隧道通风立井井筒掘砌期间供电系统设计

李吉沧 袁长才

摘要： 随着建井机械化程度的提高，建井用电设备的功率日益增大，建井期间的用电负荷逐渐升高，这些因素无疑给施工现场安全供电带来了不利的影响。电力是不可缺少的动力源，而井筒施工期间往往永久供电系统又未形成，为保证工程正常施工，须设置临时供电系统。[1]本文主要阐述了井筒掘砌期间，施工现场临时供电系统用电负荷计算，并以此为依据计算电缆截面、变压器容量、电压损失等。对施工现场临时用电具有一定的指导作用。

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.

关键词： 供电系统；负荷计算；变电所

Key words： power supply system；load calculation；substation

中图分类号：TM64 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0217-03

1 工程概况

南大梁高速公路华蓥山隧道2#竖井工程位于四川省达州市渠县华蓥山4A级景区内，竖井直径8m，深335.608m。该井于2017年4月开始建设，井筒于2017年11月到底。

2 施工供电系统设计

井筒掘砌期间，在井筒附近建临时变电站，站内安装10kV-6kV-0.4kV型移动式开闭所一套，安装 S11-2500/10型主变压器2台，1台S9-1000/6型变压器、1台S11M-1000/6型变压器，为地面用电设备提供380V/220V电源；井口安装KBSG-T-315/6型变压器2台，其中1台为井筒、井口动力设备提供电源；1台作为局扇专用变压器。安装KBSG2-T-630/6型变压器1台为卧泵提供电源。自业主10kV架空线终端杆上引下一路YJV22-3×35/10kV电缆至开闭所作为电源进线，井口安装ZBX-4.0/127型照明信号综合保护装置供井下信号、照明用电。工程总装机容量为3184kW。 因业主只提供了一路10kV架空线作为本工程的施工电源，施工过程中没有备用电源，为防止紧急情况下业主提供电源出现故障，在开闭所旁合适的位置安设1台为KHI400-150型（发出电压380V）柴油发电机组，在紧急情况下给局部通风机和安全梯提供保安电源；柴油发电机组必须每天进行启动试验，确保机组处于完好状态，并须做好试验记录。

2.1 10kV高压供电系统（10kV进线综合保护参数计算

由于施工设备的电压等级为10kV-6kV 6kV-660V/380/220V，所以在不考虑变压器热损耗和线路损耗的情况下（提高功率因数，降低损耗），10kV变压器的使用功率即为现场负荷所消耗的总功率，由表井筒施工负荷统计表可以看出补偿后最大负荷为1880kVA。

①10kV电源1# 进线保护（101柜）CT-400/5=80的整定。

1）最大运行电流计算SMAX=×10×IMAX

即：1880=1.732×10×IMAX

最大运行电流IMAX=108.6A。

2）最大启动电流IQ=4IMAX

IQ=4×108.6=434.4A

3）10kV电源1# 进线保护（101柜）， CT-400/5=80。

過流：Iglz=（108.6÷80）×1.25=1.69A 过流时间整定0.5s。

速断：Isdz=1.69×6=10.14A，速断整定时间0s。

整定依据：根据工厂配电设计手册，过流整定为额定电流的1.2～1.5倍，时间整定为0-5s 速断整定为过流整定的4-8倍，速断时间为0-100ms。

②功率因数改善。

由负荷统计表可知，总功率因数低于0.9，采用开闭所内6kV母线上内置的电容补偿器，电容器柜选用BWF型，总容量为450kvar，施工期间根据负荷自动补偿提高功率因数。

2.2 开闭所进线电缆选择

①按经济电流密度选择电缆截面。

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

由于年最大负荷利用小时数小于3000h，选用交联聚氯乙烯铜芯电力电缆，经济电流密度为Ij=2.5A/mm2 ；进线电缆选用MYJV22-3×35/10kV交联聚氯乙烯电力电缆一趟。

②按长时允许电流载流量校验。

该电缆工作温度为80℃、环境温度为25℃时的长时载流量为150A>1880/（10×1.732）=108.5A，符合要求。

③电压损失校验。

高压6KV配电线路允许电压损失为5%，故：

U=10000×5%=500V

10.37V<500V， 故电压损失符合要求。

ΔU-終端负荷电缆的电压损失；

P-终端负荷的有用功率，kW；

L-线路长度，m，进线电缆长度100m；

S-电缆截面，mm2；

U0-线路的额定电压，kV；

D-电缆总线的导电率，铜导线工作温度在80℃时，45.67，m/？赘·mm2。

2.3 变压器选型计算

①高压进线变压器。

根据处现有设备，选取S11-2500/10-6.3型变压器2台。

②低压进线变压器。

根据处现有设备，选取S9-800/6-0.4kV型、S11-M-1000/6-0.4kV型变压器各1台。

3 电力负荷计算

电力负荷等级不同，对电源的要求就不同，对电源变压器容量的要求也不同。合理的选择各级变电所中的变压器容量，主要电气设备及供配电线路规格是保证供电系统安全可靠的重要前提。电力负荷计算的主要目的：①为建设项目的方案设计提供用电依据及技术数据。也为国家计划用电及用电规划提供依据。②计算负荷电流及视在功率，作为各级变电所、变压器容量、台数选择的依据。[2] ③计算流过各主要电气设备的负荷电流作为高、低压断路器、隔离开关、熔断器、负荷开关、接触器、热继电器、启动控制装置等各种电器的选择依据。④计算出流过各条线路的负荷电流，作为高、低压母线、电线、电缆等线路截面的选择依据。⑤计算出无功功率，作为提高供电系统功率因数，进行无功补偿，确定补偿容量的依据。⑥复查运行中的电气设备的安全程度，为调查运行事故的隐患提供依据。⑦按用电单位及区段进行负荷计算，为确定负荷中心和变电所供电半径提供依据。[3]

4 供电系统图

供电系统如图1所示。

5 结语

供电系统为工程施工的安全、进度、质量、动力、排水照明等提供了保障，所以供电系统的安全可靠运行是工程项目顺利施工的重中之重，我处供电系统建立在几十年立井施工经验的基础上，严格按照《简明建井工程手册》的供电负荷计算方法，严格执行《煤矿安全规程》中对供电系统的要求，尽量利用单位自有供电设备，保证了供电系统的经济、高效、安全运行。

参考文献：

[1]王焕霞，程山.井筒施工临时供电系统设计浅谈[C]// 2008全国矿山建设学术会议，2008.

[2]顾永辉，范廷瓒.煤矿电工手册[M].煤炭工业出版社，1997.

[3]AQ1083-2011，煤矿建设安全规范[S].