箱变。箱变布置洞内洞外布置详见如下示意图。
5、增容箱变及电缆设备选择计算
5.1箱式变压器选择YBM-10/0.4-400，技术参数见表3。
表3 变压器技术参数
5.2高压侧负荷开关选择
考虑将来高压电缆进洞内1.2km（含支洞长度），安全防护问题计划在箱变高压前配置柱上断路开关，根据变压器的容量选择ZW32-12/630柱上真空开关，技术参数见表4。
表4真空开关参数
5.3高压电缆选择计算
5.3.1计算条件
环境温度40℃
地埋+洞内架空
使用导线：交联聚乙烯绝缘：YTV22-8.7/10kv-3×95mm2
主进洞电缆负担400KVA、315KVA箱变容量。
5.3.2导线截面计算
①400KVA变压器高压侧额定电流23.09A，315KVA箱变一次额定电流18.19A，合計负荷电流41.28A，一般考虑电缆强度，选择3×95mm2电缆，其载流量为305A。
②截面验算
按允许工作电流验算
温度校正系数K1==0.953
敷设方式校正系数K2=0.7
K=K1×K2=0.953×0.7=0.667
Igmx≤K×IAZ
≤0.667×195
≤130（A）
③按允许电压降验算
△V%=5
ρ=0.02
L=1200m
S≥ Igmxρl
≥1.73×41.28×0.02×1200×1×5
≥85.7（mm2）
④短路热稳定验算
S≥I∞/Kc（mm2） I∞—稳态短路电流
≥1032× /65.4 Tg—短路时间
≥20.33（mm2）Kc—65.4
⑤按经济电流密度验算
年最大负荷利用小时取（3000-5000）小时，jJ=2.25
S≥Igmx/ jJ
≥41.28/2.25
≥18.34（mm2）
⑥结论：经验算3×95mm2电缆截面满足运行要求。
5. 4400KVA箱变低压负荷开关选择
①主刀开关按：1.3×In=1.3×575=747.5（A）
选择1000A
②主负荷开关按：1.6×In=1.6×575=920（A）
选择1000A
6、临时施工用电安全技术措施通用规定
6.1施工现场临时用电实行“三相五线制”、三级配电二级保护和“一机一闸一保险一箱”的规定，严禁用一个电器开关直接控制二台及二台以上用电设备。机械设备必须执行工作接地和重复接地的保护措施。手持电动工具都必须安装灵敏有效的漏电保护装置。安装、维修或者拆除临时用电工程，必须由电工完成。电工必须持证上岗，上岗前按规定穿戴个人防护用品。
6.2线路上禁止带负荷接电或断电，并严禁带电操作。严禁带负荷拉、合开关。停用设备应拉闸断电，锁好开关箱。移动用电设备必须切断电源，在一般情况下不许带电作业，带电作业要设监护人。配电盘或配电线路维修时，应挂停电标志牌。停、送电必须由专人负责。
6.3施工现场停电一小时以上时，应切断电源，锁好开关箱。线路停电工作时，应符合以下操作规定：
（1）切断有关电源，总配电箱应上锁并挂标示牌。
（2）验电时应佩戴绝缘手套，按电压等级使用验电器，在设备两侧各相或线路各相分别验电。
（3）验明设备或线路确认无电后，即将检修设备或线路做短路接地。
（4）装设接地线应由二人进行，先接接地端，后接导体端，拆除时顺序相反。拆、接时均应穿戴绝缘防护用品。
（5）设备或线路检修完毕，应全面检查确认无误后方可拆除临时短路接地线。
6.4用电设备除作保护接零或接地外，必须在设备负荷线的首端、分端或末端设置漏电保护装置。漏电保护装置装设位置、型式与主要特性参数选择必须适应施工现场的实际需要，打到二级保护。
6.5电气设备所用保险丝（片）的额定电流应与其符合容量相适应。禁止用其它金属线代替保险丝（片）。
6.6漏电保护器必须是国家定点生产厂或经过有关部门正式认可的产品。对新购置或搁置已久重新使用和使用一个月以上的漏电保护器应认真检验其特性，发现问题及时修理或更换。使用于潮湿场所的漏电保护器应采用防溅型产品。
7、安全用电管理措施
7.1项目部成立安全用电领导小组，由项目经理任组长，副经理、施工队长、设备管理员、安检员等为成员，有组织的开展安全用电管理工作。
7.2建立临时用电施工组织设计和安全用电技术措施的编制、审批制度，并建立相应的技术档案。
