热力管道施工现场临时用电设计经济性分析

刘宇鹏

（太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001）

随着城市的发展和基础建设项目的增多，越来越多的工程建设呈现规模大、周期长、科技含量高等特点。随着建设工程项目科技含量的增加和智能化的增强，施工机械化和自动化程度不断提高，热力管道施工现场更离不开电，工程设备、施工设备、现场照明等用电量也大幅增加，因此，做好施工现场临时用电设计对减少工程造价、降低施工企业成本、提高施工企业的竞争力和经济效益都有着极其重要的意义。施工现场临时用电组织设计应包括现场勘察，确定电源进线及配电箱的位置、线路走向，负荷计算，选择容量、导线截面积和电器类型及规格，绘制电气平面、立面系统图，制订安全用电技术措施和电气防火措施等内容。

施工现场临时用电中常出现的问题有2点：①临时用电工程未编制专项组织设计，无安全交底或不切实际地进行临时用电设计，随意布置，浪费较多，安全隐患也多；②施工现场临时用电的安全监管不到位，安全防护措施也不到位，

容易引发安全事故。施工现场临时用电设计应首先满足安全、可靠要求，然后再考虑优质、经济等要求。所谓“经济”，就是在安全、可靠的前提下，尽量做到投入少、施工费用低，尽可能减少电缆绝缘老化和电能损耗，减少电量消耗。下面仅从施工现场临时用电设计的经济性方面分析用电量计算、变压器的选择、导线和电缆的选择。

1 施工现场用电量计算

1.1 施工现场用电量计算要点

对施工现场临时总用电量进行计算时，应对同一施工现场的几个施工单位进行统一安排，全盘考虑，方便合理选择变压器容量。计算用电量时，需注意以下几点：①对于施工过程中交替使用的用电设备，只计算其中功率最大的一项，避免叠加，使变压器容量选得过大；②在计算同类型用电设备的负荷时，应乘以相应的系数；③在计算短时断续周期性工作的电气设备的负荷时，应乘以暂载率；④电动机功率并未完全对外输出做功，有一定的损耗，计算负荷时，应除以电动机效率；⑤在施工总进度计划中，需考虑施工高峰阶段同时用电的机械设备最大数量。

1.2 电力设备的类型及设备容量换算

热力管道施工现场用到的电力设备主要有电动机、电焊机、探伤机及照明设备等。不同机械设备的工作连续性是不一样的，有些是连续工作的，比如水泵，这类设备的负荷被称为“连续工作制负荷”，它是指电气设备在规定的环境温度下运行能够达到稳定的温升，但设备任何部分的温度和温升均不超过允许值；有些是工作时间短、停歇时间长的用电设备，比如探伤机，这些设备的负荷被称为“短时工作制负荷”，它是指电气设备的运行时间短而停歇时间长，且在工作时间内的发热量不足以达到稳定的温升，而在停歇时间内能够冷却到环境温度；有些是时而工作时而停歇且反复运行的设备，比如电焊机等，这类设备的负荷被称为“反复短时工作制负荷”，它是指电气设备以断续的方式反复周期性地工作，工作时间与停歇时间交替重复。短时断续周期性工作的电气设备的特性用暂载率表征。不同工作制负荷的用电设备对电能的消耗是不同的，因而在进行用电量计算时不能直接将它们的额定功率相加，而必须换算成同一工作制下的额定功率再相加。换算成统一规定的工作制下的额定功率即称为“设备容量”，用P表示。各用电设备并不是同时工作的，即使同时工作也不可能同时达到额定功率，这一特征可用需要系数K表示。有功功率与视在功率之比叫功率因数，用cosφ表示。

1.3 施工现场临时总用电量的计算

目前，大部分教材或资料中都采用下式来计算施工现场临时总用电量：

式（1）中：P为供电设备总需要容量，kVA；1P∑为电动机额定功率之和，kW；2P∑为电焊机额定功率之和，kW；3P∑为室内照明容量之和，kW；4P∑为室外照明容量之和，kW；K1为全部施工动力用电设备需要系数；K2为全部施工动力用电设备需要系数；K3为室内照明需要系数；K4为室外照明需要系数；1.05～1.10为用电不均匀系数；cosφ为电动机的平均功率因数（最高为0.75～0.78，一般为0.65～0.75）。

