施工現(xiàn)場臨時用電負荷計算探討

文/王新成 黃金坤（中國十七冶集團有限公司）

臨時用電施工組織設(shè)計是施工現(xiàn)場用電設(shè)施配置的指導(dǎo)性文件，負荷計算合理則能夠指導(dǎo)施工，經(jīng)濟安全；若負荷計算不當(dāng)，不僅關(guān)系到施工用電的可靠性，還可能存在火災(zāi)、觸電安全隱患[1]。計算負荷是否合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線截面選擇過大，造成投資的增加[2]；如計算負荷過小，又將使電器和導(dǎo)線處于過負荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀，以致發(fā)生事故造成損失[3]。施工現(xiàn)場臨時用電負荷計算方法一般采用需要系數(shù)法，在需要系數(shù)法中有簡化估算法和按用電設(shè)備組法計算。本文以某地塊房建工程臨時用電為例，分別以上述兩種方法對施工現(xiàn)場臨時用電負荷進行計算，并對兩種計算結(jié)果進行比較分析，意在實現(xiàn)科學(xué)配置臨時用電設(shè)施，安全用電。

一、實驗條件與方法

1.實驗條件

目前，建筑施工現(xiàn)場臨時用電設(shè)備組尚未有統(tǒng)一的需要系數(shù)，需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備的工作性質(zhì)、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗有關(guān)，還與工人的技術(shù)熟練程度和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)，本研究盡可能通過實測分析確定，使之與實際接近。表1[1]為實驗條件下需要系數(shù)參考表。

表1 需要系數(shù)K、暫載率JC 及cosθ

2.計算方法

對于房屋建筑工程施工現(xiàn)場臨時用電，總配電箱負荷的計算多采用需要系數(shù)法，包括簡化估算法、按用電設(shè)備組法。簡化估算法是根據(jù)施工經(jīng)驗所得；按用電設(shè)備組法是將施工現(xiàn)場系統(tǒng)的全部用電設(shè)備看作一個用電設(shè)備組，并且知悉同類施工現(xiàn)場用電系統(tǒng)的總需要系數(shù)和平均功率因數(shù)，則可方便地計算施工現(xiàn)場用電系統(tǒng)的總負荷。

（1）計算方法一：簡化估算法

根據(jù)施工現(xiàn)場經(jīng)驗，施工現(xiàn)場總用電量可按下式簡化估算，其公式為：

式中：η為用電不平衡系數(shù)，一般取1.05～1.1；

∑P1為全部電動機額定功率之和；

∑S2為電焊機額定功率之和；

∑P3為室內(nèi)照明容量之和；

∑P4為室外照明容量之和；

cosθ為電動機的平均功率因數(shù)，一般取0.65～0.75；

K1，K2，K3，K4為需要系數(shù)，參見表1。

（2）計算方法二：按用電設(shè)備組法

①各用電設(shè)備組的負荷計算

有功功率：Pej=Kx×∑Pe

無功功率：Qej=tgθ×Pej

式中：Kx為用電設(shè)備的需要系數(shù)，詳見表1；

Pej為用電設(shè)備組的有功計算功率（kW）；

Qej為用電設(shè)備組的無功計算功率（kvar）；

tgθ為用電設(shè)備組功率因素角的正切值；

Pe為用電設(shè)備的額定有功功率，功率換算后為PL（kW)。

②總負荷計算

式中：Pej為用電設(shè)備組的有功計算功率（kW）；

Qej為用電設(shè)備組的無功計算功率（kvar）；

Kt1為各設(shè)備組有功同時系數(shù)，取0.8～0.9；

Kt2為各設(shè)備組無時系數(shù)，取0.93～0.97；

Sjs為總用電計算負荷（kVA）。

二、案例分析與討論

某地塊房建工程采用1 臺臨時變壓器供電，以此項目的臨時用電總負荷計算為案例，分別采用簡化估算法和按用電設(shè)備組法。

1.設(shè)備型號表

施工現(xiàn)場主要用電設(shè)備匯總表見表2。

表2 施工現(xiàn)場主要用電設(shè)備匯總表

2.用電設(shè)備的功率轉(zhuǎn)換

（1）對于塔吊，應(yīng)將設(shè)備銘牌容量轉(zhuǎn)換到暫載率下的設(shè)備容量，即：

4.按用電設(shè)備組法計算負荷

由于篇幅受限，不列出具體計算過程，根據(jù)上述公式計算出施工現(xiàn)場總用電量Sjs=751.46 kVA。

5.計算結(jié)果與分析

簡化估算法得出的結(jié)果為866 kVA，采用需要系數(shù)法計算得出的結(jié)果為751.46 kVA，施工現(xiàn)場總裝機容量經(jīng)計算1181 kW，兩種計算方法的結(jié)果分別占比總裝機容量為73%、64%。顯然，簡化估算法計算數(shù)值較大，在根據(jù)計算負荷選擇變壓器容量時前一種方法選擇可能大一個等級。上述兩種方法相比之下，第一種方法比較方便，可直接用查表法計算，但計算結(jié)果比工程實際需用量偏差很多。

三、結(jié)論

建筑工程施工一般分為基礎(chǔ)工程施工階段、主體結(jié)構(gòu)工程施工階段、裝飾裝修施工階段，每個施工階段用電量不同，變壓器負荷按照用電量最大的施工階段進行選擇。一般主體結(jié)構(gòu)工程施工階段用電量最大，可統(tǒng)計該階段用電設(shè)備明細，進行用電負荷計算。簡化估算法適用于工程規(guī)模小、用電設(shè)備數(shù)量少的建筑工程，對于臨時用電設(shè)備總裝機容量不大于200KW 的工程，可以考慮簡化估算法，多用于工程實際需要的變壓器富余容量尚可被接受的情況。對于建設(shè)規(guī)模大、施工用電設(shè)備多的工程用電負荷的計算，應(yīng)選擇按用電設(shè)備組法，計算結(jié)果更接近于工程實際，據(jù)此可選擇出經(jīng)濟合理的變壓器。

變壓器中小型號標(biāo)準(zhǔn)容量為：30，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000 kVA，不難看出200 kVA之前的前后級差值較小。從變壓器標(biāo)準(zhǔn)容量選擇的角度考慮，在施工現(xiàn)場用電設(shè)備總裝機容量數(shù)值大于200kVA時，兩種負荷計算方法得出數(shù)據(jù)差別更大，在選擇變壓器時，采用簡單估算法時可能選擇的變壓器容量會偏大一個等級。