7.3建立技术交底制度。向专业电工、各类用电人员介绍临时用电施工组织设计和安全用电技术措施的总体示意图、技术内容和注意事项，并应在技术交底文字资料上履行交底人和被交底人的签字手续，注明交底日期。
7.4建立安全检测制度。从临时用电工程竣工开始，定期对临时用电工程进行检测，主要内容是：接地电阻值，电气设备绝缘电阻值，漏电保护器动作参数等，以监视临时用电工程是否安全可靠，并做好检测记录。
7.5建立电气维修制度。加强日常和定期维修工作，及时发现和消除隐患，并建立维修工作记录，记载维修时间、地点、设备、内容、技术措施、处理结果、维修人员、验收人员等。
7.6建立用电设施拆除制度。建筑工程竣工后，临时用电设施的拆除应有统一的组织和指挥，并须规定拆除时间、人员、程序、方法、注意事项和防护措施等。
7.7建立安全检查和评估制度。要按照JGJ59—99《建筑施工安全检查评分标准》定期对现场用电安全情况进行检查评估。
7.8建立安全用电责任制。对临时用电工程各部位的操作、监护、维修分片、分块、分机落实到人，并辅以必要的奖惩措施。
7.9建立安全教育和培训制度。定期对专业电工和各类用电人员进行用电安全教育。
Abstract: the section of tunnel length 3039m, only by a hole into the hole to downstream, construction, tunnel length 551m. A hole into the hole after the upstream, downstream to 2089m 1750m tunneling excavation. Unidirectional driving length is longer, the smooth implementation of engineering construction of power supply is a necessary condition. Through calculation, the project adopts the high pressure inlet scheme.
关键词：长隧洞施工用电方案设计
Key words: long tunnel construction electricity design
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1、概述
1.1工程概况
该工程为隧洞工程，标段隧洞长度3839m，隧洞为无压隧洞，马蹄型断面，成洞洞径为6.0m。
受总体施工条件影响，施工只能由支洞进洞后向上、下游施工。支洞长度551m。根据支洞所处位置，支洞进入主洞后向上游掘进1750m、向下游掘进2089m。
隧洞洞内掘进示意图：
1.2现场供电条件
距支洞口距离150m处业主提供2×315 kVA箱式变压器。
1.3主要施工方法
在支洞口建立HZS50型拌和站，供整个隧洞施工期的混凝土拌制。
支洞开挖施工时在洞口布置23.6m3/min电动空压机2台供洞内施工用风，支洞开挖完成后向主洞下游工作面供风，另增加两台23.6m3/min电动空压机2台向上游工作面供风。为保证风压，主洞开挖一定的长度后空压机进洞（随变压器进洞）。供风管路主管采用Φ110的钢管引至施工用风工作面的分风器，再用Φ70的黑胶管引至各个用风设备。
隧洞施工采用正压式通风技术通风排烟。同时为保证有足够风量到达工作面，并在出风口保持一定的风速，拟在支洞洞口布置2台轴流式风机SDF(B)-NO11（2×55kW）供支洞开挖和主洞上游工作面施工用风，主洞下游工作面施工时增加2台轴流式风机SDF(B)-NO13（2×75kW），分别连接Φ1200mm柔性风管向主洞上、下游独立供风。
隧洞Ⅴ类围岩采用全断面预留核心土环形开挖，Ⅳ、Ⅲ类围岩采用全断面一次开挖。开挖采用手风钻造孔，采用ZL30侧翻装载机装渣，15T自卸汽车运输至指定的弃渣场，160推土机平渣。