施工现场临时用电量计算主要是计算电动机和电焊机的用电量，室内、外照明用电量可按总用电量的10%来估算，将式（1）简化为：

视在功率P是矢量，如果将代数和作为用电总量，显然数值比较大。为使计算结果更合理，对各用电设备组进行有功功率的计算后，引入下面的公式：

式（3）中：ΣPe为所有动力用电设备计算有功功率之和，kW；ΣQe为所有动力用电设备计算无功功率之和，kvar；Kx为各用电设备组的需要系数。

对于式（1），需要系数只能取所有设备的平均值，一般根据电动机和电焊机的数量来确定；而对于式（3），则采用了各用电设备自身的需要系数，取值更具体，也更接近实际使用情况。当用电设备数量较少且种类较为单一时，两种计算方法所得结果相差不大；但当设备种类较多时，需要系数就会产生较大差异。

2 电源的确定及变压器的选用

施工现场临时用电的电源有两种，一种是高压电网，另一种是交流发电机发电。在此仅讨论高压电网供电。高压电网供电是通过变压器将10～35 kV的电压降为380 V/220 V电压供配电使用，因而高压电网供电的关键就是确定变压器的容量。电力变压器在供电设备中效率最高，损耗功率较小，但由于变压器长时间持续运行，因而其损耗也较大。经济负荷系数或经济负荷率是指变压器的经济负荷与额定容量之比，一般变压器的经济负荷率为50%左右。如果直接按此原则选择变压器，则会增大初次投资，电费也增多，因而，笔者认为选用70%作为变压器的经济负荷率比较合适。

在确定变压器容量时，首先要满足计算用电量并有10%的余量，同时要考虑到变压器的经济运行（70%的经济负荷率），因此，单台变压器的容量应满足以下关系：

系数越大，变压器的功耗越小，变压器的投资也相应地越大。具体选择时，应综合考虑多方面的因素，比如工期长短、临时性用电设备的容量等。

3 配电导线和电缆的选择

配电导线和电缆是分配电能的主要传输器件，选择的是否合理，将直接影响到线缆的损耗与线路的投资，以及电力网的安全、稳定、经济运行。临时用电选择导线和电缆按以铝代铜的方案执行，尽量采用铝芯导线。

导线电缆截面的选择必须满足安全、可靠的要求，其选取的一般原则为：对于l0 kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常按允许载流量选择截面，再校验电压损失率和机械强度；对于低压照明线路，因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择导线截面，再校验其他条件。

电流通过导线时会产生热量。对于裸导线，如果导线温度过高，会使其接头处发生氧化，并增加接触电阻，如此往复，最终会导致电缆断线。对于绝缘导线或电缆，温度过高可能会导致其绝缘损坏甚至引起火灾。因此在导线和电缆（包括母线）通过正常最大负载电流（即计算电流）时，其发热温度不应该超过正常运行时的最高允许温度，这就要求通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。

由于导线有阻抗，所以在负荷电流通过线路时有一定的电压损失。电压损失越大，用电设备的电压则越低，过低的电压将影响电气设备的正常运行。低压配电线路的电压损失一般为电器不超过5%，照明线路不超过2%，临时用电可大些，但不能超过7%.使用架空线路时，在保证线路在外力的作用下不发生断线事故同时考虑导线的最小允许截面积。

4 结论

施工现场临时用电设计是一项需综合考虑多方面因素的工作，要统筹多方面的问题，比如已有设备情况、电缆敷设方式、负荷过载等。本文仅仅从经济角度出发，对节约工程造价、降低能耗等方面就用电设计的部分内容进行阐述，以供参考和探讨。

［1］沈阳建筑大学，中国建筑业协会建筑安全分会，上海市

建设安全协会，等.JGJ 46—2005施工现场临时用电安

全技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2005.

［2］中国机械业联合会.GB 50052—2009供配电系统设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2009.

［3］中国电力工程顾问集团西南电力设计院，中国电力工程顾问集团东北电力设计院，喜利得（中国）有限公司.GB 50217—2007电力工程电缆设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2007.

［4］江正荣，朱国梁.简明施工计算手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2016.