1斑竹林隧道横洞工区供配电方案.docx
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1斑竹林隧道横洞工区供配电方案
目录
1.编制依据3
2.工程概况3
2.1作业工区划分4
3.隧道内防爆供电系统设计5
3.1洞内施工供配电5
3.2.工作面负荷及隧道照明支路6
3.4通风系统供电11
3.4.1通风机负荷统计表11
3.4.2通风机专用变压器选型11
4.隧道安全用电技术措施12
4.1供电系统与隧道瓦斯监控系统联锁控制12
4.2接地保护系统12
4.3设置检漏继电器12
4.4防雷接地13
4.5备用电源13
4.6洞内电气设备的设置原则13
5.安全用电组织机构和组织措施14
5.1组织机构14
5.2组织措施14
6.安全用电相关规定15
6.1一般规定15
6.2电缆16
6.3电器与保护17
7.安全用电防火措施18
7.1施工现场发生火灾的主要原因18
7.2预防电气火灾的措施18
8.安全监测监控系统20
9.其他20
斑竹林隧道横洞工区洞内防爆供配电方案
1.编制依据
（1）铁路瓦斯隧道技术规范；
（2）《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）；
（3）《煤矿安全规程》（2016版）；
（4）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）；
（5）《供配电系统设计规范》（GB50052－2009）；
（6）《低压配电设计规范》（GB50054-2011）；
（7）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）；
（8）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）；
（9）《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设［2010］241）；
（10）防治煤与瓦斯突出规定；
（11）斑竹林隧道施工组织方案及通风方案。
2.工程概况
斑竹林隧道全长12758m，最大埋深约570m，进口里程D2K222+232，出口里程D2K234+990，本次设计D2K222+232～D2K230+910段，长度8678m；进口段D2K222+232～+370（138m）为下坪车站范围，隧道采用车站段双线衬砌，其余均为单线隧道，设计为6‰、10.7‰、11‰、7‰、-3‰的人字坡。
全隧D2K222+405.132～D2K223+984.821段位于半径R=2000m的左偏曲线上；D2K226+716.747～D2K228+322.216、D2K230+970.841～D2K231+571.556段位于半径R=8000m的右偏曲线上；D2K234+129.454～D2K234+990段位于半径R=800m的左偏曲线上，其余地段均为直线，隧道平面示意图见图1-1。
隧道全部采用新奥法开挖施工，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工，III级围岩采用全断面法施工。
隧道采用光面爆破，作业面采用多功能作业台架配风动凿岩机开挖，无轨运输出碴，钢架、径向锚杆及挂网喷砼系统支护，采用仰拱栈桥作为作业运输通道，隧道内混凝土采用4#拌和站集中拌制、罐车运输，衬砌采用衬砌台车施工。
2.1作业工区划分
根据施工组织设计，斑竹林隧道分为进口工区、横洞工区和斜井工区3个工区施工，具体施工组织如下：
（1）进口工区：
由隧道进口向出口方向掘进，独头施工，掘进长度1768m。
（2）横洞工区：
工区总长度3500m（不含横洞及横通道长度），先施工横洞，待横洞掘到正洞位置后，再分为2个工作面作业，即正洞工作面和平导工作面；正洞工作面先向隧道进口方向施工，与进口工区贯通之后再向隧道出口方向掘进；平导向出口方向单向施工，共布置9个横通道，每个横通道相距420m，掘进至9#横通道与正洞贯通后就停止施工；平导超前一定距离后，再通过横通道进入正洞，增加1个正洞工作面，即横洞工区最多时有3个工作面作业（2个正洞工作面和1个平导工作面）；
（3）斜井工区：
工区总长度3410m（不含斜井长度），先施工斜井，待斜井掘到正洞位置后，再分为两个工作面，即向正洞出口方向和进口方向各布置一个工作面。
各工区掘进长度列表如表1-1隧道工区划分表。
斑竹林隧道工区划分表
隧道名称
工区划分
掘进长度（m）
备注
斑竹林隧道
进口工区
1768
低瓦斯
横洞工区
3500
高瓦斯
