现场临时用电实用设计简易计算

2018-11-03 07:38李娜

山西建筑 2018年28期

李娜

(山西一建集团有限公司，山西太原030024)

根据JGJ 46—2005要求施工现场临时用电设备在5台及以上或设备总容量在50 kW及以上者需编制临时用电施工组织设计，目前大多数工程均满足需要编制的要求。如何简便的进行临时用电设计不仅是整个项目施工准备的前提条件，其使用的安全、实用、低成本也始终是项目追求的终极目标。施工现场临时用电设计包括用电总量计算、变压器的选择、电线电缆选择、开关的选择、熔断器选择。

1 用电总量的计算

在设计临时用电前，需先统计用在现场的所有用电设备的总用电量，其中主要有电机、电焊机和照明用电，统计时，需分别统计其总用电量。但因为初学者对每种设备的用电量不清楚怎么查，到底是多少没有一个清晰的概念，尤其是电焊机、起重机等。

1.1 确定用电负荷的设备容量

对于一般长期和连续工作制的用电设备，比如电动机，只要在其铭牌上能显示，并且只显示额定功率的，其设备功率就是其铭牌上的标明的额定功率；如铭牌上标明有电动机效率的，电动机电功率为铭牌额定功率与电动机效率的比值。

对于反复短时工作制的用电设备，如电焊机、起重机等，在其铭牌上无法显示额定功率的要换算为计算功率，一般施工现场主要换算的就是电焊机和塔吊、起重机。

其中，PN为电焊机的额定功率，kW；Sn为电焊机铭牌上视在功率，kVA；εn为电焊机铭牌上的负载暂载率；cosφn为电焊机铭牌上功率因数。

常用电焊机的额定功率可直接按照表1套用(εn按40%考虑，cosφn按0.8考虑)。

表1 常用电焊机额定功率表

其中PN为电动机的额定功率,kW；Pe为电动机铭牌上视在功率,kVA；εn为电动机铭牌上的负载暂载率。

一般施工现场主要是卷扬机/升降机、施工电梯、塔吊按此公式计算，所以对于初学者要重点注意，只有在εn=25%时才可以直接套用铭牌上的功率。目前许多生产厂家生产的设备分变频设备和普通不变频设备，变频设备本身考虑了施工效率和不同时性，大多设备不再考虑负载的暂载率，所以在设备铭牌和说明书上无法找到εn这个参数，如果按照无暂载率考虑，计算电流会很大，故一般按照εn=40%考虑，电动机效率η=0.8考虑，设备额定功率因数cosφn=0.85考虑，初学者可参考表2，表3的选择方法进行选择。

在施工现场所用的升降机/卷扬、起重机电机一般在铭牌上载明的就是有功功率，几个电机供一台升降机的电源，直接按铭牌合计容量计算即可。

表3 常用施工电梯额定功率换算表

普通照明灯具就按其额定功率计算，对于荧光灯的功率应为灯管功率的120%计算，高压汞灯为灯管功率的108%计算。

1.2 负荷计算

负荷计算分单相负荷计算和成组负荷计算，即每台设备的负荷计算和用电设备组的负荷计算。

1)单台设备负荷计算按如下公式计算，以确定开关箱内开关选择和分配电箱到开关箱支线线缆。

其中，PC/Pn为用电设备的设备功率，kW；Sn为用电设备的额定功率，kVA；Un为用电设备的额定电压，V；cosφn为设备额定功率因数；εn为用电设备的额定暂载率；η为电动机效率。

一般电机IC=PC/1.32Un;电焊机IC=1.32Sn;卷扬机/起重机IC=(1.5-2)PC/1.32Un。

2)多台设备(单组)负荷计算，可以按照视在功率计算。

其中,Kx为用电设备组的需要系数;∑Psj为用电设备组的各设备有功功率之和,kW;tgφ为用电设备组平均功率因数正切值(可根据cosφ查表得出);

其中，IC为单组设备计算负荷,A;Kx为用电设备组的需要系数;∑Px为用电设备组的各设备额定功率之和,kW;cosφ为电动机平均功率因数(一般按0.65～0.75考虑，最高不超过0.78);Un为用电设备的额定电压,V。

