建筑工地臨時用電負荷計算實例及問題探討

1、建筑工地臨時用電負荷計算實例及問題探討王文超 王輝 呂雪峰威海建設集團股份有限公司 山東省威海 264200摘要臨時用電是建筑工程中的一個重要的組成部份，在施工準備以及在施工過程中是不可缺少的一項。本文就某工程實例進行了臨時用電負荷計算，對當前施工現(xiàn)場臨時用電負荷計算中存在的問題和涉及的因素進行探討，以期進一步提高建筑施工現(xiàn)場臨時用電的安全性、經(jīng)濟性、合理性。關鍵詞 臨時用電 負荷計算 需要系數(shù) 暫載率 功率因數(shù)1、 前言隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，建筑工地臨時用電安全，越來越受到建設單位和施工單位的重視。為了確保施工順利進行，各個工地都需要進行施工現(xiàn)場臨時用電方案設計。很多建筑施工單位為了控制施

2、工成本，壓縮內部組織結構，缺少專業(yè)電工，而在添購配電器材時，存在很多的不合理配置。大多數(shù)工地臨時用電組織設計中的負荷計算比實際負荷虛高， 施工過程半小時最大負荷遠低于計算負荷，有的只有計算負荷的50%。計算負荷的虛高雖然有利于安全用電，但浪費了大量線纜、供配電器件等寶貴資源，降低了經(jīng)濟效益。而少數(shù)工地由于負荷計算偏低，造成過載運作，又存在嚴重的安全隱患。為響應綠色施工的倡議，提高資源的利用率，降低成本，提高經(jīng)濟效益，在保證安全、有效的前提下，通過精確的負荷計算，降低臨時供電設備和器材的消耗是十分必要的。 下面利用“需要系數(shù)法”，以某辦公樓的臨時用電為例進行負荷計算，以便大家在施工中參考。 2、

3、 相關概念1、供配電系統(tǒng)建筑供配電系統(tǒng)有交流電源、供配電線路、配電控制和用電設備組成。 在設計建筑電氣供配電系統(tǒng)時，首先應確定供配電方案，確定各種用電設備功率，在此基礎上進行用電負荷計算，并選擇各種配電控制設備和配電導線。 2、計算用電負荷 通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各元件的負荷值，稱為計算負荷。全年中負荷最大的工作班內消耗電能最大的半小時的平均功率，稱為半小時最大負荷。通常取半小時最大負荷作為“計算負荷”。用 PjZ (P30)、QjZ(Q30)、IjZ 和SjZ（S30）分別表示有功計算負荷、無功計算負荷、計算電流和計算容量（也稱視在功率計算負荷）。其中有關系

4、式 SjZ2= PjZ2 + QjZ2，功率因數(shù)cos= PjZ/SjZ。3、需要系數(shù)法 需要系數(shù)Kd是用電設備組在半小時最大負荷時需用的有功功率（P30）與其設備容量（Pe）的比值。即 KdP30/Pe；P30Kd Pe根據(jù)需要系數(shù)Kd求總安裝容量為Pe的用電設備組所需計算負荷P30的方法稱需要系數(shù)法。3、 建筑工地臨時用電負荷計算實例（1、 工程概況本工程為某企業(yè)配套辦公樓及消防水池，地上十四層，地下二層，建筑高度56.5m，建筑面積約20000。根據(jù)規(guī)劃平面圖及建筑工程需要，技術人員按照施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范（JGJ462005）要求，配電系統(tǒng)為總配電箱、分配電箱、開關箱，實行三級

5、配電。根據(jù)本工程的實際施工條件及各種施工機械設備的用電需求，現(xiàn)場設置總配電箱一個，電源由變電站引入，按照不同的區(qū)域和設備，總配電箱下設4個二級分配電箱，各二級分配電箱的主要用途及平面分布見圖表（略）。2、 用電設備一覽表及設備容量計算本工程施工用電設計按照不同施工階段（基礎、主體、裝飾裝修）、不同設備功率分別考慮，取其最大值作為電纜線選定的依據(jù)。因主體施工階段用電設備最多、功率最大，另外考慮流水作業(yè)，其中八層以下可能提前進入裝飾裝修階段，故選取主體階段另加部分裝飾裝修階段的所有用電設備作為計算工程用電負荷的依據(jù)。本工程混凝土采用現(xiàn)場攪拌，現(xiàn)場設攪拌站，投入QTZ63塔吊1臺，工程鋼筋在現(xiàn)場制作