斜井工区
3410
非瓦斯
3.隧道内防爆供电系统设计
3.1洞内施工供配电
地面10KV电源接入洞口总馈电闭锁开关（高压真空隔爆配电装置），该配电装置型号为PJG-100/10，结构特征为B型，主要用于具有爆炸性危险气体（甲烷混合物）的场所，对额定电压10KV，额定频率50HZ，额定电流400A以下的三相交流中性点不直接接地的供电系统进行控制、保护和测量，同时作为瓦斯风电闭锁装置的总开关。
该配电开关位置设置在进口洞外侧面20～30m处。
在配电开关负方，引出矿用交联铠装电缆（MYJV22-8.7/10kV3×50），该电缆作为施工供电总电缆，应沿洞壁架设电缆挂勾悬挂敷设。
电缆随着工作面向前推进不断延伸，根据实际情况，建议500m左右为一段，中间接头处通过隔爆高压电缆连接器（LBG1-200/10）连接。
供电总电缆校验：
（1）按载流量选择
式中I——进洞电缆最大工作电流，A；
S——视在功率，674.01kVA（根据负荷计算）；
UN——供电线路额定电压，10kV。
A
进洞电缆MYJV22-10kV3×50载流量为172A（查表），
Ix=172A>I=39A
故选用MYJV22-10kV3×50型交联聚乙烯电力电缆，符合要求。
（2）按允许电压损失校验
ΔU％＝Δup％PL
式中ΔU％——进洞电缆电压损失百分数，％；
Δup％——进洞电缆每1MW·km的电压损失百分数，0.65％（根据50mm2电缆查表）；
P——洞内有功负荷，0.66325MW（根据负荷计算）；
L——进洞电缆长度，1.2km。
ΔU％＝0.65％×0.66325×2.3＝1％<5%
故选用MYJV22-10kV3×35型交联聚乙烯电力电缆，符合要求。
分支电缆可根据负荷变化，调整相应规格。
随着工作面向前推进，主电缆向前延伸到工区末端时，依次梯接三台高压隔爆真空配电装置，并由此控制三台隔爆干式变压器，形成A、B两个不同用途的低压支路（见图）。
3.2.工作面负荷及隧道照明支路
该支路用于掘进工作面施工设备供电及保护，兼顾进口工区末期隧道照明供电。
该支路10KV电源由洞口总馈电开关接入，该支路的高压配电装置选用PJG-50/10型，结构特征为B型，变压器选用KBSG-400KVA-10/0.4KV，上述设备安装位置距各工作面300m至500m处。
该支路由一台KBZ-630/380V隔爆馈电开关控制并保护，由于工作面施工设备较多，条件较恶劣，因此选用带检漏保护装置的智能型馈电开关，该支路中的工作面投射灯选用矿用隔爆型泛光灯（金卤灯）4台，型号为DGS-175/127B,其电源由一台隔爆照明综合保护装置（ZBZ-4/380M）将380V电源转换为127V照明电源供给。
其它设备均由相应的独立的防爆启动开关启动并保护。
负荷见用电设备负荷表。
由支路总馈电开关引出四个分支路，并分别由四台低压馈电开关控制，实现二级漏电闭锁保护功能。
照明综合保护装置将380V电压转换127V照明电压供给照明灯具，同时具有短路、过载、漏电、闭锁及电缆绝缘危险指示功能。
隧道照明灯具为隔爆型节能荧光灯（DGS24/127Y（T）24瓦），按每10米沿隧道两侧分别各一盏均布，悬挂于隧道两侧上部，每台照明综合保护装置可供100盏灯具左右供电，照明灯具主供电缆选用矿用移动橡套软电缆（MY-0.38/0.66-3×16+1×10），每隔10～20米经矿用隔爆型低压电缆接线盒BHD2-25/660（380）-3T分支给就近照明灯具，照明灯具的另一进出线嘴可引出线供就近的1～3盏照明灯具供电，连接电缆可选用矿用轻型橡套软电缆（MYQ-0.3/0.5-4×2.5），或选用矿用移动橡套软电缆（MY-0.38/0.66-4×4）。
根据经验值
需要系数KC选0.6；
机械效率η取0.9；
功率因数cosφ取0.85
变压器的总容量为：
S=KC×∑P/（η×cosφ）=0.6×545/（0.9×0.85）=378.17（KVA）
根据计算结果及设备规格型号资源情况，变压器选择为400KVA的矿用隔爆型干式变压器，型号为KBSG-400KVA-10KV/0.4KV。
隧道工区洞内用电设备负荷表如下:
洞内用电设备负荷表
序号
负荷名称
电压（kV）
设备数量
设备容量（kW）
需用系数
COSφ
tgφ
计算负荷
变压器容量（kVA）
备注
全部
工作
全部
工作
有功（kW）
无功（kvar）
视在（kVA）
工作面负荷
1
扒渣机
0.38
1
1
90.00
90.00
0.6
0.85
0.62
54.00
33.47
2
混凝土输送泵
0.38
2
2
180.00
180.00
0.6
0.85
0.62
108.00
66.93