3)多个用电设备组的负荷计算。

把现场各个用电设备组的计算负荷按照单组计算方法计算出来，把各个设备组的计算负荷相加，乘以同时系数(支干线取0.9～1；总干线取0.8～0.9)。

4)总负荷计算。

计算方法主要有需要系数法、二项式法和利用系数法，一般在施工现场采用简捷的需要系数法。

其中，P为供电设备总需用容量，或有功功率,kVA；IC为用电设备组计算负荷，A；P1为电动机额定功率，kW；P2为电焊机额定功率，kW；P3为室内照明总容量，kW；P4为室外照明总容量，kW；Un为用电设备的额定电压，V；cosφ为电动机平均功率因数,一般按0.65～0.75考虑，最高不超过0.78；K1为电动机的需用系数(3台～10台取0.7；11台～30台取0.6；30台以上取0.5；加工厂的动力设备取0.5)；K2为电焊机的需用系数(3台～10台取0.6；10台以上取0.5)；K3为室内照明需用系数,取0.8;K4为室外照明需用系数,取1.0。

需要特别注意的是电动机大多铭牌上标明的就是额定功率，电焊机上标明的是视在功率kVA，需要换算成有功功率kW。

在能够统计室内外照明用电负荷的情况下，尽量按实际统计，一般为简便计算，也可以按统计出来的动力用电容量的10%来考虑照明用电。

2 变压器选择

在统计完成总的用电量后，就可以进行变压器的选择，变压器选择可以采用以下两种简易计算方法。

第一种为Sn≥(1.15-1.25)Sjs(Sn为变压器容量,kW；Sjs为各用电设备组的视在计算负荷)。

第二种为W=KxP/cosφ(W为变压器的容量,kW；P为变压器服务范围内的总用电量,kW；K为功率损失系数取1.05～1.1；cosφ为功率因数,取0.75)，根据计算出的W值选择变压器。

在选择变压器时，根据计算的各用电负荷的总容量和现场实际，考虑是否扩容，选择相应的变压器，但一般选择时不需太大，按20%预留量考虑即可。对于总容量较大的，根据外线的实际情况，也可选择两台变压器。

3 画系统示意图

在选择变压器后，根据现场的布局和变压器的布置位置，选择好总配电箱的位置，本着三相负荷匹配的原则画系统示意图，方便下步的导线和开关选择，系统示意图如图1所示。

4 选择导线

根据画出的系统图，首先从末端开始计算，先根据设备的用电负荷计算开关箱到用电设备线路载流量，再根据各个开关箱负荷计算分配电箱到开关箱线路载流量，然后根据分配电箱用电负荷计算总配电箱到分配电箱载流量，最后根据总配电箱用电负荷计算变压器到总配电箱载流量。

单相线路上电流计算采用公式：I=P/U。

其中，I为导线载流量，A；U为供电电压，kV；P为总用电量，kW；cosφ为功率因数，一般为0.75。

干线和支线上的计算电流参考前面的负荷计算。

根据计算出的电流量，按照Iy≥I(Iy为电线电缆截面允许载流量A)的原则，对照电线电缆载流量表选择相应的导线和电缆。

对于短距离的导线不需要进行电压降的校核，对于长距离的线缆，在进行电压降的校核，为了计算的方便，可选择最长距离进行校核1项～2项，如最长距离经校核符合要求，其余的线路可以不进行校核，其校核公式为S=∑(PL)/CΔU。

其中，S为导线截面，mm2;∑(PL)为负荷力矩的总和(P为有功功率,L为线路长度)，kW·m;C为计算系数(单相铜线一般为12.8，单相铝线为7.75；三相铜线为77，三相铝线为46.3);ΔU为容许电压降，一般用电设备的允许电压降为±5%，照明一般为±6%，个别较远端的设备可选8%～12%。

5 配电箱内开关的选择

5.1 开关选择原则

选择开关时，总配电箱上需设置总隔离开关、分路隔离开关及总断路器、分断路器或总熔断器、分路熔断器。当所设总漏电保护器同时具备短路、过载、漏电保护功能时，可不设总断路器或总熔断器。总配电箱内的漏电保护器的额定漏电动作电流应大于50 mA(如75 mA,150 mA)，额定漏电动作时间不应大于0.2 s。

分配电箱应装设总隔离开关、分路隔离开关以及总断路器、分路断路器或总熔断器、分路熔断器应该使用带熔断器、有明显断开点的隔离开关，不需要设置漏电保护器。如设置时，分配电箱内的漏电保护器的额定漏电动作电流不应大于50 mA，额定漏电动作时间不应大于0.1 s。

开关箱必须装设隔离开关、断路器或熔断器，以及漏电保护器。当漏电保护器同时具有短路、过载、漏电保护功能时，可不装设断路器或熔断器。开关箱内的漏电保护器的额定漏电动作电流不应大于30 mA，额定漏电动作时间不应大于0.1 s。