苏州地铁二号线延伸线TS03标盾构施工用电组织设计解析.docx
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苏州地铁二号线延伸线TS03标盾构施工用电组织设计解析
苏州地铁二号线延伸线TS03标盾构用电施工组织设计
一、工程概况
苏州地铁二号线延伸线月亮湾～独墅湖站区间和月亮湾站～松涛街站区间。
月亮湾～独墅湖站站区间。
（1）独墅湖南站～月亮湾站区间，右线设计起讫里程：
右DK33+827.300～右DK34+535.588，右线隧道全长708.288m；左线起讫里程：
左DK33+827.300～左DK34+531.973，左线隧道全长726.083m，长链21.410m；区间左右线总长1434.371m；包含盾构区间隧道主体部分，联络通道（与泵房合建）1处，端头井加固，区间疏散平台。
本区间线路始于独墅湖南站北段，沿启月街下方向北穿行，之后线路以350m的曲线半径向东偏转，下穿俐马规划地块后转至创苑路，到达月亮湾西端。
区间线路共有一段曲线，半径350m，左右线中心间距13.400m～19.811m。
区间隧道两端车站为地下两层岛式车站，区间隧道纵坡呈“V”型。
线路出独墅湖南站后以25‰的较大坡度下坡道最低点，然后以4.370‰（左线为3.967‰）的缓坡缓慢上升，最后以25‰的较大坡度到达月亮湾站。
线路竖曲线与车站相连端采用3000m半径，其余采用5000m半径。
隧道埋深11.0～17.0m。
区间隧道穿越的建（构）筑物主要有俐马规划地块。
沿线地下管线密集，计有给水、雨水、污水、天然气、电力电缆、路灯、信息、工业、热力等多种管线。
（2）月亮湾站～松涛街站区间，右线设计起讫里程：
右DK34+755.600～右DK35+809.200，右线隧道全长1053.600m；左线起讫里程：
左DK34+755.600～左DK35+809.200，左线隧道全长1051.152m，短链2.448m；区间左右线全线总长2104.752m；包含盾构区间隧道主体部分，联络通道（与泵房合建）1处，端头井加固，区间疏散平台。
区间隧道两端车站为地下两层岛式车站，区间隧道纵坡呈“V”型。
线路出月亮湾站后以25‰的较大坡度下坡，然后以3.5‰的缓坡达到区间最低点，之后以4.170‰（左线为4.2091‰）的缓坡坡度上升，最后以25‰的较大坡度到达松涛街站。
线路竖曲线与车站相连端采用3000m半径，其余采用5000m半径。
隧道埋深10.5～16.8m，区间隧道下穿新城河河道埋深为6.4m。
本区间隧道位于创苑路下方，两侧建筑物距离隧道较远，处于隧道影响范围之外。
区间隧道穿越的建（构）筑物主要有新城河及创苑路1号桥、创苑路南侧15根电力水泥杆。
沿线地下管线密集，计有给水、雨水、污水、天然气、电力电缆、路灯、信息、工业、热力等多种管线。
二、配电设计标准
（1）«施工现场临时用电安全技术规范»JGJ46-2005
（2）«建设工程施工现场供用电安全规范»GB50194—93
（3）«供配电系统设计规范»GB50052—95
（4）甲方提供的现场箱变电源
（5）现场生产用电设备负荷和相关用电负荷
（6）本工程配电方式采用三相五线制
三、电压、负荷等级分类
1、电压等级分类
隧道盾构推进采用高压供电，电压等级10KV。
其它施工用电采用低压供电，电压等级0.4KV，采用TN-S接零保护系统。
2、负荷等级分类
重要负荷：
盾构机、龙门吊、隧道风机、搅拌机等。
其它用电设备一般归为次要负荷。
四、施工负荷统计及计算
1、盾构机负荷
表1：
盾构机负荷统计表
负荷名称
设备数量（台）
变压器
额定容量（KVA）
备注
海瑞克盾构机
1
1250
DG1
铁建重工盾构机
1
1000+800
DG2
合计
2
2250+800
2、盾构辅助设备负荷
表2：
盾构辅助用电负荷
