隧道通風立井井筒掘砌期間供電系統設計

李吉滄 袁長才

摘要： 隨著建井機械化程度的提高，建井用電設備的功率日益增大，建井期間的用電負荷逐漸升高，這些因素無疑給施工現場安全供電帶來了不利的影響。電力是不可缺少的動力源，而井筒施工期間往往永久供電系統又未形成，為保證工程正常施工，須設置臨時供電系統。[1]本文主要闡述了井筒掘砌期間，施工現場臨時供電系統用電負荷計算，并以此為依據計算電纜截面、變壓器容量、電壓損失等。對施工現場臨時用電具有一定的指導作用。

Abstract： With the increase of mechanization of construction wells， the power of equipment for building wells is increasing day by day， and the electricity load during construction is gradually increasing. These factors undoubtedly have a negative impact on safe power supply at the construction site. Electric power is an indispensable power source， and permanent power supply systems are often not formed during wellbore construction. In order to ensure the normal construction of the project， provisional power supply system must be provided. [1] This paper mainly elaborated the calculation of the electric load of the temporary power supply system at the construction site during the wellbore excavation， and calculated the cable cross-section， transformer capacity， voltage loss and so on. It has a certain guiding role in the temporary use of electricity on the construction site.

關鍵詞： 供電系統；負荷計算；變電所

Key words： power supply system；load calculation；substation

中圖分類號：TM64 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）16-0217-03

1 工程概況

南大梁高速公路華鎣山隧道2#豎井工程位于四川省達州市渠縣華鎣山4A級景區內，豎井直徑8m，深335.608m。該井于2017年4月開始建設，井筒于2017年11月到底。

2 施工供電系統設計

井筒掘砌期間，在井筒附近建臨時變電站，站內安裝10kV-6kV-0.4kV型移動式開閉所一套，安裝 S11-2500/10型主變壓器2臺，1臺S9-1000/6型變壓器、1臺S11M-1000/6型變壓器，為地面用電設備提供380V/220V電源；井口安裝KBSG-T-315/6型變壓器2臺，其中1臺為井筒、井口動力設備提供電源；1臺作為局扇專用變壓器。安裝KBSG2-T-630/6型變壓器1臺為臥泵提供電源。自業主10kV架空線終端桿上引下一路YJV22-3×35/10kV電纜至開閉所作為電源進線，井口安裝ZBX-4.0/127型照明信號綜合保護裝置供井下信號、照明用電。工程總裝機容量為3184kW。 因業主只提供了一路10kV架空線作為本工程的施工電源，施工過程中沒有備用電源，為防止緊急情況下業主提供電源出現故障，在開閉所旁合適的位置安設1臺為KHI400-150型（發出電壓380V）柴油發電機組，在緊急情況下給局部通風機和安全梯提供保安電源；柴油發電機組必須每天進行啟動試驗，確保機組處于完好狀態，并須做好試驗記錄。

2.1 10kV高壓供電系統（10kV進線綜合保護參數計算

由于施工設備的電壓等級為10kV-6kV 6kV-660V/380/220V，所以在不考慮變壓器熱損耗和線路損耗的情況下（提高功率因數，降低損耗），10kV變壓器的使用功率即為現場負荷所消耗的總功率，由表井筒施工負荷統計表可以看出補償后最大負荷為1880kVA。

①10kV電源1# 進線保護（101柜）CT-400/5=80的整定。

1）最大運行電流計算SMAX=×10×IMAX

即：1880=1.732×10×IMAX

最大運行電流IMAX=108.6A。

2）最大啟動電流IQ=4IMAX

IQ=4×108.6=434.4A

3）10kV電源1# 進線保護（101柜）， CT-400/5=80。

過流：Iglz=（108.6÷80）×1.25=1.69A 過流時間整定0.5s。

速斷：Isdz=1.69×6=10.14A，速斷整定時間0s。

整定依據：根據工廠配電設計手冊，過流整定為額定電流的1.2～1.5倍，時間整定為0-5s 速斷整定為過流整定的4-8倍，速斷時間為0-100ms。

②功率因數改善。

由負荷統計表可知，總功率因數低于0.9，采用開閉所內6kV母線上內置的電容補償器，電容器柜選用BWF型，總容量為450kvar，施工期間根據負荷自動補償提高功率因數。

2.2 開閉所進線電纜選擇

①按經濟電流密度選擇電纜截面。

Sj=Ig/Jj=108.6/2.5=43.4mm2

由于年最大負荷利用小時數小于3000h，選用交聯聚氯乙烯銅芯電力電纜，經濟電流密度為Ij=2.5A/mm2 ；進線電纜選用MYJV22-3×35/10kV交聯聚氯乙烯電力電纜一趟。

②按長時允許電流載流量校驗。

該電纜工作溫度為80℃、環境溫度為25℃時的長時載流量為150A>1880/（10×1.732）=108.5A，符合要求。

③電壓損失校驗。

高壓6KV配電線路允許電壓損失為5%，故：

U=10000×5%=500V

10.37V<500V， 故電壓損失符合要求。

ΔU-終端負荷電纜的電壓損失；

P-終端負荷的有用功率，kW；

L-線路長度，m，進線電纜長度100m；

S-電纜截面，mm2；

U0-線路的額定電壓，kV；

D-電纜總線的導電率，銅導線工作溫度在80℃時，45.67，m/？贅·mm2。

2.3 變壓器選型計算

①高壓進線變壓器。

根據處現有設備，選取S11-2500/10-6.3型變壓器2臺。

②低壓進線變壓器。

根據處現有設備，選取S9-800/6-0.4kV型、S11-M-1000/6-0.4kV型變壓器各1臺。

3 電力負荷計算

電力負荷等級不同，對電源的要求就不同，對電源變壓器容量的要求也不同。合理的選擇各級變電所中的變壓器容量，主要電氣設備及供配電線路規格是保證供電系統安全可靠的重要前提。電力負荷計算的主要目的：①為建設項目的方案設計提供用電依據及技術數據。也為國家計劃用電及用電規劃提供依據。②計算負荷電流及視在功率，作為各級變電所、變壓器容量、臺數選擇的依據。[2] ③計算流過各主要電氣設備的負荷電流作為高、低壓斷路器、隔離開關、熔斷器、負荷開關、接觸器、熱繼電器、啟動控制裝置等各種電器的選擇依據。④計算出流過各條線路的負荷電流，作為高、低壓母線、電線、電纜等線路截面的選擇依據。⑤計算出無功功率，作為提高供電系統功率因數，進行無功補償，確定補償容量的依據。⑥復查運行中的電氣設備的安全程度，為調查運行事故的隱患提供依據。⑦按用電單位及區段進行負荷計算，為確定負荷中心和變電所供電半徑提供依據。[3]

4 供電系統圖

供電系統如圖1所示。

5 結語

供電系統為工程施工的安全、進度、質量、動力、排水照明等提供了保障，所以供電系統的安全可靠運行是工程項目順利施工的重中之重，我處供電系統建立在幾十年立井施工經驗的基礎上，嚴格按照《簡明建井工程手冊》的供電負荷計算方法，嚴格執行《煤礦安全規程》中對供電系統的要求，盡量利用單位自有供電設備，保證了供電系統的經濟、高效、安全運行。

參考文獻：

[1]王煥霞，程山.井筒施工臨時供電系統設計淺談[C]// 2008全國礦山建設學術會議，2008.

[2]顧永輝，范廷瓚.煤礦電工手冊[M].煤炭工業出版社，1997.

[3]AQ1083-2011，煤礦建設安全規范[S].