2 戴云山隧道东乾斜井施工用电.docx
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2戴云山隧道东乾斜井施工用电
第一部分
戴云山隧道东乾斜井及正洞施工用电设计实施方案
一、工程施工首先要解决电的问题，我们根据施工图结合施工组织设计，确定了需投入变压器的数量、型号和准备安装的位置。
见附表：
变压器布置一览表
编号
容量
数量
总容量
设置位置
供电范围
备用电源
备注
1#变
630
1
630
东乾斜井洞口
压风站及洞口
300KW
发电机租
2#变
500
1
500
项目部
拌合站
.中心实验室、车队，钢筋加工
250KW
11．3
3#变
630
1
630
东乾斜井洞口
通风机
4#变
630
1
630
压风站
300KW
发电机组停电时高压反送进洞
5#变
250
1
250
斜井中部828米处
1#泵站
6#变
630
1
630
正洞右线喇叭口附近
正洞左右700米
7#变
630
1
630
正洞进口方向1553米处
左右776米
8#变
500
1
500
正洞进口方向2253米处
左右525米
合计
4400
1、确定负荷计算：
根据施组方案确定需要的用电设备，同时根据用电设备的电机功率，计算出负荷总容量。
用电设备功率一览表
序号
设备名称
配用功率（KW）
数量（台）
总功率（KW）
备注
1
空压机/20立方
110
8
880
2
空压机22立方
132
2
264
3
通风机
185KW
2
370
4
通风机
75×2
2
300
5
砼搅拌机
（JS-1000）
82
2
164
6
砼搅拌机
（JS-750）
55
1
55
7
砼输送泵
75
4
300
8
钢筋加工
120
电焊机4台弯曲机、切割机、拉直机等。
120
9
项目部
65
办公、空调食堂等
65
10
中心实验室
42
空调.试验设备等。
42
11
车队
47
空调.照明.修理..食堂
47
12
泵站
75
3
225
13
移动式压风机
250
2
500
14
移动抽水泵
35
4
140
15
污水泵
11．5
8
92
16
砼喷射机
5．5
8
44
17
轴流风机
55
2
110
18
洞内照明斜井
5．4
5．4
19
正洞照明
54．8
54．8
20
架子队生活用电
60
60
21
洞口加工
142
焊机6台碘钨灯4台
142
合计
4030．2
2、变压器负荷的计算
变压器是一种构造比较简单，适应性较强的电气设备，它的最佳工作负荷容量为80%，但它也可以短时超载20%的适应能力，只要不受雷击或长时间超负荷运行.却油等。
一般是不容易损坏的。
现以空压机为例
一般空压机组的实际便用率为60%，我部洞口空压机总容量为1254KW，实际运行负荷1254KW×60%=752.4KW,也就是相当于6-7台压风机在满负荷运行（实际操作中是轮流开机,以便保养维修）,别外加上钢筋加工、架子队生活区用电，总负荷约为954.4KW。
配用两台630KVA变压器，总容量1260KVA，按最佳负载80%计算，应为1260×80%=1008KW。
投入的运行负荷没有超过变压器最佳负载。
即便再增加一台压风机，变压器负载也只是85%左右。
二、高压主线的设计
我们根据计算出的负荷总容量，合理选择高压主线线径，一方面考滤能保证电压的稳定，另一方面考滤经济实用。
1、高压主经线径的计算依据：
已得知变压器的总容量为4400KVA，又根据导线的安全载流量，计算出应选择的导线而积为：
总电流A：
4400KVA×0.057619=253.5A
导线载流量：
LGJ95mm2×2.5A=237.5A
