[摘 要] 文章從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，就施工臨時(shí)用電設(shè)計(jì)中的用電量計(jì)算、變壓器選用及導(dǎo)線的選擇進(jìn)行分析，提出了施工用電設(shè)計(jì)中解決這些問題較為可行的計(jì)算方法。

[關(guān)鍵詞] 臨時(shí)施工用電 經(jīng)濟(jì)性 設(shè)計(jì) 用電量 變壓器 導(dǎo)線

1引 言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代工程建設(shè)出現(xiàn)了規(guī)模大、周期長、科技含量高等特點(diǎn)。在整個(gè)施工過程中對電力的依賴越來越突出，用電量也越來越大。因此做好施工臨時(shí)用電設(shè)計(jì)，對節(jié)約投資、降低施工成本、提高施工企業(yè)的競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益都有著極其重要的意義。

施工臨時(shí)用電設(shè)計(jì)包括施工現(xiàn)場總用電量計(jì)算、電源的選擇及位置確定、電線電纜的選擇及敷設(shè)、繪制電力供應(yīng)平面圖等幾個(gè)方面。

施工臨時(shí)用電設(shè)計(jì)應(yīng)滿足安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)等要求，所謂經(jīng)濟(jì)就是盡量做到投資省，運(yùn)行費(fèi)用低，盡可能減少有色金屬消耗量和電能損耗，提高電能利用率。下面僅就用電量計(jì)算、電源的選擇、電線電纜的選擇就施工臨時(shí)用電設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。

2施工現(xiàn)場用電量計(jì)算

2.1施工現(xiàn)場電力設(shè)備的類型及設(shè)備容量換算

施工現(xiàn)場用到的電力設(shè)備主要有電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電熱設(shè)備及照明設(shè)備等，尤其以電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣。

不同的機(jī)械設(shè)備其工作的連續(xù)性也不一樣，有些是連續(xù)工作，如水泵，這種設(shè)備稱為連續(xù)工作制負(fù)荷;有些是工作時(shí)間短、停歇時(shí)間長的用電設(shè)備，如閘門升降電動(dòng)機(jī)，這些稱為短時(shí)工作制負(fù)荷;有些是時(shí)而工作、時(shí)而停歇、反復(fù)運(yùn)行的設(shè)備，如起重機(jī)、電焊機(jī)等，這些稱為反復(fù)短時(shí)工作制負(fù)荷。不同工作制負(fù)荷的用電設(shè)備對電能的消耗是不同的，因而在進(jìn)行用電量計(jì)算時(shí)不能直接將它們的額定功率進(jìn)行相加，而必須換算成同一工作制下的額定功率再進(jìn)行相加。換算成統(tǒng)一規(guī)定工作制下的額定功率即稱為“設(shè)備容量”，用Pe表示。

除此之外，各用電設(shè)備并不時(shí)同時(shí)工作的，既使同時(shí)工作也不可能同時(shí)達(dá)到額定功率，表征這一特征用需用系數(shù)K表示;電動(dòng)機(jī)消耗的功率并未完全輸出對外做功，有一定的損耗，電動(dòng)機(jī)輸出功率與輸入功率之比用效率η表示;用電設(shè)備大部分為感性負(fù)載，有部分功率要反饋回電源，稱為無功功率，負(fù)載實(shí)際消耗的功率為有功功率，兩者的矢量和為視在功率，有功功率與視在功率之比叫功率因數(shù)，用cosφ表示。

2.2施工現(xiàn)場總用電量計(jì)算

施工臨時(shí)用電除照明外，多為電動(dòng)機(jī)和電焊設(shè)備，當(dāng)照明設(shè)備占總用電量較少時(shí)，可取電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)總用電量的10%作為照明用電，因而在大部分教材或資料中都采用下式來計(jì)算總用電量。

(1)

式中：S——總用電量，kVA;

Σpe——各電動(dòng)機(jī)設(shè)備容量之和，kW，其中包括暫載率為25%的起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量;

Se——暫載率為100%時(shí)電焊機(jī)的視在功率之和，kVA;

Cosφ——電動(dòng)機(jī)的平均功率因數(shù)，一般為0.75～0.90，計(jì)算時(shí)取0.85;

η——電動(dòng)機(jī)的平均效率，取0.86;

K1、K2——電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)的需要系數(shù);

Sc1——所有電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷容量，kVA;

Sc2——所有電焊機(jī)的計(jì)算負(fù)荷容量，kVA;

1.1——以照明用電量占用其它設(shè)備10%計(jì)時(shí)的系數(shù)。

然而我們知道，視在功率S是矢量，如果直接用代數(shù)和作為用電總量顯然數(shù)值偏大，為使計(jì)算結(jié)果更趨準(zhǔn)確，引入下面公式：

(2)

式中：ΣPc——所有用電設(shè)備計(jì)算有功功率之和，kW， ，k為各用電設(shè)備的需要系數(shù);

ΣQc——所有用電設(shè)備計(jì)算無功功率之和，kvar， ;

1.1——以照明用電量占用其它設(shè)備10%計(jì)時(shí)的系數(shù)。

對于式(1)，需要系數(shù)只能取所有設(shè)備的平均值，一般根據(jù)電動(dòng)機(jī)和電焊機(jī)的數(shù)量來確定，而對于式(2)，采用了各用電設(shè)備自身的需要系數(shù)，取值更具體，也更接近實(shí)際情況。當(dāng)用電設(shè)備數(shù)量較少且種類較為為單一時(shí)，兩種計(jì)算方法結(jié)果所得結(jié)果相差不大，但如果設(shè)備種類較多時(shí)，需要系數(shù)就會(huì)產(chǎn)生較大差異，用推薦公式則可以獲得較準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，為電源和導(dǎo)線的選擇提供更為科學(xué)的依據(jù)。

