熱力管道施工現(xiàn)場臨時(shí)用電設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性分析

劉宇鵬

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001）

隨著城市的發(fā)展和基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的增多，越來越多的工程建設(shè)呈現(xiàn)規(guī)模大、周期長、科技含量高等特點(diǎn)。隨著建設(shè)工程項(xiàng)目科技含量的增加和智能化的增強(qiáng)，施工機(jī)械化和自動(dòng)化程度不斷提高，熱力管道施工現(xiàn)場更離不開電，工程設(shè)備、施工設(shè)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(shí)用電設(shè)計(jì)對減少工程造價(jià)、降低施工企業(yè)成本、提高施工企業(yè)的競爭力和經(jīng)濟(jì)效益都有著極其重要的意義。施工現(xiàn)場臨時(shí)用電組織設(shè)計(jì)應(yīng)包括現(xiàn)場勘察，確定電源進(jìn)線及配電箱的位置、線路走向，負(fù)荷計(jì)算，選擇容量、導(dǎo)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(shù)措施和電氣防火措施等內(nèi)容。

施工現(xiàn)場臨時(shí)用電中常出現(xiàn)的問題有2點(diǎn)：①臨時(shí)用電工程未編制專項(xiàng)組織設(shè)計(jì)，無安全交底或不切實(shí)際地進(jìn)行臨時(shí)用電設(shè)計(jì)，隨意布置，浪費(fèi)較多，安全隱患也多；②施工現(xiàn)場臨時(shí)用電的安全監(jiān)管不到位，安全防護(hù)措施也不到位，

容易引發(fā)安全事故。施工現(xiàn)場臨時(shí)用電設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足安全、可靠要求，然后再考慮優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)等要求。所謂“經(jīng)濟(jì)”，就是在安全、可靠的前提下，盡量做到投入少、施工費(fèi)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(shí)用電設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性方面分析用電量計(jì)算、變壓器的選擇、導(dǎo)線和電纜的選擇。

1 施工現(xiàn)場用電量計(jì)算

1.1 施工現(xiàn)場用電量計(jì)算要點(diǎn)

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

1.2 電力設(shè)備的類型及設(shè)備容量換算

熱力管道施工現(xiàn)場用到的電力設(shè)備主要有電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、探傷機(jī)及照明設(shè)備等。不同機(jī)械設(shè)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(shè)備的負(fù)荷被稱為“連續(xù)工作制負(fù)荷”，它是指電氣設(shè)備在規(guī)定的環(huán)境溫度下運(yùn)行能夠達(dá)到穩(wěn)定的溫升，但設(shè)備任何部分的溫度和溫升均不超過允許值；有些是工作時(shí)間短、停歇時(shí)間長的用電設(shè)備，比如探傷機(jī)，這些設(shè)備的負(fù)荷被稱為“短時(shí)工作制負(fù)荷”，它是指電氣設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間短而停歇時(shí)間長，且在工作時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量不足以達(dá)到穩(wěn)定的溫升，而在停歇時(shí)間內(nèi)能夠冷卻到環(huán)境溫度；有些是時(shí)而工作時(shí)而停歇且反復(fù)運(yùn)行的設(shè)備，比如電焊機(jī)等，這類設(shè)備的負(fù)荷被稱為“反復(fù)短時(shí)工作制負(fù)荷”，它是指電氣設(shè)備以斷續(xù)的方式反復(fù)周期性地工作，工作時(shí)間與停歇時(shí)間交替重復(fù)。短時(shí)斷續(xù)周期性工作的電氣設(shè)備的特性用暫載率表征。不同工作制負(fù)荷的用電設(shè)備對電能的消耗是不同的，因而在進(jìn)行用電量計(jì)算時(shí)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(shè)備容量”，用P表示。各用電設(shè)備并不是同時(shí)工作的，即使同時(shí)工作也不可能同時(shí)達(dá)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(shí)總用電量的計(jì)算

目前，大部分教材或資料中都采用下式來計(jì)算施工現(xiàn)場臨時(shí)總用電量：

式（1）中：P為供電設(shè)備總需要容量，kVA；1P∑為電動(dòng)機(jī)額定功率之和，kW；2P∑為電焊機(jī)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(dòng)力用電設(shè)備需要系數(shù)；K2為全部施工動(dòng)力用電設(shè)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(dòng)機(jī)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(shí)用電量計(jì)算主要是計(jì)算電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)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(jì)算結(jié)果更合理，對各用電設(shè)備組進(jìn)行有功功率的計(jì)算后，引入下面的公式：

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

對于式（1），需要系數(shù)只能取所有設(shè)備的平均值，一般根據(jù)電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)的數(shù)量來確定；而對于式（3），則采用了各用電設(shè)備自身的需要系數(shù)，取值更具體，也更接近實(shí)際使用情況。當(dāng)用電設(shè)備數(shù)量較少且種類較為單一時(shí)，兩種計(jì)算方法所得結(jié)果相差不大；但當(dāng)設(shè)備種類較多時(shí)，需要系數(shù)就會(huì)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(shí)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(jī)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(guān)鍵就是確定變壓器的容量。電力變壓器在供電設(shè)備中效率最高，損耗功率較小，但由于變壓器長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行，因而其損耗也較大。經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率是指變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與額定容量之比，一般變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為50%左右。如果直接按此原則選擇變壓器，則會(huì)增大初次投資，電費(fèi)也增多，因而，筆者認(rèn)為選用70%作為變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率比較合適。

在確定變壓器容量時(shí)，首先要滿足計(jì)算用電量并有10%的余量，同時(shí)要考慮到變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行（70%的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率），因此，單臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足以下關(guān)系：

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

3 配電導(dǎo)線和電纜的選擇

配電導(dǎo)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(jì)運(yùn)行。臨時(shí)用電選擇導(dǎo)線和電纜按以鋁代銅的方案執(zhí)行，盡量采用鋁芯導(dǎo)線。

導(dǎo)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(dòng)力線路，通常按允許載流量選擇截面，再校驗(yàn)電壓損失率和機(jī)械強(qiáng)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(dǎo)線截面，再校驗(yàn)其他條件。

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

由于導(dǎo)線有阻抗，所以在負(fù)荷電流通過線路時(shí)有一定的電壓損失。電壓損失越大，用電設(shè)備的電壓則越低，過低的電壓將影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)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(shí)用電可大些，但不能超過7%.使用架空線路時(shí)，在保證線路在外力的作用下不發(fā)生斷線事故同時(shí)考慮導(dǎo)線的最小允許截面積。

4 結(jié)論

施工現(xiàn)場臨時(shí)用電設(shè)計(jì)是一項(xiàng)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(shè)備情況、電纜敷設(shè)方式、負(fù)荷過載等。本文僅僅從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，對節(jié)約工程造價(jià)、降低能耗等方面就用電設(shè)計(jì)的部分內(nèi)容進(jìn)行闡述，以供參考和探討。

［1］沈陽建筑大學(xué)，中國建筑業(yè)協(xié)會(huì)建筑安全分會(huì)，上海市

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

全技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

［2］中國機(jī)械業(yè)聯(lián)合會(huì).GB 50052—2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2009.

［3］中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院，中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院，喜利得（中國）有限公司.GB 50217—2007電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2007.

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