建筑工地臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算實(shí)例及問題探討

1、建筑工地臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算實(shí)例及問題探討王文超 王輝 呂雪峰威海建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 山東省威海 264200摘要臨時(shí)用電是建筑工程中的一個(gè)重要的組成部份，在施工準(zhǔn)備以及在施工過程中是不可缺少的一項(xiàng)。本文就某工程實(shí)例進(jìn)行了臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算，對(duì)當(dāng)前施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算中存在的問題和涉及的因素進(jìn)行探討，以期進(jìn)一步提高建筑施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電的安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性。關(guān)鍵詞 臨時(shí)用電 負(fù)荷計(jì)算 需要系數(shù) 暫載率 功率因數(shù)1、 前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，建筑工地臨時(shí)用電安全，越來越受到建設(shè)單位和施工單位的重視。為了確保施工順利進(jìn)行，各個(gè)工地都需要進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電方案設(shè)計(jì)。很多建筑施工單位為了控制施

2、工成本，壓縮內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，缺少專業(yè)電工，而在添購(gòu)配電器材時(shí)，存在很多的不合理配置。大多數(shù)工地臨時(shí)用電組織設(shè)計(jì)中的負(fù)荷計(jì)算比實(shí)際負(fù)荷虛高， 施工過程半小時(shí)最大負(fù)荷遠(yuǎn)低于計(jì)算負(fù)荷，有的只有計(jì)算負(fù)荷的50%。計(jì)算負(fù)荷的虛高雖然有利于安全用電，但浪費(fèi)了大量線纜、供配電器件等寶貴資源，降低了經(jīng)濟(jì)效益。而少數(shù)工地由于負(fù)荷計(jì)算偏低，造成過載運(yùn)作，又存在嚴(yán)重的安全隱患。為響應(yīng)綠色施工的倡議，提高資源的利用率，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，在保證安全、有效的前提下，通過精確的負(fù)荷計(jì)算，降低臨時(shí)供電設(shè)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(shí)用電為例進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，以便大家在施工中參考。 2、

3、 相關(guān)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(shè)備組成。 在設(shè)計(jì)建筑電氣供配電系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)確定供配電方案，確定各種用電設(shè)備功率，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行用電負(fù)荷計(jì)算，并選擇各種配電控制設(shè)備和配電導(dǎo)線。 2、計(jì)算用電負(fù)荷 通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)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(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷。全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率，稱為半小時(shí)最大負(fù)荷。通常取半小時(shí)最大負(fù)荷作為“計(jì)算負(fù)荷”。用 PjZ (P30)、QjZ(Q30)、IjZ 和SjZ（S30）分別表示有功計(jì)算負(fù)荷、無功計(jì)算負(fù)荷、計(jì)算電流和計(jì)算容量（也稱視在功率計(jì)算負(fù)荷）。其中有關(guān)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(shè)備組在半小時(shí)最大負(fù)荷時(shí)需用的有功功率（P30）與其設(shè)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(shè)備組所需計(jì)算負(fù)荷P30的方法稱需要系數(shù)法。3、 建筑工地臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算實(shí)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(shù)人員按照施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ462005）要求，配電系統(tǒng)為總配電箱、分配電箱、開關(guān)箱，實(shí)行三級(jí)

5、配電。根據(jù)本工程的實(shí)際施工條件及各種施工機(jī)械設(shè)備的用電需求，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置總配電箱一個(gè)，電源由變電站引入，按照不同的區(qū)域和設(shè)備，總配電箱下設(shè)4個(gè)二級(jí)分配電箱，各二級(jí)分配電箱的主要用途及平面分布見圖表（略）。2、 用電設(shè)備一覽表及設(shè)備容量計(jì)算本工程施工用電設(shè)計(jì)按照不同施工階段（基礎(chǔ)、主體、裝飾裝修）、不同設(shè)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(shè)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(jìn)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(shè)備作為計(jì)算工程用電負(fù)荷的依據(jù)。本工程混凝土采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)攪拌站，投入QTZ63塔吊1臺(tái)，工程鋼筋在現(xiàn)場(chǎng)制作