6、，木工配備圓鋸等設備。在臨時用電工程中，應盡量將單相用電設備均勻的分散到三相上或各相間，力求減少三相間的不平衡狀態(tài)。用電設備中的電焊機、電渣壓力焊機、對焊機的不對稱容量大于三相用電設備總容量的15%，故設備容量Pe應按三倍最大相負荷進行換算，然后再參與負荷計算。具體機械設備見下表：主要用電設備一覽表及設備容量（表1）：序號用電設備名稱型號銘牌技術數(shù)據(jù)數(shù)量換算后的容量（KW）1塔吊QTZ6345KW JC=15% 1臺34.92施工電梯SCD200/200A22KW JC=15% 1臺17.03強制式混凝土攪拌機JS50024.75KW2臺49.54混凝土輸送泵HBT8090KW1臺905配料機

7、PLD8006.6KW1臺6.66鋼筋切斷機FGQ50-X1 4KW2臺87鋼筋彎鉤機GW50A4KW 2臺88套絲機 4KW1臺48砂漿攪拌機5.5KW 1臺5.59混凝土攪拌機JZC3506.05KW1臺6.0510木工圓鋸5.5KW 1臺5.511水泵1.5KW 2臺312插入式振搗棒1.5KW 3條4.513蒸汽柜11KW 1臺1114開水器12KW 1臺1215交流電焊機23.4KVA JC=65%cos=0.6 1臺11.416電渣壓力焊40KVA JC=65%cos=0.71臺22.717鏑燈3.5KW 2個718碘鎢燈1KW 6個619生活區(qū)日光燈36W 20盞0.7220宿舍

8、電熱毯60W20條1221辦公室日光燈36W 10盞0.3622電腦0.4 KW8臺3.223飲水機0.5KW10臺524電熱器1KW8臺83、 需要系數(shù)法負荷計算施工現(xiàn)場視在計算負荷(總用電量)用下述公式計算:Pjz=Kx×PeQjzPjz×tanPSqrt（P2jz+ Q2jz）Pjz用電設備的有功計算負荷Qjz用電設備的無功計算負荷Pe用電設備組的設備容量總和，但不包括備用設備量Kx用電設備的需要系數(shù)tan與功率因數(shù)（cos）角相對用的正切值（cos0.650.75）P用電設備的視在計算負荷（1）、對于斷續(xù)周期工作制不同暫載率的用電設備的容量換算：1號塔吊組換算到暫載

9、率=25%時的設備容量：Pe=2×Pe× =2×45×0.39=34.9 KW2號施工電梯組換算到暫載率=25%時的設備容量：Pe=2×Pe× =2×22×0.39=17.0 KW15號交流電焊機換算到暫載率=100%時的設備容量：Pe=SN×cos×=23.4×0.6×0.81=11.4KW16號電渣壓力焊機換算到暫載率=100%時的設備容量：Pe=2×SN×cos×=40×0.7×0.81=22.7 KW（2）、單相設備組

10、等效三相負荷的計算：從表1中可以看出，單相用電設備容量超過了三相設備容量的15%，應將單相設備容量換算為等效三相設備容量，再與三相設備容量相加。在接有較多單相設備的三相線路中，不論單相設備接于相電壓還是接于線電壓，只要三相負荷不平衡，就應以最大負荷相的有功負荷的3倍作為等效三相有功負荷，以滿足系統(tǒng)安全運行的要求。1）、單相設備接于相電壓時的負荷計算：等效三相設備容量Pe應按最大負荷相所接的單相設備容量Pmax的3倍計算，即Pe=3Pmax，若上表18-24號用電設備分別接入A、B、C相，17、18號設備接于A相則PA=7+6=13KW，19、20號設備接于B相則PB=0.72+12=12.72

11、KW，21、22、23、24號設備接于C相則PC=0.36+3.2+5+8=16.6KW，PCPAPB，故Pe=3Pmax=3PC=3×16.6=49.8KW2）、單相設備接于線電壓時的負荷計算：接于同一線電壓時，由于容量為Pmax的單相設備接在線電壓上產(chǎn)生的電流I=Pem/（U cos），這一電流應與等效三相設備容量Pe產(chǎn)生的電流I=Pe/（3U cos）相等，因此其等效三相設備容量 Pe=3 Pem接于不同線電壓時，設P1P2P3（P1、P2、P3均為線電壓），根據(jù)等效發(fā)熱原理可得出等效三相設備容量為 Pe=3 P1+（3-3）P2本工程按接于同一線電壓，其計算如下：Pe=3 P

