隧道工程：隧道施工供电

隧道施工应采用三级配电二级保护方式，并对施工用电及生活用电进行供电专项设计。

1．施工总用电量估算

在施工现场，电力供应首先要确定总用电量，以便选择合适的发电机、变压器、各类开关设备和线路导线，做到安全、可靠地供电，减少投资，节约开支。

实践经验表明，确定现场供电负荷的大小时，不能简单地将所有用电设备的容量相加。因为在实际生产中，并非所有设备都同时工作，另外，处于工作状态的用电设备也并非均处在额定工作状态。一般施工现场总用电量，常采用以下两种方法估算确定。

（1）同时考虑施工现场的动力和照明的总用电量估算。

式中　S总——施工总用电量（kW）；

K——备用系数，一般取1.05～1.10；

∑P1——整个工地动力设备的额定输出功率总和（kW）；

∑P2——整个工地照明用电量总和（kW）；

η——动力设备的平均效率，采用0.83～0.88，通常取0.85进行计算；

cosφ——平均功率因数，采用0.5～0.7；

K1——动力设备同时使用系数，通风机的同时用电系数为0.8～0.9，施工电动机械同时用电系数为0.65～0.75；

K2——动力负荷系数，主要考虑不同类型设备带负荷工作时的情况，一般取0.75～1.0；

K3——照明设备同时使用系数，一般可取0.6～0.9。

（2）只考虑动力负荷的总用电量估算。

当照明用电相对于动力用电而言，所占比例较少时，为简化计算，可在动力用电量之外再加10%～20%，作为总用电量，即

式中　S总——现场动力设备所需的用电量。

其他符号意义同上，但当使用大型用电设备（如掘进机）时，K1可取1.0进行计算。

2．隧道施工的供电方式

隧道施工供电方式有自设发电站供电和地方电网供电两种。地方电网供电既方便又安全，所以一般尽量采用地方电网供电，只有在地方供电不能满足施工用电需要或距离电源太远时，才自设发电站供电。此外，自发电还可作为备用，当地方电网供电不稳定时采用，在有些重要施工场所应设置双回路供电网，以保证供电的稳定性。采用地方电网供电时，施工供电主要考虑变压器选择和供电线路的布置。

3．变压器的选择和布置

（1）变压器的选择。

一般根据估算的施工总用电量来选择变压器，其容量应等于或略大于施工总用电量，且在使用过程中，一般使变压器承受的用电负荷达到额定容量的60% 左右为佳。具体可按下述方法确定：(www.xing528.com)

① 配属电动机械的单台最大容量占总用电量的1/5及以下时，变压器最大容量Se为

② 配属电动机械的单台最大容量占总用电量的1/5以上时，变压器最大容量Se为

其中：μ为配属机械中最大一台的容量与总用量的比值。以上两公式中其他符号意义同前。

根据上述公式计算需要的变压器的容量后，从变压器产品目录中选择适当型号和规格的配电变压器即可。

（2）变压器（变电站）位置的确定。

变压器的位置应考虑便于运输、运行和检修，同时应选择在安全可靠的地方，因此应满足以下几个方面：

① 变压器必须安设在其供电范围的负荷中心，使其投入运行时线路损耗最小，且能满足电压要求。线路末端电压降满足要求时，变压器应设置在洞外，再低压进洞。洞外变电站宜设在洞口附近，并应靠近负荷集中地点的电源来线同一侧。当配电电压在380 V时，供电半径不应大于700 m，一般以500 m为宜。高压变电站之间的距离，一般在1 000 m左右。当变电站电源线需跨越施工地区时，和施工道路最小安全距离为：架空电力线电压G≤10 kV时为7.0 m，10 kV＜G≤220 kV时为8.0 m，220 kV＜G≤500 kV时为14.0 m。

② 洞内变电站之间的距离宜不超过1 000 m，变压器应选择在高压进线方便处，且应尽量接近高压线，一般情况下还应安设在大负荷的附近。变电站宜设置在干燥的紧急停车带、避车洞或不使用的横通道内，变压器与周围洞壁的最小距离不应小于30 cm；应采用井下高压配电装置或相同电压等级的油开关柜，不应使用跌落式熔断器；应设有防尘措施，并应按规定设置防护栏（网）、灯光警告标志等安全防护措施，高压分线部位应设明显危险警告标志。