LGJ95平方裸体导线的载流量接近所需总电流量，而且裸体导线的安全载流量允许超过额定载流量近一倍（裸体导线有自然散热较好的特点）；选择95平方裸体导线的另一个理由是：
考滤高山架设跨度和机械拉力的承受能力。
见附图：
戴云山隧道东乾斜井10KV线路示意图
这条线路，当初供电企业给出的预算造价为206576元（含630KVA变压器1台）。
我们对他们的预算书，一项项复核、优化，对不合理的费用项目分别提出来，再通过沟通，用事实说话，使工程造价降低了10%，供电企业的变压器价格也偏高，我们通过沟通使用内部调来的变压器，又节省了84075元。
此后安装的变压器都是用内部的，减少40余万元投入，也减少了资金外流。
2、配电室及低压配电柜的设计
已知压风站需用配变630KVA两台，同时通风机需单独使用630KVA变压器一台。
为便于安装和管理，亦将3台变压器并排安装，与高压主线连接时采取单独控制。
目的是增加避雷器的可靠性，减少雷击风险，另一方面便于单独维护保养，防止检修大面积停电，影响施工生产。
同时三台变压器出线，全部统一集中到配电室各低压控制柜，便于管理与维护。
变压器实行分次安装，根据负荷增加而增加，不要盲目齐上，那样会一次性资金投入过大，造成不必要的资金占用。
施工高峰期过后，再根据负荷递减情况分次报停和坼除变压器，把剩余负荷切换到最后安装的变压器上。
这样可提前向供电部门办理申请退还用电押金（临时接电费）。
坼除下来的变压器也可提前转场，发挥新的作用，同时也减少了拆旧费的支出。
变压器安装位置于排列，附照片。
费用比较：
一次安装到位时费用为①安装费112764+70557+
45803=22912②临时接电费630×3×210=396900。
③配电柜配置约124500，合计750524。
加上自行安装用材料等约80万，所以一次安装投入过大（还不包括变压器费用）。
分次安装：
我们第一台12月15日竣工，投入使用，投入了285924元就开始开工了（含低压设备及自购电料）。
到了6月18日我们才进行第二次安装，投入了116617元（含低压设备及自购电料）。
由于半年来与供电企业的沟通，关系上发生了变化，为我们免交临时接电费，这次又少投入132300元。
9月1日我们才进行第三次安装，这次只投入94393元（含低压设备及自购电料）。
本次临时接电费同样免交，总计投入496934元，节省50%左右，还不算变压器9.7的折旧费。
3、配电室布置
根据低压配电柜出厂尺寸，可计算出电线槽尺寸：
一般配电柜尺寸进线柜、电容柜柜体一般为：
100cm×80cm×220cm、馈线柜80cm×80cm×220cm,每台变压器配4台低压柜，其中进线柜一台、馈线贵二台，电容补偿柜一台。
三台变压变器共安装12台低配屏。
附：
电线槽尺寸图
电线槽顶部安装70×7角铁，以有利于柜体平整和接地。
配电室尺寸：
根据电线槽尺寸和人员维护预留空间计算：
附：
戴云山隧道东乾斜井洞外高、低压配电示意图
①变压器台为：
150×120×150，以便维护。
②围墙高度为1.7米。
③变压器台与围墙间距离90cm。
④变压器台与台之间150cm。
4、变压器出线的选择
已知变压器的次级电流为：
630×1.44≈907A，也就是变压器的额定电流。
又知铜电缆线的安全载流量一般为每平方两个电流（100平方以上），那么应选择的导线面积为：
907A÷2=453.5mm2.。
我们选择了BVVB3×240+120平方的铜电缆，双股并联：
240×2=480。
略大于变压器额定电流需要的导线横截面积。
电缆线需要多长买多长，不浪费。
电缆线端头选择1000A铜设备线夹（零线500A）将变压器与进线柜连接，数量为1000A/12个、500A/4个，特点：
接触面大，自然散热好。
当然线径越粗越安全，但也要考滤资金投入。