12、em=3×（11.4+22.7）=59.1KW（3）、各用電設備組的計算負荷：把工作性質相同（近），具有相近需要系數(shù)的同類用電設備合并成組，求出各組用電設備的計算負荷。塔吊、施工電梯組：取Kx=0.3，cos0.7，tan=1.02，其計算負荷為：Pjz1=Kx×Pe=0.3×（34.9+22）=17.1KWQjz1Pjz1×tan=17.1×1.02=17.4 Kvar強制式攪拌機、輸送泵、配料機組：取Kx=0.7，cos0.75，tan=0.88，其計算負荷為：Pjz2=Kx×Pe=0.7×（49.5+90+6.6）=1

13、02.3KWQjz2Pjz2×tan=102.3×0.88=90.0 Kvar混凝土、砂漿攪拌機組：取Kx=0.5，cos0.68，tan=1.08，其計算負荷為：Pjz3=Kx×Pe=0.5×(5.5+6.05)=5.8KWQjz3Pjz3×tan=5.8×1.08=6.3Kvar切斷機、彎鉤機、套絲機、圓鋸組：取Kx=0.5，cos0.75，tan=0.88，其計算負荷為：Pjz4=Kx×Pe=0.5×（8+8+4+5.5）=12.8KWQjz4Pjz4×tan=12.8×0.88=11.3

14、Kvar水泵組：取Kx=0.7，cos0.8，tan=0.75，其計算負荷為：Pjz5=Kx×Pe=0.7×3=2.1KWQjz5Pjz5×tan=2.1×0.75=1.6Kvar振搗棒組：取Kx=0.7，cos0.65，tan=1.17，其計算負荷為：Pjz6=Kx×Pe=0.7×4.5=3.2KWQjz6Pjz6×tan=3.2×1.17=3.7Kvar蒸汽柜組：只有一臺取Kx=1，cos0.7，tan=1.02，其計算負荷為：Pjz7=Kx×Pe=1×11=11KWQjz7Pjz7

15、5;tan=11×1.02=11.2 Kvar開水器組：也只有一臺取Kx=1，cos0.5，tan=1.73，其計算負荷為：Pjz8=Kx×Pe=1×12=12KWQjz8Pjz8×tan=12×1.73=20.8 Kvar電焊機、電渣壓力焊組：由上面的2-（2）-知其Pe=59.1kw，取Kx=0.35，cos0.7，tan=1.02，其計算負荷為：Pjz9=Kx×Pe=0.35×59.1=20.7KWQjz9Pjz9×tan=20.7×1.02=21.1Kvar單相接于相電壓設備組：由上面的2-（1）

16、知其Pe=49.8kw，取Kx=0.7，cos1，tan=0，其計算負荷為：Pjz10=Kx×Pe=0.7×49.8=34.9KWQjz10Pjz10×tan=0 Kvar （4）、所有用電設備總的計算負荷取有功負荷和無功負荷的同時系數(shù)Kp=Kq=0.9有功功率:Pjz=Kp×（Pjz1+Pjz2+Pjz10）=0.9×（17.1+102.3+34.9）=221.9KW無功功率:Qjz=:Pjz=Kq×（Qjz1+Qjz2+Qjz10）=0.9×（17.4+90+0）=183.4Kvar視在功率:Sjz= Sqrt（P2jz

17、+ Q2jz）=287.9KVA總計算電流:Ijz=Sjz/（×Un）=287.9/（×0.38）=437.4A5、 變壓器容量選擇根據(jù)計算的總的視在功率選擇，采用一臺變壓器供系統(tǒng)運行，考慮變壓器5%的過負荷能力，變壓器容量1.05P=1.05×287.9=302.3KVA。甲方在待建區(qū)北側約200m處，已經(jīng)安裝安裝1臺630KVA 220/380預裝式變電站 , 其主要技術數(shù)據(jù)：額定容量為630kVA>302.3 KVA，額定電壓12/0.4kV，低壓額定電流909A>437.4A，足以滿足施工現(xiàn)場用電要求。6、施工現(xiàn)場供電線路的選擇：（1）、供電線

18、路主電纜是從建設單位的變壓器到配電室，這段電纜由建設單位提供，電纜埋地敷設，總長度大約為200m，使用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，查表知電纜總截面3185+295mm2，環(huán)境溫度25時，載流量為463A大于437.4A，符合要求。（2）、按允許電壓降選擇導線：為了簡化計算公式，把全部負荷集中到一路的末端，已知從甲方變電站到施工配電室的距離大約200m；允許相對電壓降為=5%，采用三相四線制供電時，C=77，導線截面積為：S=（P·L/C）100%=（287.9×200）/（77×5）=149.6mm2185mm2，所選電纜符合要求。其它支路計算負荷及線路選擇方法，與上