混凝土衬砌待隧洞开挖与支护完成后，先期进行边顶拱衬砌混凝土施工，二期进行隧洞的底板混凝土浇筑，计划由上、下游方向向支洞洞方向衬砌。衬砌采用定型的钢模台车，HBT-60型混凝土泵送入仓。
2、施工用电方案
施工用电由业主现场提供的箱式变压器接引，线路采用380V/220V三相五线制配电。
（1）计划隧洞施工单程长度超过1.2km的作业面（长度含支洞），考虑将高压引入洞内，满足空压机洞内用电、照明、支护及以及混凝土泵车用电，确保电压降符合规范要求。
（2）进洞口业主已布置2×315箱式变，其中分一台环网式、一台终端式，进洞的箱变采用终端式箱变。
（3）各支洞进入主洞后将分成两个作业面，分别向上游、下游掘进，原设置的洞外2×315KVA箱变不能满足洞内用电负荷容量，计划增加供电容量，增加容量的大小取决于单面作业长度、洞内排水量。
（4）保安电源
保安电源的配置主要考虑洞内照明，一般配置在洞外口，以供洞内照明、洞外搅拌机、生活用电。柴油发电机输出总回路采用CRQX5-630双电源自动切换箱与箱变连接，可有效防止误操作，防止与电网冲击。
（5）施工安全技术保证
依据《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）有关规定，本工程采用三级配电系统，采用TN-S接零保护系统，采用二级漏电保护系统。
（6）洞内照明采取隔离变降压至36V安全电压供电。
3、施工供电设计
3.1施工供电负荷统计
根据本工程的施工方案，支洞（一期）开挖施工的主要设备见表1，进入主洞（二期）施工后增加的主要设备见表2。
表1 支洞（一期）施工用电设备统计表
表2主洞（二期）施工用电增加設备统计表
3.2施工总同时负荷计算
一期：P1=0.95（0.65×391.5+0.6×110+0.8×73+0.5×102.4+1.0×20）
=0.95（254.5+66+58.4+51.2+20）
=427.6kw
二期：P2=0.95（0.65×286.5+0.6×150+0.8×33+0.5×44+1.0×43）
=0.95（186.2+90+26.4+22+43）
=349.22kw
总容量：P1 +P2=427.6+349.22=776.82
3.3视在容量增加计算
S=SZ-SQ=776.82/0.8-630=341(Kva)
3.4结论
通过以上分析，增加一台400kvA箱式变可满足进主洞后二个作业面同时作业需要。
4、增容后施工供电方案
支洞施工时洞口的现有变压器能满足要求，计划新增容量的箱变先放在洞外，增强供风、排烟能力，待主洞向下游掘进到650m时，400KVA箱变进洞，同时进入2台空压机，待主洞向上游方向掘进到650m时，将315KVA箱变进洞，同时再进入2台空压机，这样能满足两个作业面同时施工。400KVA箱变选用环网式，可连接315KVA箱变。箱变布置洞内洞外布置详见如下示意图。
5、增容箱变及电缆设备选择计算
5.1箱式变压器选择YBM-10/0.4-400，技术参数见表3。
表3 变压器技术参数
5.2高压侧负荷开关选择
考虑将来高压电缆进洞内1.2km（含支洞长度），安全防护问题计划在箱变高压前配置柱上断路开关，根据变压器的容量选择ZW32-12/630柱上真空开关，技术参数见表4。
表4真空开关参数
5.3高压电缆选择计算
5.3.1计算条件
环境温度40℃
地埋+洞内架空
使用导线：交联聚乙烯绝缘：YTV22-8.7/10kv-3×95mm2
主进洞电缆负担400KVA、315KVA箱变容量。
5.3.2导线截面计算
①400KVA变压器高压侧额定电流23.09A，315KVA箱变一次额定电流18.19A，合計负荷电流41.28A，一般考虑电缆强度，选择3×95mm2电缆，其载流量为305A。
②截面验算
按允许工作电流验算
温度校正系数K1==0.953
敷设方式校正系数K2=0.7
K=K1×K2=0.953×0.7=0.667
Igmx≤K×IAZ
≤0.667×195
≤130（A）
③按允许电压降验算
△V%=5
ρ=0.02
L=1200m