3
湿喷机械手
0.38
1
1
55.00
55.00
0.6
0.85
0.62
33.00
20.45
4
电焊机
0.38
3
3
90.00
90.00
0.6
0.85
0.62
54.00
33.47
4
模板台车
0.38
4
4
88.00
88.00
0.6
0.85
0.62
52.80
32.72
5
双液注浆机
0.38
3
3
33.00
33.00
0.6
0.85
0.62
19.80
12.27
6
湿喷机
0.38
2
2
15.00
15.00
0.6
0.85
0.62
9.00
5.58
7
捣固机
0.38
12
12
26.40
26.40
0.6
0.85
0.62
15.84
9.82
7
增压泵
0.38
4
4
30.00
30.00
0.6
0.85
0.62
18.00
11.16
8
场地照明及其它
0.22
50.00
50.00
0.85
0.90
0.48
42.50
20.58
9
洞内负荷小计
32
32
657
657
0.86
406.94
246.44
475.75
同时系数
0.6
计算负荷
366.25
221.80
378.17
400
3.4通风系统供电
通风机为Ⅰ类负荷，采用双回路电源供电，其中一路由地面10KV进洞高压开关梯接而来，另一路由地面柴油发电机组升压为10KV送至风机安装处，做为备用电源。
3.4.1通风机负荷统计表
安装位置
型号
数量
单台功率
（KW）
总功率
（KW）
备注
平导主风机
SDZ-1000
3
2×47
282
其中一台对平导掌支面供风，两台对正洞供风
横洞主风机
SDZ-1000
2
2×47
188
对进口正洞供风
横洞射流风机
SDS-1000
2
30
60
辅助通风
进口射流风机
SDS-1000
2
30
60
辅助通风
合计
590
3.4.2通风机专用变压器选型
根据经验值
需要系数KC选0.8；
机械效率η取0.9；
功率因数cosφ取0.85
变压器的总容量为：
S=KC×∑P/（η×cosφ）=0.8×590/（0.9×0.85）=617KVA
根据计算结果及设备规格型号资源情况，变压器选择为630KVA的矿用隔爆型干式变压器，型号为KBSG-630KVA-10KV/0.4KV。
4.隧道安全用电的其它技术措施
4.1供电系统与隧道瓦斯监控系统联锁控制
根据相关规定，瓦斯隧道施工洞内供电必须做到“三专”、“两闭锁”即：
专用变压器，专用开关，专用供电线路，瓦斯浓度超标时与供电的闭锁及压入式通风的风机与洞内供电的闭锁。
因此，高瓦斯施工区和瓦斯突出施工区内的主通风机、局部通风机、射流风机和洞内与之相应的工作面的电气设备，必须与瓦斯监控系统进行风电、瓦电闭锁，当通风机停止运转时，应能立即自动切断局部通风机供风区段的一切电源。
风机的瓦斯风电闭锁设施，由监控系统统一考虑完成，不在此洞内方案供电图中。
4.2接地保护系统
根据规定，瓦斯隧道施工区内的配电变压器严禁中性点直接接地，严禁由洞外中性点直接接地的变压器或发电机直接向瓦斯隧道供电。
瓦斯隧道必须采用独立的接地保护系统。
因此，本隧道的接地保护系统采用MY-0.38/0.66-1×25mm2（单铜芯）线缆作接地保护线，从洞口集中接地处向洞内架设，洞内每隔200～300米处做重复接地，洞口的集中接地与洞内的重复接地处的接地电阻不得大于1.5Ω。
洞内重复接地极使用厚度不小于6mm面积不小于0.7m2的镀锌钢板，可安装在洞内积水坑、水沟或预留洞室内。
专用保护接地线不允许断线且不允许安装任何开关，洞内36V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须与专用保护接地线可靠连接，其接地网上任何一保护接地点的接地电阻值不得大于2Ω。
4.3设置检漏继电器
低压馈电线路上，各分支馈电开关必须使用带有选择性漏保护的检漏装置的馈电开关（因为本方案为了降低成本没有单独计划设置独立的检漏继电保护装置）。
施工现场的总隔爆馈电开关至分支线路隔爆馈电开关设置两级捡漏继电器装置，两级捡漏继电器的额定漏电动作电流和额定漏电动作时间应作合理配合，使之具有分级保护的功能。
（当其中一条支路发生故障时不影响其它支路的正常供电，使其影响面降低对整体工作进度影响小）。
4.4防雷接地
为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，所有进洞线路，包括动力电缆、照明电缆、瓦斯监控系统电缆及通信电缆均需在洞口安装避雷器。
因此，在各种电缆向洞内敷设时，必须严格执行本规定，安装与其相配套的氧化锌避雷器，洞口的防雷接地电阻不得超过2欧姆且要定期检查测试。
