施工現(xiàn)場變壓器選型及用電安全管理研究

王改宏

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300222）

1 工程概況

云桂鐵路項(xiàng)目部位于廣西百色與云南文山交界處，周圍崇山峻嶺，人煙稀少，項(xiàng)目工程以坡錄元、孟合山兩條大長隧道為主，兩隧道間有中橋兩座、期間路基一段等工程，項(xiàng)目下設(shè)隧道施工、橋梁施工、工區(qū)駐地，混凝土拌合站，鋼筋加工場，預(yù)制構(gòu)件場等用電單位。該項(xiàng)目因地理環(huán)境所限，施工現(xiàn)場拌合站、空壓機(jī)、生活用電等一切電力供應(yīng)均需要項(xiàng)目自行架設(shè)專用大電線路，整體線路容量有限，如何安全高效管理、經(jīng)濟(jì)合理使用，設(shè)置現(xiàn)場變壓器成為一個有力保障施工順利推進(jìn)，項(xiàng)目降本節(jié)能的關(guān)鍵。

2 變壓器安裝計劃、供電范圍規(guī)劃

根據(jù)本項(xiàng)目施工內(nèi)容和總體施工計劃安排，本文介紹范圍內(nèi)共需安裝變壓器共8臺,變壓器型號及布置見表1，分別為：在位置DK287+480處安裝兩臺變壓器，分別為拌合站1#變500 kVA、預(yù)制構(gòu)件場1#變315 kVA，供電范圍為拌合站、預(yù)制構(gòu)件場及拌合站生活辦公用電，拌合站配備300 kW發(fā)電機(jī)組1套做為備用電源。在位置DK287+200處安裝315 kVA變壓器1臺，編號為鋼筋加工場1#變，供電范圍為鋼筋加工場及駐地生活用電。孟合山進(jìn)口左側(cè)50m處，安裝變壓器3臺，編號分別為孟合山進(jìn)口1#變500 kVA、孟合山進(jìn)口2#變630 kVA、橫屯中橋1#變315 kVA，供應(yīng)范圍為孟合山進(jìn)口洞內(nèi)施工、孟合山進(jìn)口噴錨站、橫屯中橋施工及孟合山進(jìn)口駐地生活區(qū)等用電，孟合山出口處配300kW柴油發(fā)電移動電站1臺做為應(yīng)急備用電源。坡錄元隧道出口右側(cè)50 m處，安裝變壓器2臺，編號分別為坡錄元出口1#變630 kVA、坡錄元出口2#變630 kVA，供電范圍為坡錄元出口隧道洞內(nèi)施工、洞口空壓機(jī)及噴錨拌合站等用電，坡錄元出口配300 kW柴油發(fā)電機(jī)移動電站1臺做為應(yīng)急備用電源。

表1 變壓器布置匯總表

3 變壓器負(fù)荷安全驗(yàn)算

施工現(xiàn)場電力主要用于鋼筋加工場、鋼材焊接、隧道鑿巖、隧道通風(fēng)、混凝土拌合站、混凝土澆筑振搗、吊裝作業(yè)等施工用電及現(xiàn)場設(shè)置的辦公室區(qū)域、生活區(qū)域用電。各變壓器主要用電設(shè)備功率匯總表見2。

表2 各變壓器主要用電設(shè)備功率匯總表

3.1 驗(yàn)算總線路用電負(fù)荷、電流計算

根據(jù)用電設(shè)備工作性質(zhì)及主線路預(yù)留一定安全系數(shù)原則：取需要系數(shù)Kc為0.8，功率因數(shù)COSφ為0.75，設(shè)備效率η為0.8，則有：

計算變壓器負(fù)荷：Sb=1.05Sj=3312.96KVA

選定變壓器額度容量：Se=Se1+Se2+Se3+Λ+Se8=3835kVA

式中，Sj為計算總負(fù)荷；Sb為計算變壓器負(fù)荷；Se為變壓器額定容量；Pj為計算有功功率；Ij 為計算電流；Pe為設(shè)備額定功率；為總設(shè)備額定功率；Kc為需要系數(shù)；COφS為功率因數(shù)；η為設(shè)備效率；β為負(fù)荷率。

根據(jù)《電力工程設(shè)計手冊》，變壓器容量應(yīng)根據(jù)計算負(fù)荷選擇，對平穩(wěn)負(fù)荷供電的單臺變壓器，負(fù)荷率一般取85%左右，線路變壓器負(fù)荷率β整體控制在80%～90%為宜；

由上面計算可知：Se＞Sb，計算變壓器負(fù)荷率β值，介于80%～90%之間，所以變壓器計劃配置可以滿足現(xiàn)場用電需求。

3.2 驗(yàn)算各變壓器用電負(fù)荷、計算電流

拌合站1#變總功率計算、驗(yàn)算，該變壓器配置為電容補(bǔ)償箱供電，功率因素為1，用電負(fù)荷驗(yàn)算該變壓器主要供電對象見表3。

表3 拌合站1#變壓器主要用電設(shè)備明細(xì)表

拌合站用電，其長期負(fù)荷控制在448 kVA以內(nèi),不考慮備用設(shè)備功率，毛最大總功率即設(shè)，設(shè)備同時利用率K取0.80，由于PN是電機(jī)轉(zhuǎn)子額定輸出功率，取平均有功向量COSφ1≈0.82吸收電源視載功率S為：