4．供电线路布置

（1）线路电压等级。

隧道施工低压供电，应采用220/380 V三相五线制电力系统。长距离供电采用10 kV。动力机械的电压标准是380 V，成洞地段照明采用220 V，工作地段照明和手持电动工具按规定选24～36 V安全电压供电。非瓦斯隧道固定照明电压应不大于220 V，线路末端的电压降不应大于10%；手持式移动式照明电压应不大于36 V。瓦斯隧道高压应不大于10 000 V，低压应不大于1 140 V；照明、信号、电话和手持电气设备的供电额定电压，微瓦斯、低瓦斯工区应不大于220 V，高瓦斯工区、煤（岩）与瓦斯突出工区应不大于127 V；远距离控制线路的额定电压应不大于36 V；掌子面设备电压超过3 300 V时，应采取专门的安全措施。

（2）导线选择。

隧道施工供电线路导线选择的依据是选用的导线断面应使供电线路末端电压降不超过额定电压的10% 及国家对经济电流密度的规定。导线经济电流密度Ii对铜导线为1.4A/mm2，对铝导线为0.9A/mm2。按单相电路、三相电路计算的线路电压降ΔU1和ΔU3可按下式计算

式中：L为送电距离（m）；I为线路通过的电流（A）；S为导线截面积（mm2）。

根据上述公式可计算得到所需导线截面积，从而可以选择导线的规格。对于长大隧道，由于输电线路长，当按导线的经济电流密度选择合理的最大断面后，仍不能满足规定的电压降时，应先在成洞地段采用6～10 kV铠装高压电缆送电，然后在洞内适当地点设置6～10 kV/0.4 kV变电站供电。

（3）供电线路布置。

洞内供电线路布置和安装，需根据有关电力工程、电气设备安装的规定，并结合隧道施工的具体情况，满足以下要求：

① 根据隧道作业特点，电线线路架设分两次进行。在进洞初期，先用橡胶套电缆装设临时电路，随着工作面的推进，在成洞地段改用胶皮绝缘线架设固定线路，换下电缆供继续前进的工作面使用。竖井、斜井宜使用铠装电缆。隧道内架空线路必须采用绝缘导线，并有短路保护和过载保护。架空线路的跨距不得大于35 m，线间距不得小于0.3 cm，靠近线杆的两条线间距不小于0.5 m。

② 供电线路不得与人行道布置在同一侧。输电干线或动力、照明线路安装在同一侧时，必须分层架设。架设的方式是：高压在上，低压在下；干线在上，支线在下；动力线在上，照明线在下。电线悬挂高度应满足：400 V以下不应小于2.5 m，6～10 kV不应小于3.5 m。瓦斯地段的电缆应沿侧壁铺设，不得悬空架设。

③ 隧道内配电线路分低压进洞和高压进洞两种。一般隧道在1 000 m以下时（独头掘进时），采用低压进洞，电压为400 V，配电变压器设在洞外；当隧道在1 000 m以上时则采用高压进洞，以保证线路终端电压不致过低。高压进洞电压一般为10 kV，配电变压器设在洞内。

④ 分配电箱与末级配电箱的距离不宜超过30 m。动力末级配电箱与照明末级配电箱应分别设置。配电箱中心与地面的垂直距离宜为1.4～1.6 m。落地安装的配电箱底部距离地面应不小于0.2 m。配电箱的进出线不应承受外力。

⑤ 低压配电装置宜采用成套组合电器，也可采用带有空气断路器的低压配电器或临时装设自动空气开关。开关应设置在配电箱内。各级配电箱分支回路应设置具有短路、过负荷、接地故障保护功能的电器。总配电箱和分配电箱，进线应设置断路器；断路器无隔离功能时，应设置隔离开关；总断路器的额定值应与分路断路器的额定值相匹配。末级配电箱，进线应设置总断路器；各种开关电器的额定值应与其控制用电设备的额定值相适用。