进洞的其它风、水管线也必须在洞口处与专用保护接地极进行连接，以防雷电和静电传入洞内。
具体防雷方案及安装实施，统一由地面防雷系统统一布署安装，必须符合上面要求。
4.5备用电源
根据有关规定，高瓦斯隧道主扇风机等一类负荷的供电由地面供电，地面应采用双电源供电，其电源线上不得分接隧道以外的任何负载。
为保证隧道通风、照明及监测系统等一级负荷供电，当主电源停电或故障时，备用电源应保证及时投入，其容量至少应能保证隧道内一类负荷的需求。
4.6洞内电气设备的设置原则
配电系统设置总隔爆馈电开关、分支隔爆馈电开关、单台设备的隔爆电磁起动器，实行三级配电。
设置配电系统应使三相负荷平衡。
总隔爆馈电开关应设置在靠近移动变电站区域，分支隔爆馈电开关设置在用电设备或负荷相对集中的区域，分支隔爆馈电开关与单台设备的隔爆电磁起动器的距离不得超过30m，隔爆电磁起动器开关与其控制的固定式用电设备的水平距离不应超过5m。
每台用电设备必须有各自专用的隔爆开关，禁止用同一个隔爆开关直接控制二台及二台以上用电设备。
隔爆开关不得装设在易受外来固体物撞击、强烈振动、液体浸溅及热源烘烤的场所。
否则，应予清除或做防护处理。
隔爆开关周围应有足够两人同时工作的空间和通道，其周围不得堆放任何有碍操作、维修的物品。
隔爆开关要放置在洞内其它机械设备不易碰撞的地方，要设立警示标记或警示灯。
高压入洞后，高压配电装置及矿用隔爆型干式变压器的其配电点，所有电气设备应安设移动保护栅栏，并布置必要的消防设施。
5.安全用电组织机构和组织措施
5.1组织机构
项目部成立瓦斯隧道安全用电管理领导小组
组长：
程志刚
副组长：
张友祥钱金成
组员：
刘松陈鹏高旭彬李宗沅高雪峰但茂祥
5.2组织措施
建立瓦斯隧道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。
建立技术交底制度
向专业电工、各类用电人员介绍瓦斯隧道临时用电施工组织设计和安全用电技术措施的总体意图、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。
建立安全检测制度
从瓦斯隧道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，低压检漏装置动作参数等，以监视临时用电工程是否安全可靠，并做好检测记录。
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。
建立工程拆除制度
工程竣工后，临时用电工程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。
建立安全检查和评估制度
设备与安全管理部门要按照瓦斯隧道相关安全技术规范的规定定期对现场用电安全情况进行检查评估。
建立安全用电责任制
对瓦斯隧道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。
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瓦斯隧道用电安全教育和考核，凡上岗人员必须持有劳动部门核发的上岗证书，严禁无证上岗。
6.安全用电相关规定
6.1一般规定
1、高瓦斯工区和瓦斯突出工区工点应配置两路电源。
工区内采用双电源线路，其电源线上不得分接隧道以外的任何负荷。
2、瓦斯工区的各级配电电压和各种机电设备的额定电压等级应符合以下要求：
（1）高压不应大于10000V；
（2）低压不应大于1140V；
（3）照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，在低瓦斯工区不应大于220V；在高瓦斯工区和瓦斯突出工区不应大于127V。
（4）远距离控制线路的额定电压不应大于36V。
3、瓦斯工区内的配电变压器严禁中性点直接接地。
严禁由洞外中性点直接接地的变压器或发电机直接向瓦斯隧道内供电。
6.2电缆
1.瓦斯工区内高压电缆的选用应符合下列规定：
1）固定敷设的电缆应根据作业环境条件选用；
2）移动变电站应采用监视型屏蔽橡套电缆；
3）电缆应采用铜芯。
2.瓦斯工区内低压动力电缆的选用应符合以下规定：
1）固定敷设的电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙烯电缆或不延燃橡套电缆；
2）移动式或手持式电气设备的电缆，应采用专用的不延燃橡套电缆；
3）开挖面的电缆必须采用铜芯。
3.瓦斯工区内固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆。
