柴油發(fā)電機(jī)工作站在豐滿重建工程中的應(yīng)用

房大成，孔繁臣，高　潮，李濟(jì)民

（1.國家電網(wǎng)公司新源有限公司豐滿大壩重建工程建設(shè)局，吉林 豐滿 132108；2.中國水利水電建設(shè)工程咨詢北京有限公司、豐滿水電站監(jiān)理中心，吉林 豐滿 132108；3.萬華節(jié)能（煙臺(tái)）工程有限公司，山東 煙臺(tái) 264002）

1　實(shí)施背景

1.1　問題的提出

萬華節(jié)能（煙臺(tái)）工程有限公司承擔(dān)了豐滿水電站全面治理（重建）工程大壩外保溫、壩體輔助防滲項(xiàng)目,該工程采用聚脲、聚氨酯噴涂技術(shù)為54個(gè)壩段（共分為五大段）進(jìn)行上游水位變動(dòng)區(qū)壩面輔助防滲+保溫、上游水位變動(dòng)區(qū)以上壩面保溫、上游水位變動(dòng)區(qū)以下壩面輔助防滲+保溫、下游長期外露壩面保溫、下游回填土以下壩面保溫、溢流面輔助防滲+保溫、閘墩側(cè)面輔助防滲+保溫。

工程要與大壩混凝土澆筑、灌漿施工有機(jī)結(jié)合，緊跟主體工程進(jìn)度合理安排施工組織。其工程特點(diǎn)：移動(dòng)性大、模塊化施工，施工用電設(shè)施主要為吊籃、聚脲噴涂機(jī)、聚氨酯噴涂機(jī)、空壓機(jī)、手持電動(dòng)工具等，用電容量小，安全風(fēng)險(xiǎn)大文明施工要求高。

按招標(biāo)文件以及以往工程慣例，施工單位要建立施工供電系統(tǒng)：在業(yè)主提供的10 kV施工供電接口配置柱上斷路器、箱式變、環(huán)網(wǎng)柜、1-3級(jí)配電箱，高、低壓電纜。存在問題：

（1）新建豐滿大壩壩頂高程269.50 m，最大壩高94.50 m，壩頂總長1 068.00 m，54個(gè)壩段，加之基坑開挖形成的邊坡垂直高度在20 m，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，在邊坡上無法架設(shè)線纜，引入施工作業(yè)面用電距離長。為了與大壩混凝土碾壓同步施工，迅速跟蹤主體工程進(jìn)度，保證工程連續(xù)性施工，該供電系統(tǒng)配電箱、電纜勢(shì)必要遍布大壩的各個(gè)壩段，安全文明施工難度大、用電成本投入大、利用率低，存在安全隱患。

（2）施工用電區(qū)域分散。由于大壩分區(qū)域進(jìn)行混凝土碾壓，正在碾壓的壩段不能進(jìn)行外立面保溫施工，且該壩段的所有用電設(shè)備均需要拆除，防止碾壓時(shí)外排的污水對(duì)施工機(jī)械造成污染，因此保溫施工的區(qū)域分散。

（3）用電設(shè)備移動(dòng)頻繁。現(xiàn)場(chǎng)施工分為基層處理、底漆施工、聚脲防滲層施工、聚氨酯保溫層施工四道工序。每個(gè)施工段包含4～8個(gè)壩段，正常的工期為7～8個(gè)工日，施工完成后所有施工機(jī)械均要轉(zhuǎn)移至其他的施工段，因此很難將供電設(shè)備固定在某個(gè)固定的位置。

（4）作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，交叉作業(yè)多。由于受壩頂施工條件制約，很多壩段需要將電源接到壩底平臺(tái)的不同位置，即使將電源接到壩頂，交叉作業(yè)不確定因素也很多，需要不定期的對(duì)配電箱、電纜進(jìn)行移動(dòng)。

（5）機(jī)械設(shè)備移動(dòng)距離長。大壩長度為1 068 m，由于混凝土分區(qū)進(jìn)行碾壓，各個(gè)壩段被分割開，如采用固定電源箱、電纜線，通過正在施工壩段送到用電的位置將花費(fèi)的成本很大。

1.2　解決問題的思路

根據(jù)該工程移動(dòng)性大，用電容量小，模塊化施工的特點(diǎn)，選用移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)顯得尤為必要。移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)具有節(jié)省能源、施工規(guī)范、移動(dòng)便捷等優(yōu)點(diǎn)，但也存在隱患如：貯油桶的存放、原料油供給方式、防火、防塵、防雨措施，獨(dú)立的TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)等棘手問題。

