李娜

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西太原030024)

根據(jù)JGJ 46—2005要求施工現(xiàn)場臨時用電設(shè)備在5臺及以上或設(shè)備總?cè)萘吭?0 kW及以上者需編制臨時用電施工組織設(shè)計，目前大多數(shù)工程均滿足需要編制的要求。如何簡便的進(jìn)行臨時用電設(shè)計不僅是整個項目施工準(zhǔn)備的前提條件，其使用的安全、實用、低成本也始終是項目追求的終極目標(biāo)。施工現(xiàn)場臨時用電設(shè)計包括用電總量計算、變壓器的選擇、電線電纜選擇、開關(guān)的選擇、熔斷器選擇。

1 用電總量的計算

在設(shè)計臨時用電前，需先統(tǒng)計用在現(xiàn)場的所有用電設(shè)備的總用電量，其中主要有電機(jī)、電焊機(jī)和照明用電，統(tǒng)計時，需分別統(tǒng)計其總用電量。但因為初學(xué)者對每種設(shè)備的用電量不清楚怎么查，到底是多少沒有一個清晰的概念，尤其是電焊機(jī)、起重機(jī)等。

1.1 確定用電負(fù)荷的設(shè)備容量

對于一般長期和連續(xù)工作制的用電設(shè)備，比如電動機(jī)，只要在其銘牌上能顯示，并且只顯示額定功率的，其設(shè)備功率就是其銘牌上的標(biāo)明的額定功率；如銘牌上標(biāo)明有電動機(jī)效率的，電動機(jī)電功率為銘牌額定功率與電動機(jī)效率的比值。

對于反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備，如電焊機(jī)、起重機(jī)等，在其銘牌上無法顯示額定功率的要換算為計算功率，一般施工現(xiàn)場主要換算的就是電焊機(jī)和塔吊、起重機(jī)。

其中，PN為電焊機(jī)的額定功率，kW；Sn為電焊機(jī)銘牌上視在功率，kVA；εn為電焊機(jī)銘牌上的負(fù)載暫載率；cosφn為電焊機(jī)銘牌上功率因數(shù)。

常用電焊機(jī)的額定功率可直接按照表1套用(εn按40%考慮，cosφn按0.8考慮)。

表1 常用電焊機(jī)額定功率表

其中PN為電動機(jī)的額定功率,kW；Pe為電動機(jī)銘牌上視在功率,kVA；εn為電動機(jī)銘牌上的負(fù)載暫載率。

一般施工現(xiàn)場主要是卷揚機(jī)/升降機(jī)、施工電梯、塔吊按此公式計算，所以對于初學(xué)者要重點注意，只有在εn=25%時才可以直接套用銘牌上的功率。目前許多生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的設(shè)備分變頻設(shè)備和普通不變頻設(shè)備，變頻設(shè)備本身考慮了施工效率和不同時性，大多設(shè)備不再考慮負(fù)載的暫載率，所以在設(shè)備銘牌和說明書上無法找到εn這個參數(shù)，如果按照無暫載率考慮，計算電流會很大，故一般按照εn=40%考慮，電動機(jī)效率η=0.8考慮，設(shè)備額定功率因數(shù)cosφn=0.85考慮，初學(xué)者可參考表2，表3的選擇方法進(jìn)行選擇。

在施工現(xiàn)場所用的升降機(jī)/卷揚、起重機(jī)電機(jī)一般在銘牌上載明的就是有功功率，幾個電機(jī)供一臺升降機(jī)的電源，直接按銘牌合計容量計算即可。

表3 常用施工電梯額定功率換算表

普通照明燈具就按其額定功率計算，對于熒光燈的功率應(yīng)為燈管功率的120%計算，高壓汞燈為燈管功率的108%計算。

1.2 負(fù)荷計算

負(fù)荷計算分單相負(fù)荷計算和成組負(fù)荷計算，即每臺設(shè)備的負(fù)荷計算和用電設(shè)備組的負(fù)荷計算。

1)單臺設(shè)備負(fù)荷計算按如下公式計算，以確定開關(guān)箱內(nèi)開關(guān)選擇和分配電箱到開關(guān)箱支線線纜。

其中，PC/Pn為用電設(shè)備的設(shè)備功率，kW；Sn為用電設(shè)備的額定功率，kVA；Un為用電設(shè)備的額定電壓，V；cosφn為設(shè)備額定功率因數(shù)；εn為用電設(shè)備的額定暫載率；η為電動機(jī)效率。

一般電機(jī)IC=PC/1.32Un;電焊機(jī)IC=1.32Sn;卷揚機(jī)/起重機(jī)IC=(1.5-2)PC/1.32Un。

2)多臺設(shè)備(單組)負(fù)荷計算，可以按照視在功率計算。

其中,Kx為用電設(shè)備組的需要系數(shù);∑Psj為用電設(shè)備組的各設(shè)備有功功率之和,kW;tgφ為用電設(shè)備組平均功率因數(shù)正切值(可根據(jù)cosφ查表得出);