负荷名称
设备容量（kw）
设备数量
需要系数
计算负荷
备注
有功功率（kw）
功率因数cosΦ
视在
功率（KVA）
16t行车
38.3
1
0.6
22.98
0.82
26
DX1
搅拌站
140
1
0.75
105
0.7
75
40t行车
200
1
0.6
120
0.82
93
小计
378.3
3
150
194
表3：
盾构辅助用电负荷
负荷名称
设备容量（kw）
设备数量
需要系数
计算负荷
备注
有功功率（kw）
功率因数cosΦ
视在
功率（KVA）
隧道通风机
55
1
0.5
55
0.85
65
DX2
充电间
40
3
0.7
84
0.8
53
循环水泵
30
1
0.8
24
0.85
28
工作井排水泵
22
1
0.5
11
0.8
14
粉煤灰输送泵
5
2
0.5
5
0.85
6
隧道照明
10
1
1
10
0.95
11
小计
9
147
176
五、总体配电方案
根据负荷统计表，整个工地用电安排如下：
5.1高压配电线路
（1）根据负荷统计表1，海瑞克盾构机的变压器容量为1250KVA
计算线路电流：
（注：
I：
高压电流，S：
变压器容量，U：
线路电压）
I=S/1.732U
=1250/1.732*10
=72.2A
（注：
I：
高压电流，S：
变压器容量，U：
线路电压）
根据计算得到海瑞克盾构机的电源电缆线路电流为72.2A，为此对海瑞克盾构机进行如下配线：
海瑞克盾构机供电电缆规格：
UGEFP—3×35+3×16mm2
高压电缆压降校验计算：
海瑞克盾构机容量为1250KVA，电缆长度约为0.8km，电压等级为10KV，电缆截面为35mm2，功率因数取0.8，则电压降系数为0.0084。
压降：
△U%＝0.0084IL%＝（0.0084×72.2×0.8）%＝0.48%<5%
（注：
△U%：
电压损失，I：
高压电流，L：
电缆长度）
符合高压电缆输送压降要求。
（2）根据负荷统计表1，铁建重工盾构机的变压器容量为1000+800KVA
计算线路电流：
（注：
I：
高压电流，S：
变压器容量，U：
线路电压）
I=S/1.732U
=1800/1.732*10
=103.926A
（注：
I：
高压电流，S：
变压器容量，U：
线路电压）
根据计算得到铁建重工盾构机的电源电缆线路电流为103.926A，为此对铁建重工盾构机进行如下配线：
海瑞克盾构机供电电缆规格：
UGEFP—3×35+3×16mm2
高压电缆压降校验计算：
铁建重工盾构机容量为1800KVA，电缆长度约为0.8km，电压等级为10KV，电缆截面为35mm2，功率因数取0.8，则电压降系数为0.0084。
压降：
△U%＝0.0084IL%＝（0.0084×103.926×0.8）%＝0.6983%<5%
（注：
△U%：
电压损失，I：
高压电流，L：
电缆长度）
符合高压电缆输送压降要求。
（2）高压线路布线原则：
一路高压电缆从高压配电室出来后走电缆沟向南沿围挡敷设至车站西侧端头井预留洞口，挂墙敷设至端头井下井接至盾构机高压开关柜。
墙壁上使用电缆挂钩进行明敷，电缆挂钩每隔0.8米放置一个，每个电缆挂钩使用绝缘管保护；在隧道内采用挂钩敷设，挂设位置由存放电缆的盾构车架位置决定；每环挂设挂钩一只，挂钩由圆钢制成，外套塑料绝缘管；每50米挂“高压危险”警告牌；电缆车架上严禁站人，在保洁时严禁用水冲洗车架。
电缆制作包括中间接头和终端头，接头材料采用6/10-8.7/15kv交联电缆热缩型中间接头（JSY-10/3×1）”和“35KV交联电缆热缩型终端头（NSY-10/3×1）”。
电缆终端头与中间接头的制作，由经过培训取得有资格证书熟悉工艺的人员进行，并严格遵守制作工艺规程，严禁在雾或雨中制作；电缆与接线端子的连接，采用压接；制作过程应保持连续性，尽量缩短绝缘暴露时间，剥切电缆时不应损伤线芯和保留的绝缘层。
