长大隧道施工临电设计与布置分析

罗晗

中铁十二局集团第七工程有限公司 湖南 长沙 410000

前言

长大隧道施工机具设备多，电力负荷消耗大，需详细计算电量，确保变压器、电力线路等满足施工用电需求，为隧道施工提供先决条件。同时因隧道施工距离长，电压较大，因此应考虑“高压进洞”，尽量减少线路电量损耗。本文详细介绍了关虎冲隧道施工临时用电变压器的选择、电力线路的布置等，对于相关长大隧道施工用电布置具有一定的指导意义。

1 工程概况

关虎冲隧道为双向四车道分离式隧道，我公司施工关虎冲隧道溆浦端，其中左洞施工全长2538m，右洞施工全长2560m。隧道用电从辰溪县火马冲镇的10KV电网线路进行“T接”架设10KV线路约9000m至临时变电所，经变压器变电后供各施工用电点。高压架空线选用钢芯铝绞线，进洞高压线采用高压电缆。左右洞分别为两个施工劳务队伍，总共施工人数192人，各种用电机具设备共92台套。现场施工用电电压380V，照明用电电压220V。

2 变压器的计算选择

变压器的选择需满足现场施工最大用电负荷，根据计算现场施工用电负荷如下。

2.1 施工机具功率表

单个隧道施工作业面施工机具设备功率如表1所示：

表1 单个隧道工作面施工机具功率表

2.2 总功率计算

根据上表，按照电路最大负荷进行计算，投入的所有机械设备，按照下列公式计算功率：

ΣP：高峰时工程选用的机械设备情况用电量，平均功率因素cosφ取0.85，安全备用系数K取1.05；

ΣP1：电动机总容量，同步系数K1取0.6，

ΣP1=1165.5kW（根据上表的机械设备算得）；

ΣP2：电焊机总容量，同步系数K2取0.6，

ΣP2=14kW；

ΣP3：生活用电，同步系数K3取0.8，ΣP3=50kW；

ΣP4：洞内照明，同步系数K4取1.0，ΣP4=30kW；

表2 同步系数表

经计算得出高峰用电总功率ΣP=946.16KVA，因此单洞需在洞口设置1000KVA变压器一台。

3 高压进洞

考虑施工用电线路长，功率损失大，因此考虑在洞内增设一台变压器，维持洞内施工设备功率需求；同时采用高压进洞形式，减小长距离施工带来的电压降。

根据用电规范，动力电路及220V线路末端的电压降不得超过5%。配电导线截面的电压降可按下式计算：

ε－导线电压降（%）

ΣP－洞内负荷计算功率（kW），根据机械设备功率表隧道洞内用电主要为4-8及10、11项，计算得出功率为189.5kW；

L－各段线路长度（m），即供电距离；

C－材料内部系数，取值46.3；

S－线路截面积，关虎冲隧道所用为185mm2铝芯线。

计算得出L=2260m，按照此计算洞外变压器能达到的最大施工长度为1130m。因此需在1130m以内增设一台变压器，以保证洞内设备的正常运行。关虎冲隧道洞外单洞采用1000KVA变压器一台，洞内在4#人行横洞位置（距离洞外变压器位置1000m左右）设置一台800KVA变压器，该台变压器为左右洞共用。该变压器主要承担台车、输送泵、混凝土喷射机、掌子面照明等掌子面施工机具需求，另外还需承担巷道式通风30kW射流风机共4台，经计算单洞功率309.5kW（洞内设备机具计算功率189.5kW，射流风机功率120kW），考虑线路损耗等，双洞共用800KVA变压器满足施工要求。该变压器直接从隧道外高压端接高压电缆进洞，高压电缆铺设于成型的电缆沟内，以保证用电安全。高压电缆采用3*70带铠铝芯线。具体线路布置见图1所示：

图1 高压进洞线路布置图

4 电力线路布置

电力线路总共分两套线路进行布置，一套为隧道洞口变压器自洞口接入至新增变压器段，电力线路采用185mm2铝芯线；一套为洞口高压端接入至新增800KVA变压器，再从新增变压器接入至施工掌子面，洞口高压端至新增变压器段采用3*70带凯铝芯线，新增变压器至施工掌子面采用185mm2铝芯线。

5 备用电源

为保证施工连续性，当主用电力线路出现故障时，必须保证混凝土、供水、照明等重要工序的施工，因此必须考虑布置备用电源。备用电源采用发电机组，发电机组功率必须大于洞内施工连续必需的机具设备功率。因此据此计算，停电后必须使用的机具设备同时使用功率为：

ΣPs=混凝土输送泵（75kW）+2台水泵（1台7.5kW潜水泵+1台3kW水泵=10.5kW）+JS500搅拌机（50kW)+台车(20kW)+1台喷射机（5.5kW）+隧道照明（30kW)=191kW。

则计算功率ΣPjs=ΣPs/cosφ=224.7kW，因此选用一套300kW柴油发电机组可满足停电后连续施工需求。

6 临时用电设置标准

（1）洞内低压端电力线路采用三相五线制，统一悬挂于洞壁一侧离地面2.5m。（2）洞内照明采用节能灯，自低压线路接入，每15m一个。（3）高压进洞电缆必须敷设于成型电缆沟内，并进行覆盖保护，防止破损伤人。

（4）洞内变压器放置于人行横洞内，人行横洞两端必须进行封闭处理，并放置警示牌，防止非电力施工人员误入。

（5）配电箱、开关箱安装要端正、牢固。配电箱装设在坚固的支架上，固定式配电箱其下皮与地面垂直距离为1.4m，移动配电箱下皮距地面为1.2m。配电箱采用1.5mm铁皮配电箱。配电箱、开关箱中导线的进线口各在箱体底面，进出线口加护套，要求各箱进出线排列整齐，电源线和引出线都注明每条线路的名称和走向。

（6）开关箱由分配电箱配电，开关箱内一机一闸漏电，严禁一闸多用。

（7）每台用电设备应有各自专用的开关箱，执行“一机一闸一漏一箱”制。照明和动力合用一配电箱，但照明和动力分路设置，每一个配电箱照明部位安装一个二级漏电保护器和刀闸开关。

（8）配电箱和开关箱应统一编号上锁，由专业电力人员负责维修。

7 结束语

本文通过关虎冲隧道施工临电工程布置实例，详细讲述了长大隧道临电工程的设计与布置方法。总的来说，隧道临电工程设计的总体原则为满足同时施工的机具设备最大功率要求，并尽量减小线路电力损耗和变压器自身损耗，因此选择合适的变压器和高压进洞非常必要。最后总结了临电工程布置的相关标准要求，对以后的长大隧道临电工程施工具有一定的指导作用。

[1] 黄成光主编.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2001:72-73.

[2] JGJ46-2005.施工现场临时用电安全技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[3] GB50054-95.低压设计配电规范[S].北京:中国建筑工业出版社,1996.