其中，IC為單組設(shè)備計算負(fù)荷,A;Kx為用電設(shè)備組的需要系數(shù);∑Px為用電設(shè)備組的各設(shè)備額定功率之和,kW;cosφ為電動機(jī)平均功率因數(shù)(一般按0.65～0.75考慮，最高不超過0.78);Un為用電設(shè)備的額定電壓,V。

3)多個用電設(shè)備組的負(fù)荷計算。

把現(xiàn)場各個用電設(shè)備組的計算負(fù)荷按照單組計算方法計算出來，把各個設(shè)備組的計算負(fù)荷相加，乘以同時系數(shù)(支干線取0.9～1；總干線取0.8～0.9)。

4)總負(fù)荷計算。

計算方法主要有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法，一般在施工現(xiàn)場采用簡捷的需要系數(shù)法。

其中，P為供電設(shè)備總需用容量，或有功功率,kVA；IC為用電設(shè)備組計算負(fù)荷，A；P1為電動機(jī)額定功率，kW；P2為電焊機(jī)額定功率，kW；P3為室內(nèi)照明總?cè)萘浚琸W；P4為室外照明總?cè)萘浚琸W；Un為用電設(shè)備的額定電壓，V；cosφ為電動機(jī)平均功率因數(shù),一般按0.65～0.75考慮，最高不超過0.78；K1為電動機(jī)的需用系數(shù)(3臺～10臺取0.7；11臺～30臺取0.6；30臺以上取0.5；加工廠的動力設(shè)備取0.5)；K2為電焊機(jī)的需用系數(shù)(3臺～10臺取0.6；10臺以上取0.5)；K3為室內(nèi)照明需用系數(shù),取0.8;K4為室外照明需用系數(shù),取1.0。

需要特別注意的是電動機(jī)大多銘牌上標(biāo)明的就是額定功率，電焊機(jī)上標(biāo)明的是視在功率kVA，需要換算成有功功率kW。

在能夠統(tǒng)計室內(nèi)外照明用電負(fù)荷的情況下，盡量按實際統(tǒng)計，一般為簡便計算，也可以按統(tǒng)計出來的動力用電容量的10%來考慮照明用電。

2 變壓器選擇

在統(tǒng)計完成總的用電量后，就可以進(jìn)行變壓器的選擇，變壓器選擇可以采用以下兩種簡易計算方法。

第一種為Sn≥(1.15-1.25)Sjs(Sn為變壓器容量,kW；Sjs為各用電設(shè)備組的視在計算負(fù)荷)。

第二種為W=KxP/cosφ(W為變壓器的容量,kW；P為變壓器服務(wù)范圍內(nèi)的總用電量,kW；K為功率損失系數(shù)取1.05～1.1；cosφ為功率因數(shù),取0.75)，根據(jù)計算出的W值選擇變壓器。

在選擇變壓器時，根據(jù)計算的各用電負(fù)荷的總?cè)萘亢同F(xiàn)場實際，考慮是否擴(kuò)容，選擇相應(yīng)的變壓器，但一般選擇時不需太大，按20%預(yù)留量考慮即可。對于總?cè)萘枯^大的，根據(jù)外線的實際情況，也可選擇兩臺變壓器。

3 畫系統(tǒng)示意圖

在選擇變壓器后，根據(jù)現(xiàn)場的布局和變壓器的布置位置，選擇好總配電箱的位置，本著三相負(fù)荷匹配的原則畫系統(tǒng)示意圖，方便下步的導(dǎo)線和開關(guān)選擇，系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

4 選擇導(dǎo)線

根據(jù)畫出的系統(tǒng)圖，首先從末端開始計算，先根據(jù)設(shè)備的用電負(fù)荷計算開關(guān)箱到用電設(shè)備線路載流量，再根據(jù)各個開關(guān)箱負(fù)荷計算分配電箱到開關(guān)箱線路載流量，然后根據(jù)分配電箱用電負(fù)荷計算總配電箱到分配電箱載流量，最后根據(jù)總配電箱用電負(fù)荷計算變壓器到總配電箱載流量。

單相線路上電流計算采用公式：I=P/U。

其中，I為導(dǎo)線載流量，A；U為供電電壓，kV；P為總用電量，kW；cosφ為功率因數(shù)，一般為0.75。

干線和支線上的計算電流參考前面的負(fù)荷計算。

根據(jù)計算出的電流量，按照Iy≥I(Iy為電線電纜截面允許載流量A)的原則，對照電線電纜載流量表選擇相應(yīng)的導(dǎo)線和電纜。

對于短距離的導(dǎo)線不需要進(jìn)行電壓降的校核，對于長距離的線纜，在進(jìn)行電壓降的校核，為了計算的方便，可選擇最長距離進(jìn)行校核1項～2項，如最長距離經(jīng)校核符合要求，其余的線路可以不進(jìn)行校核，其校核公式為S=∑(PL)/CΔU。