S≥ Igmxρl
≥1.73×41.28×0.02×1200×1×5
≥85.7（mm2）
④短路热稳定验算
S≥I∞/Kc（mm2） I∞—稳态短路电流
≥1032× /65.4 Tg—短路时间
≥20.33（mm2）Kc—65.4
⑤按经济电流密度验算
年最大负荷利用小时取（3000-5000）小时，jJ=2.25
S≥Igmx/ jJ
≥41.28/2.25
≥18.34（mm2）
⑥结论：经验算3×95mm2电缆截面满足运行要求。
5. 4400KVA箱变低压负荷开关选择
①主刀开关按：1.3×In=1.3×575=747.5（A）
选择1000A
②主负荷开关按：1.6×In=1.6×575=920（A）
选择1000A
6、临时施工用电安全技术措施通用规定
6.1施工现场临时用电实行“三相五线制”、三级配电二级保护和“一机一闸一保险一箱”的规定，严禁用一个电器开关直接控制二台及二台以上用电设备。机械设备必须执行工作接地和重复接地的保护措施。手持电动工具都必须安装灵敏有效的漏电保护装置。安装、维修或者拆除临时用电工程，必须由电工完成。电工必须持证上岗，上岗前按规定穿戴个人防护用品。
6.2线路上禁止带负荷接电或断电，并严禁带电操作。严禁带负荷拉、合开关。停用设备应拉闸断电，锁好开关箱。移动用电设备必须切断电源，在一般情况下不许带电作业，带电作业要设监护人。配电盘或配电线路维修时，应挂停电标志牌。停、送电必须由专人负责。
6.3施工现场停电一小时以上时，应切断电源，锁好开关箱。线路停电工作时，应符合以下操作规定：
（1）切断有关电源，总配电箱应上锁并挂标示牌。
（2）验电时应佩戴绝缘手套，按电压等级使用验电器，在设备两侧各相或线路各相分别验电。
（3）验明设备或线路确认无电后，即将检修设备或线路做短路接地。
（4）装设接地线应由二人进行，先接接地端，后接导体端，拆除时顺序相反。拆、接时均应穿戴绝缘防护用品。
（5）设备或线路检修完毕，应全面检查确认无误后方可拆除临时短路接地线。
6.4用电设备除作保护接零或接地外，必须在设备负荷线的首端、分端或末端设置漏电保护装置。漏电保护装置装设位置、型式与主要特性参数选择必须适应施工现场的实际需要，打到二级保护。
6.5电气设备所用保险丝（片）的额定电流应与其符合容量相适应。禁止用其它金属线代替保险丝（片）。
6.6漏电保护器必须是国家定点生产厂或经过有关部门正式认可的产品。对新购置或搁置已久重新使用和使用一个月以上的漏电保护器应认真检验其特性，发现问题及时修理或更换。使用于潮湿场所的漏电保护器应采用防溅型产品。
7、安全用电管理措施
7.1项目部成立安全用电领导小组，由项目经理任组长，副经理、施工队长、设备管理员、安检员等为成员，有组织的开展安全用电管理工作。
7.2建立临时用电施工组织设计和安全用电技术措施的编制、审批制度，并建立相应的技术档案。
7.3建立技术交底制度。向专业电工、各类用电人员介绍临时用电施工组织设计和安全用电技术措施的总体示意图、技术内容和注意事项，并应在技术交底文字资料上履行交底人和被交底人的签字手续，注明交底日期。
7.4建立安全检测制度。从临时用电工程竣工开始，定期对临时用电工程进行检测，主要内容是：接地电阻值，电气设备绝缘电阻值，漏电保护器动作参数等，以监视临时用电工程是否安全可靠，并做好检测记录。
7.5建立电气维修制度。加强日常和定期维修工作，及时发现和消除隐患，并建立维修工作记录，记载维修时间、地点、设备、内容、技术措施、处理结果、维修人员、验收人员等。
7.6建立用电设施拆除制度。建筑工程竣工后，临时用电设施的拆除应有统一的组织和指挥，并须规定拆除时间、人员、程序、方法、注意事项和防护措施等。
7.7建立安全检查和评估制度。要按照JGJ59—99《建筑施工安全检查评分标准》定期对现场用电安全情况进行检查评估。
7.8建立安全用电责任制。对临时用电工程各部位的操作、监护、维修分片、分块、分机落实到人，并辅以必要的奖惩措施。
7.9建立安全教育和培训制度。定期对专业电工和各类用电人员进行用电安全教育。