铜电缆线是一种可反复使用的线材，而铝芯线虽然价格低，但电阻较大、容易氧化，不易反复使用。
5、低压开关柜的设计
我们根据负荷容量和分布情况，对配电柜进行精心设计，考滤到安全运行，各路控制额定容量均选择大于30%以上。
①进线柜
进线柜刀开关选择双头四极刀闸，以备电源转换，型号为：
HS133X-1500/41，万能断路器型号选择为DW15-1600/3P。
In=1250A欠压380V
万能断路器的作用是电压不稳定或外线路短路,以及雷电冲击等进行自动分离保护。
②馈线柜设计成两组，各4路输出，共8路。
空开容量均选择630和400各一半。
电容补偿柜容量按40%选择，设8路电容器。
补偿效果较好，CO∮均在0.90以上，满足供电企业合同内规定的功率因数0.90要求。
这样会很好地控制电费单价，不会因不达到0.90产生过多的力调电费（罚款）。
配电柜设计图绘制完成后，电传生产厂家。
按工程实际负荷分配生产，这样使用起来就很方便，从开工到目前各低压配电柜运行正常。
配电室组合柜共4套（含搅拌站）共计投入163540元，每套均价40885元。
附：
配电室位置照片。
洞外高压主线和配电室的设计是经过反复思考，细化后制定的，即考虑便用方便，满足需要，又要考虑尽可能的减少投入，给企业节省资金费用。
附洞外高、低安装费用表：
洞外高、低安装费用表
序号
费用名称
部位
金额
备注
1
高压主线架设
T接点至洞口
112764
预算206576
2
第二期高压安装
搅拌站、项目部、中心试验室、
74871
预算134624
3
第三期高压安装
洞口总配电室
70557
预算164024
4
搅拌站专线
项目部背后至搅拌站
71930
预算99768
5
低压配电柜
4套
163540
1-4#变压器
6
洞内高压总计量及控制系统
洞口总配电室后
45803
7
高压主线改造
T接点至洞口
81100
预算89210
8
低压线路、设施自行安装、自购款
（含生活区）
搅拌站配套
217268
合计
837833
三、关于系统接地安装
任何高.低压线路安装都必须做好系统接地，目的是防止雷电冲击损坏变压器、计量箱和低压配电、用电设备。
低压电气设备运行时也存在剩余电流问题，这些剩余电流均通过接地系统导入大地，以保护设备安全和人身安全。
供电企业安装时，接地系统费用也比较高，一般材料费、安装费、机械费、测试费等等，随便一算就得万元以上。
我们除一、二期（刚进场）高压安装外，其后面安装包括洞内即将安装的高压工程、接地部分都是我们自己制作，充分利用废角料，效果也不错，可为项目上节约6万元以上，附：
洞内变压器接地布置图。
四、压风站的规划设计和安装
.1、压风站机组安装布置
附：
戴云山隧道东乾斜井压风站基础平面设计图
2、压风站建设的步骤
根据我部承担的工程量计算，压风站的建设需投入机组12台，如一次性安装到位，将造成不必要的投资压力和费用支出，购置费一次就要948000元。
我们本着即能保证正常生产，又能缓解资金压力，减少费用支出的原则，压风站分四步进行。
①开工前12月11日安装3台，（基础部分一次性完成），斜井施工刚开始，压风站与工作面距离很近，风耗小，一般两台就能够用，另一台做维护、保养备用，可同时保证YT28型风枪十二台（耗气量一般≤52升/秒）。
本次安装的三台压风机是从其它工点调来的，是2006年3月出厂的。
②随着工程进度的加快，掌子面与压风站的距离越来越远，风耗也相对增加。
同时初期支护量也相应增加，用风量加大，我们在斜井施工到快一半时，进行压风站机组第二次安装，本次安装5台。
正常施工时一般开动4-5台，其它做为维护、保养备用。
本次安装投入395000元。
③斜井顺利掘进到位后，8月中旬正洞进入正常施工，9月上旬左右线四个工作面均已形成正常循环作业。