本著科學(xué)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的目的,采用移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)作為本工程的施工電源，使大壩外保溫施工不受地理?xiàng)l件及現(xiàn)場(chǎng)不利因素制約，保證大壩外保溫施工進(jìn)度按照業(yè)主要求按時(shí)完成。

2　內(nèi)涵和做法

移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)一般應(yīng)用于運(yùn)行和施工場(chǎng)所的自備用電源，短時(shí)啟動(dòng)用。如將其作為施工主電源發(fā)揮其優(yōu)越性外還要符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，絕對(duì)保證作業(yè)人員安全、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工。

2.1　國家及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

按照J(rèn)GJ46-2005《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定以及GB50194-2014《建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)供用電安全規(guī)范》，移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組需要滿足以下條件：

（1）“必須配置可用于撲滅電氣火災(zāi)的滅火器，嚴(yán)禁存放貯油桶”。

（2）發(fā)電機(jī)上部應(yīng)設(shè)防雨棚，防雨棚應(yīng)牢固、可靠。

（3）“發(fā)電機(jī)組應(yīng)采用電源中性點(diǎn)直接接地的三相四線制供電系統(tǒng)和獨(dú)立設(shè)置TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)”。

（4）“移動(dòng)式發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備，其金屬外殼或底座應(yīng)與發(fā)電機(jī)電源的接地裝置有可靠的電氣連接”。

（5）“TN系統(tǒng)中的保護(hù)零線除必須在配電室或總配電室箱處做重復(fù)接地外，還必須在配電系統(tǒng)的中間處和末端處做重復(fù)接地”。

2.2　改進(jìn)內(nèi)容

根據(jù)豐滿大壩重建工程外保溫標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)用電位置及功率需求，項(xiàng)目部首先購置了50 kW敞開式的柴油發(fā)電機(jī)，認(rèn)真對(duì)照國家、行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)外觀及運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行改造，以柴油發(fā)電機(jī)工作站形式投入運(yùn)行。

（1）外觀改進(jìn)。加裝了防護(hù)棚（見圖1）實(shí)現(xiàn)防塵、防雨；設(shè)置隔斷間，將貯油桶與機(jī)身隔開，采用管路自吸原理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供油，減輕人力投入；配置滅火器；懸掛安全操作規(guī)程及警示標(biāo)識(shí)；對(duì)發(fā)電機(jī)工作站與周圍區(qū)分，進(jìn)行專門管理。這樣既可以有效的防止現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)灑水淋濕發(fā)電機(jī)，造成潮水漏電的安全隱患，又可以防止現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵污染發(fā)電機(jī)。做到了外觀美觀，現(xiàn)場(chǎng)整齊，制式統(tǒng)一，符合規(guī)程、規(guī)范要求以及建設(shè)單位對(duì)安全文明設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定。

圖1　防護(hù)棚現(xiàn)場(chǎng)圖

（2）解決發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地問題，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)。將到場(chǎng)的柴油發(fā)電機(jī)由中性點(diǎn)非接地方式改為直接接地方式（與金屬外殼可靠連接），并引出PE線，電源側(cè)形成三相五線制接線引出至二、三級(jí)配電箱以及用電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組應(yīng)采用電源中性點(diǎn)直接接地的三相五線制供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了“移動(dòng)式發(fā)電機(jī)供電的用電設(shè)備，其金屬外殼或底座應(yīng)與發(fā)電機(jī)電源的接地裝置有可靠的電氣連接”。

根據(jù)豐滿大壩接地系統(tǒng)新的設(shè)計(jì)理念：采用Φ180 mm鍍銅圓鋼組成獨(dú)立的接地網(wǎng)，右岸上游庫區(qū)側(cè)設(shè)接地錨桿形成接地網(wǎng)格，整個(gè)大壩接地網(wǎng)隨著大壩混凝土澆筑施工進(jìn)程不斷形成并與老壩接地系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了可靠連接。利用不斷形成的大壩鍍銅圓鋼組成的獨(dú)立接地網(wǎng)作為柴油發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)的重復(fù)接地網(wǎng)使用，將柴油發(fā)電機(jī)保護(hù)零PE線與大壩接地鍍銅圓鋼接地網(wǎng)鏈接，形成電源側(cè)重復(fù)接地，并將各二、三級(jí)配電箱PE排引入大壩接地鍍銅圓鋼接地網(wǎng)，作為中間和末端處重復(fù)接地，實(shí)現(xiàn)“TN系統(tǒng)中的保護(hù)零線除必須在配電室或總配電室箱處做重復(fù)接地外，還必須在配電系統(tǒng)的中間處和末端處做重復(fù)接地”。三級(jí)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