6、，木工配備圓鋸等設(shè)備。在臨時(shí)用電工程中，應(yīng)盡量將單相用電設(shè)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(shè)備中的電焊機(jī)、電渣壓力焊機(jī)、對(duì)焊機(jī)的不對(duì)稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%，故設(shè)備容量Pe應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷進(jìn)行換算，然后再參與負(fù)荷計(jì)算。具體機(jī)械設(shè)備見下表：主要用電設(shè)備一覽表及設(shè)備容量（表1）：序號(hào)用電設(shè)備名稱型號(hào)銘牌技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)量換算后的容量（KW）1塔吊QTZ6345KW JC=15% 1臺(tái)34.92施工電梯SCD200/200A22KW JC=15% 1臺(tái)17.03強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)JS50024.75KW2臺(tái)49.54混凝土輸送泵HBT8090KW1臺(tái)905配料機(jī)

7、PLD8006.6KW1臺(tái)6.66鋼筋切斷機(jī)FGQ50-X1 4KW2臺(tái)87鋼筋彎鉤機(jī)GW50A4KW 2臺(tái)88套絲機(jī) 4KW1臺(tái)48砂漿攪拌機(jī)5.5KW 1臺(tái)5.59混凝土攪拌機(jī)JZC3506.05KW1臺(tái)6.0510木工圓鋸5.5KW 1臺(tái)5.511水泵1.5KW 2臺(tái)312插入式振搗棒1.5KW 3條4.513蒸汽柜11KW 1臺(tái)1114開水器12KW 1臺(tái)1215交流電焊機(jī)23.4KVA JC=65%cos=0.6 1臺(tái)11.416電渣壓力焊40KVA JC=65%cos=0.71臺(tái)22.717鏑燈3.5KW 2個(gè)718碘鎢燈1KW 6個(gè)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(tái)3.223飲水機(jī)0.5KW10臺(tái)524電熱器1KW8臺(tái)83、 需要系數(shù)法負(fù)荷計(jì)算施工現(xiàn)場(chǎng)視在計(jì)算負(fù)荷(總用電量)用下述公式計(jì)算:Pjz=Kx×PeQjzPjz×tanPSqrt（P2jz+ Q2jz）Pjz用電設(shè)備的有功計(jì)算負(fù)荷Qjz用電設(shè)備的無功計(jì)算負(fù)荷Pe用電設(shè)備組的設(shè)備容量總和，但不包括備用設(shè)備量Kx用電設(shè)備的需要系數(shù)tan與功率因數(shù)（cos）角相對(duì)用的正切值（cos0.650.75）P用電設(shè)備的視在計(jì)算負(fù)荷（1）、對(duì)于斷續(xù)周期工作制不同暫載率的用電設(shè)備的容量換算：1號(hào)塔吊組換算到暫載

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

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

11、KW，21、22、23、24號(hào)設(shè)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(shè)備接于線電壓時(shí)的負(fù)荷計(jì)算：接于同一線電壓時(shí)，由于容量為Pmax的單相設(shè)備接在線電壓上產(chǎn)生的電流I=Pem/（U cos），這一電流應(yīng)與等效三相設(shè)備容量Pe產(chǎn)生的電流I=Pe/（3U cos）相等，因此其等效三相設(shè)備容量 Pe=3 Pem接于不同線電壓時(shí)，設(shè)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(shè)備容量為 Pe=3 P1+（3-3）P2本工程按接于同一線電壓，其計(jì)算如下：Pe=3 P

