施工现场变压器选型及用电安全管理研究

王改宏

（中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300222）

1 工程概况

云桂铁路项目部位于广西百色与云南文山交界处，周围崇山峻岭，人烟稀少，项目工程以坡录元、孟合山两条大长隧道为主，两隧道间有中桥两座、期间路基一段等工程，项目下设隧道施工、桥梁施工、工区驻地，混凝土拌合站，钢筋加工场，预制构件场等用电单位。该项目因地理环境所限，施工现场拌合站、空压机、生活用电等一切电力供应均需要项目自行架设专用大电线路，整体线路容量有限，如何安全高效管理、经济合理使用，设置现场变压器成为一个有力保障施工顺利推进，项目降本节能的关键。

2 变压器安装计划、供电范围规划

根据本项目施工内容和总体施工计划安排，本文介绍范围内共需安装变压器共8台,变压器型号及布置见表1，分别为：在位置DK287+480处安装两台变压器，分别为拌合站1#变500 kVA、预制构件场1#变315 kVA，供电范围为拌合站、预制构件场及拌合站生活办公用电，拌合站配备300 kW发电机组1套做为备用电源。在位置DK287+200处安装315 kVA变压器1台，编号为钢筋加工场1#变，供电范围为钢筋加工场及驻地生活用电。孟合山进口左侧50m处，安装变压器3台，编号分别为孟合山进口1#变500 kVA、孟合山进口2#变630 kVA、横屯中桥1#变315 kVA，供应范围为孟合山进口洞内施工、孟合山进口喷锚站、横屯中桥施工及孟合山进口驻地生活区等用电，孟合山出口处配300kW柴油发电移动电站1台做为应急备用电源。坡录元隧道出口右侧50 m处，安装变压器2台，编号分别为坡录元出口1#变630 kVA、坡录元出口2#变630 kVA，供电范围为坡录元出口隧道洞内施工、洞口空压机及喷锚拌合站等用电，坡录元出口配300 kW柴油发电机移动电站1台做为应急备用电源。

表1 变压器布置汇总表

3 变压器负荷安全验算

施工现场电力主要用于钢筋加工场、钢材焊接、隧道凿岩、隧道通风、混凝土拌合站、混凝土浇筑振捣、吊装作业等施工用电及现场设置的办公室区域、生活区域用电。各变压器主要用电设备功率汇总表见2。

表2 各变压器主要用电设备功率汇总表

3.1 验算总线路用电负荷、电流计算

根据用电设备工作性质及主线路预留一定安全系数原则：取需要系数Kc为0.8，功率因数COSφ为0.75，设备效率η为0.8，则有：

计算变压器负荷：Sb=1.05Sj=3312.96KVA

选定变压器额度容量：Se=Se1+Se2+Se3+Λ+Se8=3835kVA

式中，Sj为计算总负荷；Sb为计算变压器负荷；Se为变压器额定容量；Pj为计算有功功率；Ij 为计算电流；Pe为设备额定功率；为总设备额定功率；Kc为需要系数；COφS为功率因数；η为设备效率；β为负荷率。

根据《电力工程设计手册》，变压器容量应根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般取85%左右，线路变压器负荷率β整体控制在80%～90%为宜；

由上面计算可知：Se＞Sb，计算变压器负荷率β值，介于80%～90%之间，所以变压器计划配置可以满足现场用电需求。

3.2 验算各变压器用电负荷、计算电流

拌合站1#变总功率计算、验算，该变压器配置为电容补偿箱供电，功率因素为1，用电负荷验算该变压器主要供电对象见表3。

表3 拌合站1#变压器主要用电设备明细表

拌合站用电，其长期负荷控制在448 kVA以内,不考虑备用设备功率，毛最大总功率即设，设备同时利用率K取0.80，由于PN是电机转子额定输出功率，取平均有功向量COSφ1≈0.82吸收电源视载功率S为：

由上计算可见，拌合站1#变压器（500 kVA）能满足拌合站的用电需要。如在施工过程中电网停电，可启用300 kW自备发电机临时应急。

统计各变压器供电设备的功率、变压器功率因数等数据，按照单台变压器负荷取85%左右的原则，对各变压器负荷进行逐台验算，并计算线路电流，为后续布线选型提供依据。具体计算过程此次就不再一一罗列验算过程。

4 安全高效配置变压器原则

本项目工程用电量较大，尤其隧道开挖、桥梁桩基等施工阶段及混凝土生产用电量相对最大，本项目电力需用量按照隧道开挖、桩基及混凝土生产时的用电机械设备为基准进行计算。结合周边实际供电线路的布局及容量，按保证施工进度、安全有效以及合理组织消减用电峰值、控制总容量的原则，进行供电设施的布置。根据施工场地布置图和现场实际情况，从平稳供电和安全用电两个方面考虑供电线路的布置原则。

4.1 保证平稳供电方面

为确保工程质量，必须确保供电质量，相应采取如下措施：

(1)为减少电损、降低投资成本，布置线路时应尽量缩短线路长度。

(2)采用箱变内加装电容补偿柜等措施，将功率因数提升到0.95以上，达到提升用电设备效率，降低能耗的目的。

(3)通过配电柜专区控制配电原则，将施工用电和生活用电分区供电，以便后期根据现场需要合理有效控制各区域供电。

4.2 安全用电方面

变压器安装时首先考虑使用箱式变电站并设置安全隔离栏，变电站至二级配电柜全部使用相应规格的阻燃带铠甲线缆。配电箱内所有开关全部根据验算电流使用相应等级的漏电保护开关。

5 施工用电安全保证技术措施

5.1 变压器选择安装原则

根据每台变压器供电设备计划结合现场实际情况，将变压器尽可能设置在负荷中心，降低压降比例，达到安全节能要求。根据用电设备的实际负荷和施工现场情况，通过负荷及电流验算确定变压器安装位置和台数。严格把控变压器工作接地连接质量和接地电阻值，确保接地电阻小于4Ω。

5.2 现场应急电源安装原则

发电机组备用电源线采用双投闸刀与主电线路相联，避免同时运行情况发生。备用电源发电机组房要做好通风排烟和防火灭火措施，严禁利用发电机房存油。备用电源采用三相五线制供电系统和独立TN-S接零保护系统，接地电阻值控制在4Ω以下。

5.3 设置避雷系统

重点做好钢筋加工棚、拌合站、钻机等现场高耸用电设备防雷避雷措施，保证用电设备与大地的良好接触，做到安全有效的防雷措施，施工现场内所有防雷装置接地电阻均要符合冲击电阻不大于30Ω。

6 施工用电节能措施

合理配置变压器容量，根据施工进度及用电需求，确定变压器启用数量，以减少投资、降低耗能。减少典钨灯的使用，积极采用节能型光源。隧道内照明全部使用LED安全电压灯，合理设置控制开关，避免“长明灯”现象。现场施工电气设备做到随用随开，使用结束后及时关闭电源，避免设备空载运行。

7 结 语

根据云桂铁路广西段项目部施工现场变压器配置、用电安全验算、用电安全管理措施等方面介绍了施工现场临时用电前期配置规划及安全验算基本原则，为项目做到安全可靠、高效降本的配置电力设备及合理设置安全用电措施，提供了科学准确的数据支撑。