3電源的確定及變壓器的選用

施工工地臨時(shí)用電的電源有兩種，一是網(wǎng)電，一是交流發(fā)電機(jī)發(fā)電。在此僅討論網(wǎng)電供電。網(wǎng)電供電是通過變壓器將66KV～10KV的電壓降為200V/380V電壓供配電使用，因而網(wǎng)電供電的關(guān)鍵就是確定變壓器的容量。

電力變壓器在供電設(shè)備中效率最高，功率損耗也較小，但由于是長期連續(xù)運(yùn)行，因而其力能損耗也十分可觀。變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷與額定容量之比稱為經(jīng)濟(jì)負(fù)荷系數(shù)或經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率，一般變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率為50%左右。假若直接按此原則選擇變壓器，則使初次投資加大，基本電費(fèi)也增多，因而，選用70%作為變壓器的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率比較適合我國國情。

在確定變壓器容量時(shí)，首先要滿足計(jì)算用電量并有10%余量，同時(shí)要考慮到變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行(70%的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率)，因此，單臺(tái)變壓器的容量應(yīng)滿足以下關(guān)系：

SN=(1.15～1.4)S　　　　　　　　(3)

系數(shù)越大，變壓器的功耗越小，但變壓器的投資較大。具體選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮多面的因素如工期長短、臨時(shí)性用電設(shè)備的容量等。

4電線電纜的選擇

導(dǎo)線和電纜是分配電能的主要器件，選擇的合理與否，直接影響到有色金屬的消耗量與線路投資，以及電力網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。選擇導(dǎo)線、電纜以前貫徹以鋁代銅的技術(shù)政策，盡量采用鋁芯導(dǎo)線，目前提倡采用銅線，以減少損耗，節(jié)約電能。

電流通過導(dǎo)線時(shí)會(huì)發(fā)熱。對于裸導(dǎo)線，如果導(dǎo)線溫度過高，會(huì)使接頭處發(fā)生氧化，并使接觸電阻增加，從而加劇氧化，如此惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致導(dǎo)線斷線。對于絕緣導(dǎo)線或電纜，溫度過高可能導(dǎo)致絕緣損壞并有可能引起火災(zāi)。因此通過導(dǎo)線的電流(即計(jì)算電流)所產(chǎn)生溫度不應(yīng)超過額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度。

由于導(dǎo)線有阻抗，所以在負(fù)荷電流通過經(jīng)路時(shí)有一定的電壓損失。電壓損失愈大，則用電設(shè)備的電壓愈低，過低的電壓將影響電器設(shè)備的正常運(yùn)行。低壓配電線路的電壓損失，一般電器不超過5%，照明線路不超過2～3%，臨時(shí)用電可大些，但不能超過7～8%。

對于架空線路還要考慮電線的最小允許截面，以保證線路在外力的作用不發(fā)生斷線事故。

導(dǎo)線電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠的要求，其選擇的一般原則為：對l0kV及以下高壓線路和低壓動(dòng)力線路，通常按允許載流量選擇截面，再校驗(yàn)電壓損失和機(jī)械強(qiáng)度;對低壓照明線路，因其對電壓要求較高，所以通常先按允許電壓損失選擇截面，再校驗(yàn)其他條件。

由上可知，選擇動(dòng)力線路導(dǎo)線的主要依據(jù)是允許載流量，即計(jì)算電流 應(yīng)小于或等于導(dǎo)線的允許載流量 。

(4)

導(dǎo)線的允許載流量是指在規(guī)定溫度條件下，導(dǎo)線能連續(xù)承受而不使其穩(wěn)定溫度超過允許值的最大電流。我國幅員遼闊，各地氣溫差別很大，當(dāng)使用地區(qū)的實(shí)際溫度與規(guī)定溫度不一致時(shí)，必須根據(jù)各地的氣溫及工作條件對允許載流時(shí)進(jìn)行修正。即：

(5)

式中， ——溫度修正系數(shù)， ;且 為導(dǎo)線額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度; 為導(dǎo)線允許載流量所采用的環(huán)境溫度; 為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實(shí)際的環(huán)境溫度。

用上式計(jì)算得出的載流量確定導(dǎo)線的截面積，在氣溫較低地區(qū)可以降低導(dǎo)線投資，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。而在高溫地區(qū)，雖然增加了線路投資，但由于增大了電線截面面積保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、減少了電器和設(shè)備的維修費(fèi)用，從經(jīng)濟(jì)上講也是有益的。

5結(jié) 論

施工臨時(shí)用電設(shè)計(jì)是一個(gè)較復(fù)雜的工作，要統(tǒng)籌考慮多方面的問題，如已有設(shè)備情況、線路布局、臨時(shí)用電、過載等因素，本文只是從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，從節(jié)約投資、降低能耗等方面就用電設(shè)計(jì)的某些環(huán)節(jié)進(jìn)行闡述，供廣大工程技術(shù)人員在實(shí)際工作中應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王定祥，郭元輝[M]. 人民交通出版社，2004.

唐志平，等[M]. 電子工業(yè)出版社，2003.