12、em=3×（11.4+22.7）=59.1KW（3）、各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷：把工作性質(zhì)相同（近），具有相近需要系數(shù)的同類用電設(shè)備合并成組，求出各組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。塔吊、施工電梯組：取Kx=0.3，cos0.7，tan=1.02，其計(jì)算負(fù)荷為：Pjz1=Kx×Pe=0.3×（34.9+22）=17.1KWQjz1Pjz1×tan=17.1×1.02=17.4 Kvar強(qiáng)制式攪拌機(jī)、輸送泵、配料機(jī)組：取Kx=0.7，cos0.75，tan=0.88，其計(jì)算負(fù)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(jī)組：取Kx=0.5，cos0.68，tan=1.08，其計(jì)算負(fù)荷為：Pjz3=Kx×Pe=0.5×(5.5+6.05)=5.8KWQjz3Pjz3×tan=5.8×1.08=6.3Kvar切斷機(jī)、彎鉤機(jī)、套絲機(jī)、圓鋸組：取Kx=0.5，cos0.75，tan=0.88，其計(jì)算負(fù)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(jì)算負(fù)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(jì)算負(fù)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(tái)取Kx=1，cos0.7，tan=1.02，其計(jì)算負(fù)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(tái)取Kx=1，cos0.5，tan=1.73，其計(jì)算負(fù)荷為：Pjz8=Kx×Pe=1×12=12KWQjz8Pjz8×tan=12×1.73=20.8 Kvar電焊機(jī)、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(jì)算負(fù)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(shè)備組：由上面的2-（1）

16、知其Pe=49.8kw，取Kx=0.7，cos1，tan=0，其計(jì)算負(fù)荷為：Pjz10=Kx×Pe=0.7×49.8=34.9KWQjz10Pjz10×tan=0 Kvar （4）、所有用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷取有功負(fù)荷和無功負(fù)荷的同時(shí)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(jì)算電流:Ijz=Sjz/（×Un）=287.9/（×0.38）=437.4A5、 變壓器容量選擇根據(jù)計(jì)算的總的視在功率選擇，采用一臺(tái)變壓器供系統(tǒng)運(yùn)行，考慮變壓器5%的過負(fù)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(cè)約200m處，已經(jīng)安裝安裝1臺(tái)630KVA 220/380預(yù)裝式變電站 , 其主要技術(shù)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(chǎng)用電要求。6、施工現(xiàn)場(chǎng)供電線路的選擇：（1）、供電線

18、路主電纜是從建設(shè)單位的變壓器到配電室，這段電纜由建設(shè)單位提供，電纜埋地敷設(shè)，總長(zhǎng)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(shí)，載流量為463A大于437.4A，符合要求。（2）、按允許電壓降選擇導(dǎo)線：為了簡(jiǎn)化計(jì)算公式，把全部負(fù)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(duì)電壓降為=5%，采用三相四線制供電時(shí)，C=77，導(dǎo)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(jì)算負(fù)荷及線路選擇方法，與上

19、述相同（略）。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備總用電量不大時(shí)，總用電量也可按施工手冊(cè)中公式計(jì)算。當(dāng)用電設(shè)備較多時(shí)，一般來說，這種方法所得的計(jì)算負(fù)荷偏大些。四、臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算存在問題探討上述配套辦公樓工程現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電配電控制設(shè)備及配電導(dǎo)線等，依據(jù)上述負(fù)荷計(jì)算進(jìn)行配置，在兩年的施工期間運(yùn)行正常，且施工過程中由于現(xiàn)場(chǎng)需要增設(shè)閃光對(duì)焊機(jī)1臺(tái)，使用1個(gè)月，在使用對(duì)焊機(jī)時(shí)明顯出現(xiàn)過載現(xiàn)象，必須與塔吊或攪拌站的大功率設(shè)備錯(cuò)開時(shí)間段，才能正常使用。綜合來看此工程的臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)比較符合此工程現(xiàn)場(chǎng)需要，滿足安全性、經(jīng)濟(jì)性的要求。而筆者調(diào)查的十多個(gè)工地中，大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)所使用的設(shè)備總功率比上述工程要少，但現(xiàn)場(chǎng)配電系統(tǒng)投入要