高压橡套电缆在送电使用前应进行绝缘电阻测试，直流耐压，泄漏电流测试，合格方可使用，并出具电试报告，测试部门须有国家许可资质。
5.2低压配电线路
5.2.1线路布置原则
1、整个施工区域的低压供电系统采用TN－S系统，按照“三级配电，二级保护”设置。
低压电源来自项目部变压器下侧低压开关箱，供给盾构施工中低压辅助设备及生活供电，系统基本布局为：
箱式低压开关箱→低压干线电缆→施工场地总配电箱→支线电缆→带有漏电保护的分配电箱→支线→带有漏电保护的开关箱→支线→用电设备。
在线路敷式过程中，保护零线引出，在其它地方不得与工作零线有电气连接，对于较长输电线路首、末端及100A以上大电流配电箱采取重复接地，接在保护零线上，接地电阻小于10欧姆。
箱、柜内引出的主要低压电缆其引出端必须标明用途，行车电缆运行轨迹线上必须对电缆采取适当的保护措施。
2、隧道动力及照明采用三相五线制架空敷设，照明采用36V安全电压，每8环架设支架1只，支架上装36V照明灯具一只，每隔100m左右安装隧道动力分段电箱1只，作为照明安装或维修时的分段开关，并作为隧道施工小容量动力设备的电源。
架空导线采用五根16mm2塑料铜芯线，排列次序由上至下依次为：
相线（黄）、相线（绿）、相线（红）、工作零线（蓝）、保护地线（黄绿）；线路从灯架至电箱进出部分用塑料绝缘管外包。
场地、井口照明采用投光灯立杆架设，灯具采用TG－3500镝灯（电源380V）和TG-1000镝灯（电源220V）。
5.2.2线路布置情况
根据负荷统计，根据场地情况，把负荷分为两部分，一部分是西南侧站前线照明用电负荷，包括拌浆间及龙门吊等，由DX1总配电箱供电，另一部分为南侧用电负荷，包括，充电间，隧道风机，井口用电等，由DX2总配线箱供电，具体线路安排如下：
1）、DX1配电柜（600A）：
供40t行车、16t行车、拌浆间等设备用电
根据负荷统计表：
其有功功率为：
Pe＝150KW
其视在功率为：
S＝194KVA
则其功率因数为cosΦ＝Pe/S
＝150/194
＝0.77（以上系数见表2）
其计算负荷为：
I=Pe/1.732UecosΦ
=150/（1.732*0.4*0.77）
=281A
（注：
Ue：
额定电压，详见表2）
根据计算负荷结果，选用YC－3×180mm2+2×90mm2的低压电缆，其额定载流量为I＝308A>281A。
电压损失校验：
电缆长度为0.2Km，△Ue%＝0.08（查表所得）
△U%＝△Ue%IL
＝0.08×281×0.2
＝4.49<5％满足压降要求
从DX1配电柜引出三路出线，分别为：
第一路至DB1专供40T行车用电，电缆采用YC-3×50mm2+2×25mm2；
第二路至DB2供16T龙门吊用电，电缆采用YC-3×35mm2+2×10mm2；
第三路至DB3供搅拌机用电，电缆采用YC-3×50mm2+2×10mm2；
2）、DX2配电柜：
供端头井充电器/排风机等用电
根据负荷统计表：
其有功功率为：
Pe＝149
其视在功率为：
S＝176
则其功率因数为cosΦ＝Pe/S
＝149/176
＝0.85
（注：
以上系数见表2）
其计算负荷为：
I=Pe/1.732UecosΦ
=149/1.732*0.4*0.85
=253
根据计算负荷结果，选用YC－3×150m2+2×75mm2的低压电缆，其额定载流量为I＝285A>253A。
电压损失校验：
电缆长度约为0.2Km，△Ue%＝0.08（查表所得）
△U%＝△Ue%IL
＝0.08×253×0.1
＝2.024％<5％满足压降要求
从DX2配电柜引出二路出线。
分别为：
第一路至DB4供充电间用电，电缆采用YC-3×25mm2+2×10mm2；
第二路至DB5供循环水泵用电，电缆采用YC-3×25mm2+2×10mm2；