此时，用风量迅速增加，风管的分散安装，也加大了风耗的提高，为此我们又进行第三次机组安装，本次安装22立方2台，这样四个工作面开挖、初支、喷锚可形成循环作业。
这样压风站10台机组，投入6-8台运转，可同时供两个工作面用风（因为还有出碴作业的工作面）。
本次安装投入150000元，压风站投入总计约528500，比一次安装少投入44%（经方案优化减少两台）。
当施工里程进行到1500米左右时，出口方向已掘进到位，此时用风工作面减掉了一半，我们将集中风力到进口（十四局方向）。
考滤到2000米后，送风距离较远，（加斜井共计3500多米），风耗太大，费用高，我们计划在洞内增装两台40立方的移动式螺悬式压风机。
一般距掌子面200-500米，送风距离近、风耗小，80立方的风量，完全能够满足24台风枪的用风量，这样将大大降低用电量，提高经济效益。
洞外压风站用电量=110KW×8台=880KW/h，洞内移动压风用电量=250×2=500KW/h比较：
880～500=380KW/h。
一小时可节电380度，折合人民币304元。
按每天3个循环，打一次风枪需2.5个小时，则：
压风机日工作时间：
3×2.5=7.5小时。
日节电费为：
304×7.5小时=2280元。
月节电费：
68400元。
按平均月进尺180m算，后面1278m，约7个月时间，这个时间可节电费478800元（近60万度电）。
五、斜井段低压线路设计
洞内施工用电一个最大的特点：
就是负荷分散、工作时间不稳定。
一般负荷统计与实际往往难以吻合。
为了使洞内用电设备有良好的稳定电压，减少压降，并远距离输送，我们直接使用BLV240mm2铝塑绝缘线进洞。
并在进洞口7米处，设置开关箱一个，内配置2E20--630/4300漏电空气开关1台。
箱体外壳接地与洞身支护拱架锚杆相连接，进出线口用绝缘套管保护。
在出线侧距开关箱60cm处，线路上挂上C、B、A、NT等相序标示牌。
箱体正面，贴有管理号码、负责人等内容。
并悬挂“正常运行”标示牌。
根据施工情况和用电负荷估算，（斜井无二衬）前期洞内总负荷不超过60KW，输电距离可相对远一些，即解决了开挖、排水、照明、初支等用电，又缓解了前期资金困难。
过早高压进洞会造成投入资金周转问题。
洞内照明全部采用节能灯具，其成本比较如下：
一般洞内普通照明灯功率在150～200瓦，每10米一只，斜井需安装155只，总耗电量每小时232.5度（按150W灯炮计算），电费为：
232.5×0.8=186元，每昼夜电费：
18.6元×24小时=446.4元；
而节能灯功率为36W，总功率为155×36=5.58KW，电量为：
5.58×24=133.92元；两者电费比较：
446.4元——133.92元。
每天节约电费312.48元，年节电费用约11400元，平均每公里7355元。
当然节能灯购买价格较高（36W节能灯一只16元左右），但其寿命远远大于普通白炽灯。
一般节能灯正常使用可达1000小时以上，而普通灯光损坏率非常高，两者相比购买费用相差无几。
另外我们还在照明线路每盏灯上加装了开关控制，根据洞内视线控制开灯数量。
其次我们在低压线路上每200米安装应急照明灯一盏。
防止突然停电时人员输散困难或发生坠落，造成安全事故。
洞内线路架设，采用规定的“三相五线制”安装高度为仰拱平面以上2.8米（保护零线高度），线间距离为20cm，照明灯高度统一在3.4米，上下一条线，明亮美观，符合文明施工要求，得到业主认可。
附：
照片。
接地保护零线每100至200米设接地连接一处，随着开挖进度的加快，为确保掌子面施工，特别是喷锚作业，我们在斜井828米处安装S9-200-0.4/0.4隔离变压器一台（1号泵站对面），编号为5#变压器，输出端接入特制的开关、电容补偿一体柜。