其中，S為導(dǎo)線截面，mm2;∑(PL)為負(fù)荷力矩的總和(P為有功功率,L為線路長度)，kW·m;C為計算系數(shù)(單相銅線一般為12.8，單相鋁線為7.75；三相銅線為77，三相鋁線為46.3);ΔU為容許電壓降，一般用電設(shè)備的允許電壓降為±5%，照明一般為±6%，個別較遠(yuǎn)端的設(shè)備可選8%～12%。

5 配電箱內(nèi)開關(guān)的選擇

5.1 開關(guān)選擇原則

選擇開關(guān)時，總配電箱上需設(shè)置總隔離開關(guān)、分路隔離開關(guān)及總斷路器、分?jǐn)嗦菲骰蚩側(cè)蹟嗥鳌⒎致啡蹟嗥?。?dāng)所設(shè)總漏電保護(hù)器同時具備短路、過載、漏電保護(hù)功能時，可不設(shè)總斷路器或總?cè)蹟嗥??？偱潆娤鋬?nèi)的漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流應(yīng)大于50 mA(如75 mA,150 mA)，額定漏電動作時間不應(yīng)大于0.2 s。

分配電箱應(yīng)裝設(shè)總隔離開關(guān)、分路隔離開關(guān)以及總斷路器、分路斷路器或總?cè)蹟嗥鳌⒎致啡蹟嗥鲬?yīng)該使用帶熔斷器、有明顯斷開點的隔離開關(guān)，不需要設(shè)置漏電保護(hù)器。如設(shè)置時，分配電箱內(nèi)的漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流不應(yīng)大于50 mA，額定漏電動作時間不應(yīng)大于0.1 s。

開關(guān)箱必須裝設(shè)隔離開關(guān)、斷路器或熔斷器，以及漏電保護(hù)器。當(dāng)漏電保護(hù)器同時具有短路、過載、漏電保護(hù)功能時，可不裝設(shè)斷路器或熔斷器。開關(guān)箱內(nèi)的漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流不應(yīng)大于30 mA，額定漏電動作時間不應(yīng)大于0.1 s。

5.2 開關(guān)的選擇

開關(guān)箱內(nèi)的開關(guān)依據(jù)計算出的單個設(shè)備的計算電流，選擇額定功率大于該計算電流的開關(guān)，為方便計算，可根據(jù)開關(guān)表參照以下公式選擇。

分配電箱內(nèi)分路開關(guān)可直接按照開關(guān)箱內(nèi)的開關(guān)參照選擇，總開關(guān)根據(jù)分配電箱總計算電流進(jìn)行選擇。

總配電箱分路開關(guān)直接依據(jù)分配電箱開關(guān)選擇，總開關(guān)選擇依據(jù)總計算電流進(jìn)行選擇。

開關(guān)選擇完成后需要進(jìn)行自動開關(guān)脫扣器的整定電流計算，一般選擇DZ型自動開關(guān)，其參數(shù)符合以下條件。

UQn≥UIn，Iset≥IC。

總配電箱、分配電箱、開關(guān)箱系統(tǒng)圖如圖2～圖4所示。

5.3 配電箱內(nèi)電器選配表

為方便施工現(xiàn)場快速選擇箱內(nèi)開關(guān)，將分配電箱和開關(guān)箱內(nèi)常用電器進(jìn)行匯總，總配電箱選擇可根據(jù)末端負(fù)荷的大小參考選擇，各分配電箱選配表如表4～表10所示。

表4 鋼筋車間分配電箱選配表

表5 塔吊電梯分配電箱選配表

表6 現(xiàn)場分配電箱選配表

表7 塔吊/電梯開關(guān)箱內(nèi)電器選配表

表8 對焊機(jī)開關(guān)箱內(nèi)電器選配表

表9 龍門架/提升機(jī)開關(guān)箱內(nèi)電器選配表

表10 小型設(shè)備開關(guān)箱內(nèi)電器選配表

6 其他

為了更加方便初學(xué)者選擇和驗證臨時用電所需設(shè)備線纜，本文將常用設(shè)備進(jìn)行線纜選擇匯總，如表11所示，以備查閱。

表11 常用設(shè)備需用線纜匯總

7 結(jié)語

隨著各種節(jié)能環(huán)保設(shè)備的更新，施工現(xiàn)場的設(shè)備也在逐步向更加安全、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展，臨時用電設(shè)計也將結(jié)合現(xiàn)場的實際在逐步簡便實用，在實施的過程中，需要逐步收集各類信息，并經(jīng)實踐檢驗，尋求更好便捷的臨時用電設(shè)計計算方法及方案，為現(xiàn)代化施工用電提供可靠的依據(jù)。