第三路至DB6供隧道通风机用电，电缆采用YC-3×35mm2+2×10mm2；
施工现场用电布置见附图1、2所示。
5.3电气装置选择
1、总配电箱及分配电箱均设总自动开关及分路自动空气开关或刀闸开关，用电设备处工作电流大于60A用自动空气开关。
2、每台用电设备均有各自专用的开关箱，实行“一机一闸一漏一箱”制。
3、由杆变引至现场总配电箱的电缆选用YC-3×120+2×70m㎡和YC－3×50mm2+2×25mm2，总配电箱装设电流表。
4、照明和动力合用一配电箱，但照明与动力分路设置，每一个配电箱照明部位安装一个两级漏电保护器和刀闸开关。
5.4接地装置设计图
说明：
接地体采用1根￠22圆钢，埋深1.5m，接地线与圆钢做电气连接。
接地装置做好后，经测试重复接地电阻不大于10Ω，工作接地电阻不大于4Ω。
5.5配电系统的保护装置
1、整个系统采用TN-S三相五线制保护接零系统。
在总配电箱处工作接地电阻值小于4欧姆，分配电箱处重复接地电阻小于10欧姆。
保护线专用一根黄、绿间色BVR2.5平方毫米的多股铜软线，敷设方式为直埋。
所有用电设备及配电箱均做保护接零。
2、采用保护接零的同时还需设置漏电保护器，实行总配电箱、分配电箱、开关箱三级配电两级保护。
总箱选用DZ15LE600/430漏电保护。
开关箱内选用的漏电保护器其额定漏电动作电流I△≯30mA，额定漏电动作时间T△≯0.1s。
总配电箱内选用的漏电保护器，其额定漏电动作电流I△＞30mA，额定漏电动作时间T△＞0.1s，但I△×T△≯30mA·s。
5.6电缆敷设方法
低压电缆基本上埋地敷设，过路位置直埋于室外自然地面－0.8米以下深处，并在电缆上下均匀铺设50mm厚的细砂，然后覆盖砖作保护，电缆引出地面时，自地面以下200mm至配电箱一段采用阻燃聚氯乙烯塑料防护套防护。
移动配电箱，随脚手架穿塑料管保护敷设。
5.7电器设备的设置要求
1、同一级电箱内，动力和照明线路分路设置，照明线路宜接在动力开关上侧。
2、开关箱由分配电箱配电，开关箱内设一机一闸漏电，严禁一闸多用。
3、分配电箱与开关箱的距离不得超过30m，开关箱与其控制的用电设备的水平距离不得超过3m。
4、配电箱、开关箱应装设在干燥通风及常温的场所，周围应有足够二人同时工作的空间，周围不得堆放任何有碍操作、维修的物品。
5、配电箱、开关箱安装要端正、牢固。
配电箱装设在坚固的支架上。
固定式配电箱其下皮与地面垂直距离为1.4m，移动配电箱下皮距地面为1.2m。
配电箱体用1.5mm铁板制作。
配电箱、开关箱中导线的进线口设在箱体底面，进出线口处加护套，要求各箱进出线排列整齐，电源线和引出线都注明每条线路的名称和走向。
6、配电箱、开关箱内的工作零线，通过接线端子板连接，并与保护零线端子板分设，配电箱的外壳均作保护接零。
每台配电箱由DZ型短路器作总控，下设漏电保护器，各设工作零和保护零接线端，完全达到三相五线制要求，每台固定配电箱都有独立的重复接地线与箱内保护零相接，重复接地电阻值都不得大于10欧姆。
7、内配线
（1）室内配线必须使用绝缘导线，采穿管敷设，距地面高度不小于2.5m。
（2）室内配线所用导线截面不小于2.5mm2，铜线截面不小于1.5mm2。
（3）室内灯具不得低于2.5m。
（4）室内各处接头必须用分线盒保护好。
（5）场区照明采用1000W碘钨灯，照明灯距地3.0m，开关采用防水拉线开关。
碘钨灯金属外壳保护接零。
5.8室外配电箱
1、配电箱周围应足够两人同行的空间。
相互间不得防碍对方操作、维修。
不得有灌木、杂草。
2、配电箱内的工作零线应能过接线端子板连接，应与保护零线端子板分设。
3、配电箱内的连接线采用绝缘导线，接头不得松动，不得有外露带电部位。
配电箱的下底与地面的垂直距离为1.4m，移动式配电箱下底与地面的垂直距离为1.2m。
六、施工现场通信