由上計算可見，拌合站1#變壓器（500 kVA）能滿足拌合站的用電需要。如在施工過程中電網(wǎng)停電，可啟用300 kW自備發(fā)電機(jī)臨時應(yīng)急。

統(tǒng)計各變壓器供電設(shè)備的功率、變壓器功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，按照單臺變壓器負(fù)荷取85%左右的原則，對各變壓器負(fù)荷進(jìn)行逐臺驗(yàn)算，并計算線路電流，為后續(xù)布線選型提供依據(jù)。具體計算過程此次就不再一一羅列驗(yàn)算過程。

4 安全高效配置變壓器原則

本項(xiàng)目工程用電量較大，尤其隧道開挖、橋梁樁基等施工階段及混凝土生產(chǎn)用電量相對最大，本項(xiàng)目電力需用量按照隧道開挖、樁基及混凝土生產(chǎn)時的用電機(jī)械設(shè)備為基準(zhǔn)進(jìn)行計算。結(jié)合周邊實(shí)際供電線路的布局及容量，按保證施工進(jìn)度、安全有效以及合理組織消減用電峰值、控制總?cè)萘康脑瓌t，進(jìn)行供電設(shè)施的布置。根據(jù)施工場地布置圖和現(xiàn)場實(shí)際情況，從平穩(wěn)供電和安全用電兩個方面考慮供電線路的布置原則。

4.1 保證平穩(wěn)供電方面

為確保工程質(zhì)量，必須確保供電質(zhì)量，相應(yīng)采取如下措施：

(1)為減少電損、降低投資成本，布置線路時應(yīng)盡量縮短線路長度。

(2)采用箱變內(nèi)加裝電容補(bǔ)償柜等措施，將功率因數(shù)提升到0.95以上，達(dá)到提升用電設(shè)備效率，降低能耗的目的。

(3)通過配電柜專區(qū)控制配電原則，將施工用電和生活用電分區(qū)供電，以便后期根據(jù)現(xiàn)場需要合理有效控制各區(qū)域供電。

4.2 安全用電方面

變壓器安裝時首先考慮使用箱式變電站并設(shè)置安全隔離欄，變電站至二級配電柜全部使用相應(yīng)規(guī)格的阻燃帶鎧甲線纜。配電箱內(nèi)所有開關(guān)全部根據(jù)驗(yàn)算電流使用相應(yīng)等級的漏電保護(hù)開關(guān)。

5 施工用電安全保證技術(shù)措施

5.1 變壓器選擇安裝原則

根據(jù)每臺變壓器供電設(shè)備計劃結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，將變壓器盡可能設(shè)置在負(fù)荷中心，降低壓降比例，達(dá)到安全節(jié)能要求。根據(jù)用電設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷和施工現(xiàn)場情況，通過負(fù)荷及電流驗(yàn)算確定變壓器安裝位置和臺數(shù)。嚴(yán)格把控變壓器工作接地連接質(zhì)量和接地電阻值，確保接地電阻小于4Ω。

5.2 現(xiàn)場應(yīng)急電源安裝原則

發(fā)電機(jī)組備用電源線采用雙投閘刀與主電線路相聯(lián)，避免同時運(yùn)行情況發(fā)生。備用電源發(fā)電機(jī)組房要做好通風(fēng)排煙和防火滅火措施，嚴(yán)禁利用發(fā)電機(jī)房存油。備用電源采用三相五線制供電系統(tǒng)和獨(dú)立TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，接地電阻值控制在4?以下。

5.3 設(shè)置避雷系統(tǒng)

重點(diǎn)做好鋼筋加工棚、拌合站、鉆機(jī)等現(xiàn)場高聳用電設(shè)備防雷避雷措施，保證用電設(shè)備與大地的良好接觸，做到安全有效的防雷措施，施工現(xiàn)場內(nèi)所有防雷裝置接地電阻均要符合沖擊電阻不大于30?。

6 施工用電節(jié)能措施

合理配置變壓器容量，根據(jù)施工進(jìn)度及用電需求，確定變壓器啟用數(shù)量，以減少投資、降低耗能。減少典鎢燈的使用，積極采用節(jié)能型光源。隧道內(nèi)照明全部使用LED安全電壓燈，合理設(shè)置控制開關(guān)，避免“長明燈”現(xiàn)象?，F(xiàn)場施工電氣設(shè)備做到隨用隨開，使用結(jié)束后及時關(guān)閉電源，避免設(shè)備空載運(yùn)行。

7 結(jié) 語

根據(jù)云桂鐵路廣西段項(xiàng)目部施工現(xiàn)場變壓器配置、用電安全驗(yàn)算、用電安全管理措施等方面介紹了施工現(xiàn)場臨時用電前期配置規(guī)劃及安全驗(yàn)算基本原則，為項(xiàng)目做到安全可靠、高效降本的配置電力設(shè)備及合理設(shè)置安全用電措施，提供了科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。