劉宇鵬

（太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001）

隨著城市的發(fā)展和基礎建設項目的增多，越來越多的工程建設呈現(xiàn)規(guī)模大、周期長、科技含量高等特點。隨著建設工程項目科技含量的增加和智能化的增強，施工機械化和自動化程度不斷提高，熱力管道施工現(xiàn)場更離不開電，工程設備、施工設備、現(xiàn)場照明等用電量也大幅增加，因此，做好施工現(xiàn)場臨時用電設計對減少工程造價、降低施工企業(yè)成本、提高施工企業(yè)的競爭力和經(jīng)濟效益都有著極其重要的意義。施工現(xiàn)場臨時用電組織設計應包括現(xiàn)場勘察，確定電源進線及配電箱的位置、線路走向，負荷計算，選擇容量、導線截面積和電器類型及規(guī)格，繪制電氣平面、立面系統(tǒng)圖，制訂安全用電技術措施和電氣防火措施等內(nèi)容。

施工現(xiàn)場臨時用電中常出現(xiàn)的問題有2點：①臨時用電工程未編制專項組織設計，無安全交底或不切實際地進行臨時用電設計，隨意布置，浪費較多，安全隱患也多；②施工現(xiàn)場臨時用電的安全監(jiān)管不到位，安全防護措施也不到位，

容易引發(fā)安全事故。施工現(xiàn)場臨時用電設計應首先滿足安全、可靠要求，然后再考慮優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟等要求。所謂“經(jīng)濟”，就是在安全、可靠的前提下，盡量做到投入少、施工費用低，盡可能減少電纜絕緣老化和電能損耗，減少電量消耗。下面僅從施工現(xiàn)場臨時用電設計的經(jīng)濟性方面分析用電量計算、變壓器的選擇、導線和電纜的選擇。

1 施工現(xiàn)場用電量計算

1.1 施工現(xiàn)場用電量計算要點

對施工現(xiàn)場臨時總用電量進行計算時，應對同一施工現(xiàn)場的幾個施工單位進行統(tǒng)一安排，全盤考慮，方便合理選擇變壓器容量。計算用電量時，需注意以下幾點：①對于施工過程中交替使用的用電設備，只計算其中功率最大的一項，避免疊加，使變壓器容量選得過大；②在計算同類型用電設備的負荷時，應乘以相應的系數(shù)；③在計算短時斷續(xù)周期性工作的電氣設備的負荷時，應乘以暫載率；④電動機功率并未完全對外輸出做功，有一定的損耗，計算負荷時，應除以電動機效率；⑤在施工總進度計劃中，需考慮施工高峰階段同時用電的機械設備最大數(shù)量。

1.2 電力設備的類型及設備容量換算

熱力管道施工現(xiàn)場用到的電力設備主要有電動機、電焊機、探傷機及照明設備等。不同機械設備的工作連續(xù)性是不一樣的，有些是連續(xù)工作的，比如水泵，這類設備的負荷被稱為“連續(xù)工作制負荷”，它是指電氣設備在規(guī)定的環(huán)境溫度下運行能夠達到穩(wěn)定的溫升，但設備任何部分的溫度和溫升均不超過允許值；有些是工作時間短、停歇時間長的用電設備，比如探傷機，這些設備的負荷被稱為“短時工作制負荷”，它是指電氣設備的運行時間短而停歇時間長，且在工作時間內(nèi)的發(fā)熱量不足以達到穩(wěn)定的溫升，而在停歇時間內(nèi)能夠冷卻到環(huán)境溫度；有些是時而工作時而停歇且反復運行的設備，比如電焊機等，這類設備的負荷被稱為“反復短時工作制負荷”，它是指電氣設備以斷續(xù)的方式反復周期性地工作，工作時間與停歇時間交替重復。短時斷續(xù)周期性工作的電氣設備的特性用暫載率表征。不同工作制負荷的用電設備對電能的消耗是不同的，因而在進行用電量計算時不能直接將它們的額定功率相加，而必須換算成同一工作制下的額定功率再相加。換算成統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的額定功率即稱為“設備容量”，用P表示。各用電設備并不是同時工作的，即使同時工作也不可能同時達到額定功率，這一特征可用需要系數(shù)K表示。有功功率與視在功率之比叫功率因數(shù)，用cosφ表示。

1.3 施工現(xiàn)場臨時總用電量的計算

目前，大部分教材或資料中都采用下式來計算施工現(xiàn)場臨時總用電量：

式（1）中：P為供電設備總需要容量，kVA；1P∑為電動機額定功率之和，kW；2P∑為電焊機額定功率之和，kW；3P∑為室內(nèi)照明容量之和，kW；4P∑為室外照明容量之和，kW；K1為全部施工動力用電設備需要系數(shù)；K2為全部施工動力用電設備需要系數(shù)；K3為室內(nèi)照明需要系數(shù)；K4為室外照明需要系數(shù)；1.05～1.10為用電不均勻系數(shù)；cosφ為電動機的平均功率因數(shù)（最高為0.75～0.78，一般為0.65～0.75）。