4.电缆的敷设应符合以下规定：
1）电缆应悬挂。
悬挂点的距离，在竖井内不得大于6m，在正洞、平行导坑和斜井内不得大于3m。
2）电缆不应与风、水管辐射在同一侧，当受条件限制需敷设在同一侧时，必须敷设在管子的上方，其间距应大于0.3m。
3）高、低压电力电缆敷设在同一侧时，其间距应大于0.1m。
高压与高压、低压与低压电缆间的距离不得小于0.05m。
5.电缆的连接应符合下列要求：
1）电缆与电气设备连接，必须使用与电气设备的防爆性能相符的接线盒。
电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备连接。
2）在高瓦斯工区和瓦斯突出工区内，电缆之间若采用接线盒连接时，其接线盒必须是防爆型的。
高压纸绝缘电缆接线盒内必须灌注绝缘填充物。
6.3电器与保护
1.瓦斯工区内的电气设备不应大于额定值运行。
2.瓦斯工区内的低压电气设备，严禁使用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的油浸变压器。
3.瓦斯工区照明灯具的选用，应符合下列规定：
1）已衬砌地段的固定照明灯具，可采用EXdⅡ型防爆照明灯；
2）开挖工作面附近的固定照明灯具，必须采用EXdⅠ型矿用防爆照明灯；
3）移动照明必须使用矿灯。
4.隧道内高压电网的单相接地电容电流不得大于20A。
5.瓦斯工区内禁止高压馈电线路单相姐弟运行，当发生单相接地时，应立即切断电源。
低压馈电线路上，必须装设能自动切断漏电线路的检漏装置。
6.高瓦斯工区和瓦斯突出工区内的局部通风和开挖工作面的电气设备，必须装设风电闭锁装置。
当局部通风机停止运转时，应立即自动切断通风机供风区段的一切电源。
7.为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，必须遵守下列规定：
1）经由地面架空线路引入隧道内的供电线路，必须在隧道洞口处装设避雷装置；
2）由地面直接进入隧道内的轨道和露天架空引入（出）的管路，必须在隧道洞口附近金属体进行不少于2处的集中接地。
3）通信线路必须在隧道洞口处装设熔断器和避雷装置。
8.隧道内36V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须有保护接地，其接地电阻值应满足下列要求：
1）接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得大于2Ω；
2）每一移动式或手持式电气设备与接地网间的保护接地，所用的电缆芯线的电阻值不得大于1Ω。
7.安全用电防火措施
7.1施工现场发生火灾的主要原因
电气线路过负荷引起火灾
线路上的电气设备长时间超负荷使用，使用电流超过了导线的安全载流量。
这时如果保护装置选择不合理，时间长了，线芯过热使绝缘层损坏燃烧，造成火灾。
线路短路引起火灾
因导线安全部距不够，绝缘等级不够，持久老化、破损等或人为操作不慎等原因造成线路短路，强大的短路电流很快转换成热能，使导线严重发热，温度急剧升高，造成导线熔化，绝缘层燃烧，引起火灾。
接触电阻过大引起火灾
导线接头连接不好，接线柱压接不实，开关触点接触不牢等造成接触电阻增大，随着时间增长引起局部氧化，氧化后增大了接触电阻。
电流流过电阻时，会消耗电能产生热量，导致过热引起火灾。
变压器、电动机等设备运行故障引起火灾
变压器长期过负荷运行或制造质量不良，造成线圈绝缘损坏，匝间短路，铁芯涡流加大引起过热，变压器绝缘油老化、击穿、发热等引起火灾或爆炸。
电热设备、照灯具使用不当引起火灾
电炉等电热设备表面温度很高，如使用不当会引起火灾；大功率照明灯具等与易燃物距离过近引起火灾。
电弧、电火花引起火灾
电焊机、点焊机使用时电气弧光、火花等会引燃周围物体，引起火灾。
施工现场由于电气引发的火灾原因决不止以上几点，还有许多，这就要求用电人员和现场管理人员认真执行操作规程，加强检查，是可以预防的。
7.2预防电气火灾的措施
针对电气火灾发生的原因，施工组织设计中要制定出有效的预防措施。
施工组织设计时要根据电气设备的用电量正确选择导线截面，从理论上杜绝线路过负荷使用，保护装置要认真选择，当线路上出现长期过负荷时，能在规定时间内动作保护线路。
导线架空敷设时其安全间距必须满足规范要求，当配电线路采用熔断器作短路保护时，熔体额定电流一定要小于电缆或穿管绝缘导线允许载流量的2.5倍，或明敷绝缘导线允许载流量的1.5倍
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