通过电容器的自动切换，来改善电压质量。
用隔离变压器产生的新电压、电流，满足前段用电要求，减少了线路损坏造成的电压降，提高线路输送距离600米以上，直到斜井施工到位，没有因电压过低造成无法启动或损坏电机。
低压线路造价每公里约78050元。
为了节约我们用φ12罗纹钢自行焊接固定支架，代替角体支架可节约64%。
.六、正洞施工低压线路设计
8月份开始正洞施工，隧道为单线、单洞，左、右两条铁路线，形成4个开挖工作面，隧道工作面的增加，用电设备也随之增加，输电距离也将越来越远。
为了保障正洞施工用电，我们8月初在斜井828米处，将原隔离变压器，换成S9-250-10/0.4变压器，高压电缆引到此处，大大提升了供电质量，同时也保证了1#泵站的需要，隧道正洞施工的加快又将隔离变压器S9-200-0.4/0.4改移到距4#变536米处,进行电压稳定和电流隔离。
同时向四个工作面供电。
10月份衬砌台车陆续组装完成，投入衬砌，又因正洞不断向前推进，用电负荷大增，这样斜井的变压器容量已不能满足要求，供电质量将受到影响，为确保施工，在隧道正洞右线右侧DK433+500处，增装S9-630-10/0.4变压器一台，此处位置是利用设计洞室，（其它附近没有洞室）距喇叭口约30米，正洞左、右线，4个掌子面开挖、掘进、初支、排水、二衬及照明全部由此变压器提供。
同时切断斜井低压线路供电，拆除隔离变压器备用。
（斜井供电切断后，除照明外，其它动力线拆除用在正洞供电线路上，又可节省购买费近14万元）。
正洞低压线路的架设高度，固定支架的安装距离及照明灯安装同斜井相同。
节能灯的年节约用电费为每公里7355元。
其节约效果是显著的。
七、高压供电进洞方案
1、高压电缆线线径的选择
根据洞内用电总负荷计算，已知，洞内需装变压器为250KVA，1台、630KVA3台，合计2140KVA；高压总电流为2140×0.057619=123.3A。
考滤洞内环境温度、湿度和安全性，我们选择了YJLV-22-3×70mm2。
高压电缆作为进洞主线，安全载流量为177A，大于实际电流，作为进洞主线，可放心使用。
2、变压器位置的选择与供电范围
为确保正常供电，对洞内负荷进行了认真分析和计算，结合设计图，充分利用横通道、避车洞等地形，作为变压器安装位置。
①5#变，容量250KVA，位于斜井828米处，担负1号泵站排水，斜井照明（注：
1号泵站备用负荷80KW）。
电源取自高压主电缆，安装高压隔离开关柜1台。
②6#变，容量630KVA，位于正洞右线右侧与斜井交汇点50米处，即右线YDK433+500洞室内，担负左、右4个洞口的照明，前期开挖、初支、二衬、排水和后期水沟电缆槽，无楂轨道施工等。
此处设高压隔离开关柜1台，低压配电柜1套（进线柜1台、馈线柜2台、电容补偿柜1台）。
左线用电是通过3×240+120mm2铝芯电缆经右线拱顶和30米的横通道，再经左线拱顶与原斜井供电配电箱连接（喇叭口处）。
切断由斜井828米处，5#变送来的电源。
6#变的位置也是高压主电缆的未端。
选择YJLV-22-70mm2电缆作为主线的另一个原因是：
供电点（中仙变电站）到洞内10KV线路已超过10km，为确保外供电源的可靠性，减少电压损失而考虑的。
再往前延伸时，高压电缆的线径将变小。
③7#变，容量630KVA，位于正洞右线右侧距6#变1250米，即YDK432+250洞室内。
担负进口方向左右线的开挖照明、排水、初支和二衬及后期水沟电缆槽、无楂轨道施工供电。
供电距离前、后各625米，该变压器还将担负移动射流通风机的供电任务。
该变压器电源取自6#变高压开关隔离柜出线端，并用YJLV-22-3×35mm2高压电缆，该型号电缆的安全载流量约为120A，而7#变和8#变的输入电流合计为36.3×2=72.6A。