19、述相同（略）。當施工現(xiàn)場用電設備總用電量不大時，總用電量也可按施工手冊中公式計算。當用電設備較多時，一般來說，這種方法所得的計算負荷偏大些。四、臨時用電負荷計算存在問題探討上述配套辦公樓工程現(xiàn)場臨時用電配電控制設備及配電導線等，依據(jù)上述負荷計算進行配置，在兩年的施工期間運行正常，且施工過程中由于現(xiàn)場需要增設閃光對焊機1臺，使用1個月，在使用對焊機時明顯出現(xiàn)過載現(xiàn)象，必須與塔吊或攪拌站的大功率設備錯開時間段，才能正常使用。綜合來看此工程的臨時用電施工組織設計比較符合此工程現(xiàn)場需要，滿足安全性、經(jīng)濟性的要求。而筆者調查的十多個工地中，大多數(shù)現(xiàn)場所使用的設備總功率比上述工程要少，但現(xiàn)場配電系統(tǒng)投入要

20、大得多，查看其臨時用電施工組織設計主要存在以下幾方面問題：1、“系數(shù)”選取沒有考慮建筑施工的特點，取值偏大用需要系數(shù)法進行負荷計算時主要涉及兩個系數(shù)，一是各設備組的需要系數(shù)，再是各設備組之間的同時系數(shù)。 需要系數(shù)Kx是用電設備組的計算負荷與用電設備功率總和之比，主要與設備的實際負載率K，同組用電設備的同時使用系數(shù)Kt，電氣設備的平均效率aV，供電線路的平均效率L等4個因素有關： Kd=KKt /aVL 。在當前常用的手冊中，針對建筑施工臨時用電情況，這個系數(shù)并沒有給出明確的數(shù)值，應用時需要參考同類設備的系數(shù)，以往現(xiàn)場用電的實際測量情況，建筑施工臨時用電的特點，還要認真分析本工地的施工組織設計等

21、因素。而在筆者調研的十多個工地臨時用電負荷計算中，多數(shù)編制臨時用電組織設計的技術人員都從偏重于安全考慮，寧愿取大的系數(shù)值保險，結果往往使計算負荷大大高于實際應用中的半小時最大負荷。 另外，我國的相關手冊、書籍中需要系數(shù)值一般都引用國外的一些資料, 與我國的實際情況有所差異, 而需要系數(shù)已在我國沿用了數(shù)十年, 未進行過調整和修改。原國家各部委的需要系數(shù)值也不盡相同?，F(xiàn)有的一些需要系數(shù)表格有的就明確標注了“供參考數(shù)值偏大”。也就是說，我們查閱的一些手冊中需要系數(shù)值原本就偏大， 這也是負荷計算數(shù)據(jù)偏大的原因。再是各設備組之間的同時系數(shù)值選取，各種手冊中也沒有針對施工現(xiàn)場臨時用電的具體數(shù)值，更需要通過

22、分析施工組織設計，根據(jù)工地的施工安排來考慮。而很多臨時用電負荷計算根本就沒有考慮這個因素，過于保守，同樣造成了計算負荷偏大的現(xiàn)象。根據(jù)調研情況分析，光“系數(shù)”選取這一項因素，就使許多工地的計算負荷值偏大15%以上。 2、不對稱單相負荷的換算問題不對稱單相負荷的換算是在負荷計算范圍內, 當單相用電設備的總容量不超過三相用電設備總容量的15%時, 可全部按三相平衡分配的對稱負荷考慮。否則, 應將單相負荷換算為等效三相負荷, 所謂等效三相負荷是按三倍最大負荷的方法進行換算。單相設備分別接于線電壓和相電壓時，首先應將接于線電壓的單相設備容量換算為接于相電壓的設備容量，然后分相計算各相的設備容量和計算負荷。而總的等效三相有功計算負荷為其最大有功負荷相的有功計算負荷的3倍。但是在負荷計算時往往將最大單相負荷的三倍作為計算負荷, 這也會使得負荷計算數(shù)據(jù)偏大。3、 有功功率和視在功率不分 以上述電焊機組為例，如果把SN當作PN來計算，將有 Pjz9=Kx×Pe=0.35×3×(23.4×0.81+40×0.81