施工現(xiàn)場臨時用電量計算主要是計算電動機和電焊機的用電量，室內(nèi)、外照明用電量可按總用電量的10%來估算，將式（1）簡化為：

視在功率P是矢量，如果將代數(shù)和作為用電總量，顯然數(shù)值比較大。為使計算結果更合理，對各用電設備組進行有功功率的計算后，引入下面的公式：

式（3）中：ΣPe為所有動力用電設備計算有功功率之和，kW；ΣQe為所有動力用電設備計算無功功率之和，kvar；Kx為各用電設備組的需要系數(shù)。

對于式（1），需要系數(shù)只能取所有設備的平均值，一般根據(jù)電動機和電焊機的數(shù)量來確定；而對于式（3），則采用了各用電設備自身的需要系數(shù)，取值更具體，也更接近實際使用情況。當用電設備數(shù)量較少且種類較為單一時，兩種計算方法所得結果相差不大；但當設備種類較多時，需要系數(shù)就會產(chǎn)生較大差異。

2 電源的確定及變壓器的選用

施工現(xiàn)場臨時用電的電源有兩種，一種是高壓電網(wǎng)，另一種是交流發(fā)電機發(fā)電。在此僅討論高壓電網(wǎng)供電。高壓電網(wǎng)供電是通過變壓器將10～35 kV的電壓降為380 V/220 V電壓供配電使用，因而高壓電網(wǎng)供電的關鍵就是確定變壓器的容量。電力變壓器在供電設備中效率最高，損耗功率較小，但由于變壓器長時間持續(xù)運行，因而其損耗也較大。經(jīng)濟負荷系數(shù)或經(jīng)濟負荷率是指變壓器的經(jīng)濟負荷與額定容量之比，一般變壓器的經(jīng)濟負荷率為50%左右。如果直接按此原則選擇變壓器，則會增大初次投資，電費也增多，因而，筆者認為選用70%作為變壓器的經(jīng)濟負荷率比較合適。

在確定變壓器容量時，首先要滿足計算用電量并有10%的余量，同時要考慮到變壓器的經(jīng)濟運行（70%的經(jīng)濟負荷率），因此，單臺變壓器的容量應滿足以下關系：

系數(shù)越大，變壓器的功耗越小，變壓器的投資也相應地越大。具體選擇時，應綜合考慮多方面的因素，比如工期長短、臨時性用電設備的容量等。

3 配電導線和電纜的選擇

配電導線和電纜是分配電能的主要傳輸器件，選擇的是否合理，將直接影響到線纜的損耗與線路的投資，以及電力網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行。臨時用電選擇導線和電纜按以鋁代銅的方案執(zhí)行，盡量采用鋁芯導線。

導線電纜截面的選擇必須滿足安全、可靠的要求，其選取的一般原則為：對于l0 kV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常按允許載流量選擇截面，再校驗電壓損失率和機械強度；對于低壓照明線路，因其對電壓要求較高，所以通常先按允許電壓損失選擇導線截面，再校驗其他條件。

電流通過導線時會產(chǎn)生熱量。對于裸導線，如果導線溫度過高，會使其接頭處發(fā)生氧化，并增加接觸電阻，如此往復，最終會導致電纜斷線。對于絕緣導線或電纜，溫度過高可能會導致其絕緣損壞甚至引起火災。因此在導線和電纜（包括母線）通過正常最大負載電流（即計算電流）時，其發(fā)熱溫度不應該超過正常運行時的最高允許溫度，這就要求通過導線或電纜的最大負荷電流不應大于其允許載流量。

由于導線有阻抗，所以在負荷電流通過線路時有一定的電壓損失。電壓損失越大，用電設備的電壓則越低，過低的電壓將影響電氣設備的正常運行。低壓配電線路的電壓損失一般為電器不超過5%，照明線路不超過2%，臨時用電可大些，但不能超過7%.使用架空線路時，在保證線路在外力的作用下不發(fā)生斷線事故同時考慮導線的最小允許截面積。

4 結論

施工現(xiàn)場臨時用電設計是一項需綜合考慮多方面因素的工作，要統(tǒng)籌多方面的問題，比如已有設備情況、電纜敷設方式、負荷過載等。本文僅僅從經(jīng)濟角度出發(fā)，對節(jié)約工程造價、降低能耗等方面就用電設計的部分內(nèi)容進行闡述，以供參考和探討。

［1］沈陽建筑大學，中國建筑業(yè)協(xié)會建筑安全分會，上海市

建設安全協(xié)會，等.JGJ 46—2005施工現(xiàn)場臨時用電安

全技術規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［2］中國機械業(yè)聯(lián)合會.GB 50052—2009供配電系統(tǒng)設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2009.

［3］中國電力工程顧問集團西南電力設計院，中國電力工程顧問集團東北電力設計院，喜利得（中國）有限公司.GB 50217—2007電力工程電纜設計規(guī)范［S］.北京：中國計劃出版社，2007.

［4］江正榮，朱國梁.簡明施工計算手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.