現(xiàn)場臨時用電實用設計簡易計算

李娜

(山西一建集團有限公司，山西太原030024)

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

1 用電總量的計算

在設計臨時用電前，需先統(tǒng)計用在現(xiàn)場的所有用電設備的總用電量，其中主要有電機、電焊機和照明用電，統(tǒng)計時，需分別統(tǒng)計其總用電量。但因為初學者對每種設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、起重機等。

1.1 確定用電負荷的設備容量

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

對于反復短時工作制的用電設備，如電焊機、起重機等，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和塔吊、起重機。

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

常用電焊機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 常用電焊機額定功率表

其中PN為電動機的額定功率,kW；Pe為電動機銘牌上視在功率,kVA；εn為電動機銘牌上的負載暫載率。

一般施工現(xiàn)場主要是卷揚機/升降機、施工電梯、塔吊按此公式計算，所以對于初學者要重點注意，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)的設備分變頻設備和普通不變頻設備，變頻設備本身考慮了施工效率和不同時性，大多設備不再考慮負載的暫載率，所以在設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，電動機效率η=0.8考慮，設備額定功率因數(shù)cosφn=0.85考慮，初學者可參考表2，表3的選擇方法進行選擇。

在施工現(xiàn)場所用的升降機/卷揚、起重機電機一般在銘牌上載明的就是有功功率，幾個電機供一臺升降機的電源，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 負荷計算

負荷計算分單相負荷計算和成組負荷計算，即每臺設備的負荷計算和用電設備組的負荷計算。

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

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

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

2)多臺設備(單組)負荷計算，可以按照視在功率計算。

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

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

3)多個用電設備組的負荷計算。

把現(xiàn)場各個用電設備組的計算負荷按照單組計算方法計算出來，把各個設備組的計算負荷相加，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為供電設備總需用容量，或有功功率,kVA；IC為用電設備組計算負荷，A；P1為電動機額定功率，kW；P2為電焊機額定功率，kW；P3為室內(nèi)照明總?cè)萘?，kW；P4為室外照明總?cè)萘?，kW；Un為用電設備的額定電壓，V；cosφ為電動機平均功率因數(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；加工廠的動力設備取0.5)；K2為電焊機的需用系數(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大多銘牌上標明的就是額定功率，電焊機上標明的是視在功率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為各用電設備組的視在計算負荷)。

第二種為W=KxP/cosφ(W為變壓器的容量,kW；P為變壓器服務范圍內(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)計算的各用電負荷的總?cè)萘亢同F(xiàn)場實際，考慮是否擴容，選擇相應的變壓器，但一般選擇時不需太大，按20%預留量考慮即可。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，本著三相負荷匹配的原則畫系統(tǒng)示意圖，方便下步的導線和開關選擇，系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

4 選擇導線

根據(jù)畫出的系統(tǒng)圖，首先從末端開始計算，先根據(jù)設備的用電負荷計算開關箱到用電設備線路載流量，再根據(jù)各個開關箱負荷計算分配電箱到開關箱線路載流量，然后根據(jù)分配電箱用電負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的導線和電纜。

對于短距離的導線不需要進行電壓降的校核，對于長距離的線纜，在進行電壓降的校核，為了計算的方便，可選擇最長距離進行校核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行校核，其校核公式為S=∑(PL)/CΔU。

其中，S為導線截面，mm2;∑(PL)為負荷力矩的總和(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，一般用電設備的允許電壓降為±5%，照明一般為±6%，個別較遠端的設備可選8%～12%。

5 配電箱內(nèi)開關的選擇

5.1 開關選擇原則

選擇開關時，總配電箱上需設置總隔離開關、分路隔離開關及總斷路器、分斷路器或總?cè)蹟嗥?、分路熔斷器。當所設總漏電保護器同時具備短路、過載、漏電保護功能時，可不設總斷路器或總?cè)蹟嗥?。總配電箱?nèi)的漏電保護器的額定漏電動作電流應大于50 mA(如75 mA,150 mA)，額定漏電動作時間不應大于0.2 s。

分配電箱應裝設總隔離開關、分路隔離開關以及總斷路器、分路斷路器或總?cè)蹟嗥鳌⒎致啡蹟嗥鲬撌褂脦蹟嗥?、有明顯斷開點的隔離開關，不需要設置漏電保護器。如設置時，分配電箱內(nèi)的漏電保護器的額定漏電動作電流不應大于50 mA，額定漏電動作時間不應大于0.1 s。

開關箱必須裝設隔離開關、斷路器或熔斷器，以及漏電保護器。當漏電保護器同時具有短路、過載、漏電保護功能時，可不裝設斷路器或熔斷器。開關箱內(nèi)的漏電保護器的額定漏電動作電流不應大于30 mA，額定漏電動作時間不應大于0.1 s。

5.2 開關的選擇

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

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

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

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

UQn≥UIn，Iset≥IC。

總配電箱、分配電箱、開關箱系統(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，將分配電箱和開關箱內(nèi)常用電器進行匯總，總配電箱選擇可根據(jù)末端負荷的大小參考選擇，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/電梯開關箱內(nèi)電器選配表

表8 對焊機開關箱內(nèi)電器選配表

表9 龍門架/提升機開關箱內(nèi)電器選配表

表10 小型設備開關箱內(nèi)電器選配表

6 其他

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

表11 常用設備需用線纜匯總

7 結(jié)語

隨著各種節(jié)能環(huán)保設備的更新，施工現(xiàn)場的設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)。