整个工地申请外线电话2门，其中一门接入项目经理办公室，并开通宽带网络，另一门接24门程控交换机，各重要施工点如：
盾构机操纵室一门、各办公室各一门、井口一门、机电值班室、维修间一门、监控室一门，电话线采用2×1.5mm2一对电话护套线。
七、防护措施
1、在建工程不得在外电架空线路正下方施工、搭设作业棚、建造生活设施，或堆放构件、架具、材料及其他杂物。
2、在建工程的周边与外电架空线路的边线之间必须保持安全操作距离。
当外电线路的电压为1kV以下时，其最小安全操作距离为4m；当外电架空线路的电压为1~10kV时，其最小安全操作距离为6m；当外电架空线路的电压为35~110kV，其最小安全操作距离为8m；当外电架空线路的电压为220kV，其最小安全操作距离为10m；当外电架空线路的电压为300～500kV，其最小安全操作距离为15m。
上下脚手架的斜道严禁搭设在有外电线路的一侧。
3、施工现场的机动车道与外电架空线路交叉时，架空线路的最低点与路面的最小垂直距离应符合以下要求：
外电线路电压为1kV以下时，最小垂直距离为6m；外电线路电压为1~35kV时，最小垂直距离为7m。
4、起重机严禁越过无防护设施的外电架空线路作业。
在外电架空线路附件吊装时，起重机的任何部位或被吊物的边缘在最大偏斜时与架空线路边线的最小安全距离应符合以下要求：
外电线路电压为1kV以下时，最小水平与垂直距离为1.5m；外电线路电压为10kV以下时，最小垂直距离为3m，水平距离为2m；外电线路电压为35kV以下时，最小垂直距离为4m，水平距离为3.5m；外电线路电压为110kV以下时，最小垂直距离为5m，水平距离为4m；外电线路电压为220kV以下时，最小水平与垂直距离为6m；外电线路电压为330kV以下时，最小水平与垂直距离为7m；外电线路电压为500kV以下时，最小水平与垂直距离为8.5m；
5、施工现场开挖沟槽边缘与外电埋地电缆沟槽边缘之间的距离不得小于0.5m。
6、对于达不到最小安全距离时，施工现场必须采取保护措施，可以增设屏障、遮栏、围栏或保护网，并要悬挂醒目的警告标志牌。
在架设防护设施时，必须经有关部门批准，采用线路暂时停电或其他可靠的安全技术措施，并应有电气工程技术人员或专职安全人员负责监护。
7、防护设施与外电线路之间的安全距离应符合下列要求：
外电线路电压为10kV以下时，安全距离为1.7m；外电线路电压为35kV以下时，安全距离为2m；外电线路电压为110kV以下时，安全距离为2.5m；外电线路电压为220kV以下时，安全距离为4m；外电线路电压为330kV以下时，安全距离为5m；外电线路电压为500kV以下时，安全距离为6m。
8、对于既不能达到最小安全距离，又无法搭设防护措施的施工现场，必须与有关部门协商，采取停电、迁移外电线或改变工程位置等措施，否则不得施工。
9、电气设备现场周围不得存放易燃易爆物、污源和腐蚀介质，否则应予清除或做防护处置，其防护等级必须与环境条件相适应。
10、电气设备设置场所应能避免物体打击和机械损伤，否则应做防护处置。
八、安全用电措施
安全用电措施包括两个方向的内容：
一是安全用电在技术上所采取的措施；二是为了保证安全用电和供电的可靠性在组织上所采取的各种措施，它包括各种制度的建立、组织管理等一系列内容。
安全用电措施应包括下列内容：
8.1安全用电技术措施
1、保护接地
是指将电气设备不带电的金属外壳与接地极之间做可靠的电气连接。
它的作用是当电气设备的金属外壳带电时，如果人体触及此外壳时，由于人体的电阻远大于接地体电阻，则大部分电流经接地体流入大地，而流经人体的电流很小。
这时只要适当控制接地电阻（一般不大于4Ω），就可减少触电事故发生。
但是在TT供电系统中，这种保护方式的设备外壳电压对人体来说还是相当危险的。
因此这种保护方式只适用于TT供电系统的施工现场，按规定保护接地电阻不大于4Ω。
2、保护接零