使用YJLV-22-35mm2电缆其载流量超过实际电流39.5%,使用35mm2高压电缆的目的也是考滤了洞内环境温度和机械接力的承受能力，同时考虑电压降因素。
所以从安全角度考滤，选择面积略大于实际所需导线面积，更有安全保证。
（施工现场有现成的旧高压电缆进行再利用，以降低电力安装费用的投入，可节省电缆购置费85000元左右）。
7#变的低压配电柜配置同6#变相同。
左线施工用电将通过DK432+500车行通过，由右线引入，即6-7#变之间。
④8#变位置的确选择；8#变容量630KVA，位置在正洞右线右侧YDK431+250洞室内，距7#变1000米，供电距离为返供500米，向前输送772米至十四局分界线。
设变压器担负进口方向左、右线开挖、照明、排水，移动式压风机的供电工作，和后期二衬。
从开挖进度或衬砌进度看，掘进与二衬之间将有一段距离，二衬用电将滞后，一般不会与前方开挖.初支和排水负荷相集中。
此变压器向分界线供电距离略超出有效供电距离，电压降大约38V，主要是后期二衬可能略受影响，我们将在后期在YDK431+750洞室内加装S9-200-0.4/0.4,稳压器一台以保证最后二衬和无碴轨道施工用电。
8#变的电源取自于7#变的高压隔离开关柜出线侧。
用YJLV-22-25mm2高压电缆（施工现场有现成的旧高压电缆进行再利用,可节省购置费63000元左右）。
8#变的低压配电柜配置同7#变相同。
25mm2电缆的载流为25×3.5=82.5A。
8#变的初级电流为36.4A,电缆载流大于实际载流量约42%左线，是决对安全的。
左线施工用电将通过KD431+500人行通道由右线供电线路穿过此通过引到左线供电线路中,并做好后端供电切割。
洞内变压器安装具体位置见附图“戴云山隧道东乾斜井及正洞施工供电、排水示意图”。
另附:
戴云山隧道正洞高压供电费用预算表
戴云山隧道正洞高压供电费用预算表
序号
名称
规格型号
单位
数量
单价
（元）
金额
（元）
备注
1
主电缆
洞外+洞内+横通道、95、70
米
1900
103.26
196200
2
高压隔离开关柜（环网柜）
FN12-120T630-20
台
4
18500
74000
5#至8#
3
低压配电屏电容补偿柜
GGD系列
套
3
41500
124500
4
铜电缆双股
240mm2
米
36
470
16920
5
铜设备线夹
1000A
个
36
65
2340
6
铜设备线夹
500A
个
12
25
300
7
低配开关、电容一体柜
台
1
11800
11800
5#
8
隔离变压器
S9-2000.4/0.4
台
1
32800
9
高压电缆终端头
10KW-70-90通用
套
10
680
6800
10
高压电缆中间接头
10KW-70-90通用
套
4
930
3720
11
铜铝结合线鼻子
952
个
50
8.30
415
12
铝套管
952
个
20
5
100
13
高压熔芯
12KV-16A
组
2
980
1960
备用
14
高压熔芯
12KV-125A
组
1
1480
1480
备用
15
高压熔芯
12KV-200A
组
1
1870
1870
备用
16
高压电缆
35mm2
米
1337
65
486905
17
高压电缆
25mm2
米
1070
61
65270
18
电缆终端头
25-502通用
套
10
386
3860
19
电缆中间接头
套
8
420
3360
20
铜铝结合线鼻子
35mm2
个
50
3.5
175
21
铝套管
35mm2
个
50
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