自此，此柴油發(fā)電機(jī)工作站供電系統(tǒng)，形成了“發(fā)電機(jī)組電源中性點(diǎn)直接接地的獨(dú)立設(shè)置的TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)”。

圖2　三級(jí)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式示意圖（放射式配電）

（3）建立健全的發(fā)電機(jī)工作站管理制度，編制了有針對(duì)性的各種專項(xiàng)施工方案及應(yīng)急預(yù)案：《柴油發(fā)電機(jī)用電方案》、《發(fā)電機(jī)組裝、運(yùn)輸專項(xiàng)施工方案》、《起重吊裝作業(yè)應(yīng)急預(yù)案》、《發(fā)電機(jī)工作站火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案》、《人身觸電處置應(yīng)急預(yù)案》。并且發(fā)電機(jī)工作站設(shè)置專人進(jìn)行巡檢，工人上崗前經(jīng)過專業(yè)安全技術(shù)交底及安全知識(shí)考核，每天巡檢并填寫巡檢記錄，每周對(duì)巡檢記錄進(jìn)行歸檔。巡檢及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，并采取有效措施保證發(fā)電機(jī)工作站正常運(yùn)行。

（4）經(jīng)過整體的改進(jìn)后，為了驗(yàn)證該獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組中性點(diǎn)直接接地的TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)帶電導(dǎo)體在發(fā)生對(duì)地故障所產(chǎn)生的剩余電流的保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)減少觸電危險(xiǎn)，縮短故障時(shí)間，達(dá)到對(duì)人身保護(hù)的最終目的，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果進(jìn)行了試驗(yàn)。利用漏電電流測(cè)試儀，經(jīng)實(shí)際模擬接地短路試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)配置的30 mA漏電保護(hù)器,實(shí)測(cè)動(dòng)作電流10 mA正確動(dòng)作跳閘。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證：經(jīng)改進(jìn)的柴油發(fā)電機(jī)工作站，通過現(xiàn)場(chǎng)科學(xué)配置，能夠有效的保證人身安全。

在2016年大壩外保溫標(biāo)后期施工中，項(xiàng)目部新增購制封閉式可移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)，統(tǒng)一進(jìn)行接地系統(tǒng)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了制式統(tǒng)一，移動(dòng)更加方便快捷，使移動(dòng)時(shí)間大大縮短（見圖3）。

圖3　輪式可移動(dòng)發(fā)電機(jī)工作站

3　實(shí)施效果

（1）大壩保溫、壩體輔助防滲材料采購及施工工程機(jī)械用電量見表1：

表1　施工機(jī)械及用電量

（2）如果按業(yè)主提供的10 kV接口接入，施工單位自行到當(dāng)?shù)仉娏Σ块T辦理用電接入手續(xù)，加之考慮線路壓降，需在大壩兩側(cè)設(shè)立2臺(tái)200 kVA箱式變壓器需投入80萬元，電纜電線增加（距離按1200m算）12萬元。增加投入92萬元。施工期增加電纜托架1 000 m約投入3萬元，不斷移動(dòng)產(chǎn)生人工費(fèi)（增加兩個(gè)專業(yè)電工，日工220元即220×105=2.31萬元）。總計(jì)增加投入97.31萬元。考慮應(yīng)供電部門要求，由專業(yè)化隊(duì)伍安裝所發(fā)生安裝費(fèi)的增加，預(yù)計(jì)還要發(fā)生30萬。

（3）2016年度大壩外保溫、壩體輔助防滲材料采購及施工項(xiàng)目用施工供電電力實(shí)際固定投入見表2：

表2　施工項(xiàng)目電力實(shí)際固定投入

2016年大壩外保溫項(xiàng)目部施工供電系統(tǒng)共投入6臺(tái)敞開式柴油發(fā)電機(jī)，并擴(kuò)建新增加2臺(tái)封閉式移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)投入14.8萬元，電纜及電箱投入13.2萬元。2016年度施工期在7、8、9、10月份共計(jì)工作日為105 d，柴油費(fèi)用總計(jì)為5.02萬元，完成施工面積3.76萬m2。投入運(yùn)行維護(hù)人力4人，人工成本投入4.6萬元。后續(xù)如按2016年施工強(qiáng)度，僅需要考慮油耗和人工投入。

（4）實(shí)踐證明：2016年豐滿水電站全面治理（重建）工程大壩外保溫、壩體輔助防滲工程，通過實(shí)施本項(xiàng)技術(shù)管理創(chuàng)新，既滿足了現(xiàn)場(chǎng)的用電需要，保證了安全文明生產(chǎn)。又極大降低了用電成本，創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟(jì)效益。并對(duì)同類工程提供借鑒，有廣泛的社會(huì)效益。