在电源中性点直接接地的低压电力系统中，将用电设备的金属外壳与供电系统中的零线或专用零线直接做电气连接，称为保护接零。
它的作用是当电气设备的金属外壳带电时，短路电流经零线而成闭合电路，使其变成单相短路故障，因零线的阻抗很小，所以短路电流很大，一般大于额定电流的几倍甚至几十倍，这样大的单相短路将使保护装置迅速而准确的动作，切断事故电源，保证人身安全。
其供电系统为接零保护系统，即TN系统，TN系统包括TN-C、TN-C-S、TN-S三种类型。
本工程采用TN-S系统。
TN-S供电系统。
它是把工作零线N和专用保护线PE在供电电源处严格分开的供电系统。
它的优点是专用保护线上无电流，此线专门承接故障电流，确保其保护装置动作。
应该特别指出，PE线不许断线。
在供电末端应将PE线做重复接地。
施工时应注意：
除了总箱处外，其它各处均不得把N线和PE线连接，PE线上不得安装开关和熔断器，也不得把大地兼做PE线且PE线不得通过工作电流。
PE线也不得进入漏电保护器且必须由电源进线零线重复接地处或总漏电保护器电源侧零线处引出，因为线路末端的漏电保护器动作，会使前级漏电保护器动作。
必须注意：
当施工现场与外电线路共用同一供电系统时，电气设备的接地、接零保护应与原系统保持一致。
不允许对一部分设备采取保护接地，对另一部分采取保护接零。
因为在同一系统中，如果有的设备采取接地，有的设备采取接零，则当采取接地的设备发生碰壳时，零线电位将升高，而使所有接零的设备外壳都带上危险的电压。
3、设置漏电保护器
（1）施工现场的总配电箱至开关箱应至少设置两级漏电保护器，而且两级漏电保护器的额定漏电动作电流和额定漏电动作时间应作合理配合，使之具有分级保护的功能。
（2）开关箱中必须设置漏电保护器，施工现场所有用电设备，除作保护接零外，必须在设备负荷线的首端处安装漏电保护器。
（3）漏电保护器应装设在配电箱电源隔离开关的负荷侧和开关箱电源隔离开关的负荷侧，不得用于启动电器设备的操作。
（4）漏电保护器的选择应符合先行国家标准《剩余电流动作保护器的一般要求》GB6829和《漏电保护器安全和运行的要求》GB13955的规定，开关箱内的漏电保护器其额定漏电动作电流应不大于30mA，额定漏电动作时间应小于0.1s。
使用潮湿和有腐蚀介质场所的漏电保护器应采用防溅型产品。
其额定漏电动作电流应不大于15mA，额定漏电动作时间应小于0.1s
（5）总配箱中漏电保护器的额定漏电动作电流应大于30mA，额定漏电动作时间应大于0.1s，但其额定漏电动作电流与额定漏电动作时间的乘积不应大于30mA·s。
（6）总配电箱和开关箱中漏电保护器的极数和线数必须与其负荷侧负荷的相数和线数一致。
（7）配电箱、开关箱中的漏电保护器宜选用无辅助电源型（电磁式）产品，或选用辅助电源故障时能自动断开的辅助电源型（电子式）产品。
当选用辅助电源故障时不能自动断开的辅助电源型（电子式）产品时，应同时设置缺相保护。
4、安全电压
安全电压指不戴任何防护设备，接触时对人体各部位不造成任何损害的电压。
我国国家标准GB3805-83《安全电压》中规定，安全电压值的等级有42、36、24、12、6V五种。
同时还规定：
当电气设备采用了超过24V时，必须采取防直接接触带电体的保护措施。
对下列特殊场所应使用安全电压照明器。
（1）隧道、人防工程、有高温、导电灰尘或灯具离地面高度低于2.5m等场所的照明，电源电压应不大于36V。
（2）在潮湿和易触及带电体场所的照明电源电压不得大于24V。
（3）在特别潮湿的场所，导电良好的地面、锅炉或金属容器内工作的照明电源电压不得大于12V。
5、电气设备的设置应符合下列要求
（1）配电系统应设置配电柜或总配电箱、分配电箱、开关箱，实行三级配电。
配电系统应
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