20、大得多，查看其臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)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(diǎn)，取值偏大用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)主要涉及兩個(gè)系數(shù)，一是各設(shè)備組的需要系數(shù)，再是各設(shè)備組之間的同時(shí)系數(shù)。 需要系數(shù)Kx是用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷與用電設(shè)備功率總和之比，主要與設(shè)備的實(shí)際負(fù)載率K，同組用電設(shè)備的同時(shí)使用系數(shù)Kt，電氣設(shè)備的平均效率aV，供電線路的平均效率L等4個(gè)因素有關(guān)： Kd=KKt /aVL 。在當(dāng)前常用的手冊(cè)中，針對(duì)建筑施工臨時(shí)用電情況，這個(gè)系數(shù)并沒有給出明確的數(shù)值，應(yīng)用時(shí)需要參考同類設(shè)備的系數(shù)，以往現(xiàn)場(chǎng)用電的實(shí)際測(cè)量情況，建筑施工臨時(shí)用電的特點(diǎn)，還要認(rèn)真分析本工地的施工組織設(shè)計(jì)等

21、因素。而在筆者調(diào)研的十多個(gè)工地臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算中，多數(shù)編制臨時(shí)用電組織設(shè)計(jì)的技術(shù)人員都從偏重于安全考慮，寧愿取大的系數(shù)值保險(xiǎn)，結(jié)果往往使計(jì)算負(fù)荷大大高于實(shí)際應(yīng)用中的半小時(shí)最大負(fù)荷。 另外，我國(guó)的相關(guān)手冊(cè)、書籍中需要系數(shù)值一般都引用國(guó)外的一些資料, 與我國(guó)的實(shí)際情況有所差異, 而需要系數(shù)已在我國(guó)沿用了數(shù)十年, 未進(jìn)行過調(diào)整和修改。原國(guó)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(biāo)注了“供參考數(shù)值偏大”。也就是說，我們查閱的一些手冊(cè)中需要系數(shù)值原本就偏大， 這也是負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù)偏大的原因。再是各設(shè)備組之間的同時(shí)系數(shù)值選取，各種手冊(cè)中也沒有針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電的具體數(shù)值，更需要通過

22、分析施工組織設(shè)計(jì)，根據(jù)工地的施工安排來考慮。而很多臨時(shí)用電負(fù)荷計(jì)算根本就沒有考慮這個(gè)因素，過于保守，同樣造成了計(jì)算負(fù)荷偏大的現(xiàn)象。根據(jù)調(diào)研情況分析，光“系數(shù)”選取這一項(xiàng)因素，就使許多工地的計(jì)算負(fù)荷值偏大15%以上。 2、不對(duì)稱單相負(fù)荷的換算問題不對(duì)稱單相負(fù)荷的換算是在負(fù)荷計(jì)算范圍內(nèi), 當(dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí), 可全部按三相平衡分配的對(duì)稱負(fù)荷考慮。否則, 應(yīng)將單相負(fù)荷換算為等效三相負(fù)荷, 所謂等效三相負(fù)荷是按三倍最大負(fù)荷的方法進(jìn)行換算。單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時(shí)，首先應(yīng)將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量，然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量和計(jì)算負(fù)荷。而總的等效三相有功計(jì)算負(fù)荷為其最大有功負(fù)荷相的有功計(jì)算負(fù)荷的3倍。但是在負(fù)荷計(jì)算時(shí)往往將最大單相負(fù)荷的三倍作為計(jì)算負(fù)荷, 這也會(huì)使得負(fù)荷計(jì)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(jī)組為例，如果把SN當(dāng)作PN來計(jì)算，將有 Pjz9=Kx×Pe=0.35×3×(23.4×0.81+40×0.81