施工臨時用電設計經濟性分析

[摘要]文章從經濟角度出發，就施工臨時用電設計中的用電量計算、變壓器選用及導線的選擇進行分析，提出了施工用電設計中解決這些問題較為可行的計算方法。

[關鍵詞]臨時施工用電；經濟性；設計；用電量；變壓器；導線

1引言

隨著國民經濟的發展，現代工程建設出現了規模大、周期長、科技含量高等特點。在整個施工過程中對電力的依賴越來越突出，用電量也越來越大。因此做好施工臨時用電設計，對節約投資、降低施工成本、提高施工企業的競爭能力和經濟效益都有著極其重要的意義。

施工臨時用電設計包括施工現場總用電量計算、電源的選擇及位置確定、電線電纜的選擇及敷設、繪制電力供應平面圖等幾個方面。

施工臨時用電設計應滿足安全、可靠、優質、經濟等要求，所謂經濟就是盡量做到投資省，運行費用低，盡可能減少有色金屬消耗量和電能損耗，提高電能利用率。下面僅就用電量計算、電源的選擇、電線電纜的選擇就施工臨時用電設計的經濟性進行分析。

2施工現場用電量計算

施工現場電力設備的類型及設備容量換算

施工現場用到的電力設備主要有電動機、電焊機、電熱設備及照明設備等，尤其以電動機應用最廣。

不同的機械設備其工作的連續性也不一樣，有些是連續工作，如水泵，這種設備稱為連續工作制負荷；有些是工作時間短、停歇時間長的用電設備，如閘門升降電動機，這些稱為短時工作制負荷；有些是時而工作、時而停歇、反復運行的設備，如起重機、電焊機等，這些稱為反復短時工作制負荷。不同工作制負荷的用電設備對電能的消耗是不同的，因而在進行用電量計算時不能直接將它們的額定功率進行相加，而必須換算成同一工作制下的額定功率再進行相加。換算成統一規定工作制下的額定功率即稱為“設備容量”，用Pe表示。

除此之外，各用電設備并不時同時工作的，既使同時工作也不可能同時達到額定功率，表征這一特征用需用系數K表示；電動機消耗的功率并未完全輸出對外做功，有一定的損耗，電動機輸出功率與輸入功率之比用效率η表示；用電設備大部分為感性負載，有部分功率要反饋回電源，稱為無功功率，負載實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，用cosφ表示。

施工現場總用電量計算

施工臨時用電除照明外，多為電動機和電焊設備，當照明設備占總用電量較少時，可取電動機和電焊機總用電量的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算總用電量。

(1)

式中：S——總用電量，kVA；

Σpe——各電動機設備容量之和，kW，其中包括暫載率為25%的起重機電動機的設備容量；

Se——暫載率為100%時電焊機的視在功率之和，kVA；

Cosφ——電動機的平均功率因數，一般為～，計算時取；

η——電動機的平均效率，取；

K1、K2——電動機和電焊機的需要系數；

Sc1——所有電動機的計算負荷容量，kVA；

Sc2——所有電焊機的計算負荷容量，kVA；

——以照明用電量占用其它設備10%計時的系數。

然而我們知道，視在功率S是矢量，如果直接用代數和作為用電總量顯然數值偏大，為使計算結果更趨準確，引入下面公式：

(2)

式中：ΣPc——所有用電設備計算有功功率之和，kW，，k為各用電設備的需要系數；

ΣQc——所有用電設備計算無功功率之和，kvar，；

——以照明用電量占用其它設備10%計時的系數。

對于式，需要系數只能取所有設備的平均值，一般根據電動機和電焊機的數量來確定，而對于式，采用了各用電設備自身的需要系數，取值更具體，也更接近實際情況。當用電設備數量較少且種類較為為單一時，兩種計算方法結果所得結果相差不大，但如果設備種類較多時，需要系數就會產生較大差異，用推薦公式則可以獲得較準確的計算結果，為電源和導線的選擇提供更為科學的依據。

3電源的確定及變壓器的選用

施工工地臨時用電的電源有兩種，一是網電，一是交流發電機發電。在此僅討論網電供電。網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，因而網電供電的關鍵就是確定變壓器的容量。

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

在確定變壓器容量時，首先要滿足計算用電量并有10%余量，同時要考慮到變壓器的經濟運行，因此，單臺變壓器的容量應滿足以下關系：

SN＝S

系數越大，變壓器的功耗越小，但變壓器的投資較大。具體選擇時應綜合考慮多面的因素如工期長短、臨時性用電設備的容量等。

4電線電纜的選擇

導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，以及電力網的安全經濟運行。選擇導線、電纜以前貫徹以鋁代銅的技術政策，盡量采用鋁芯導線，目前提倡采用銅線，以減少損耗，節約電能。

電流通過導線時會發熱。對于裸導線，如果導線溫度過高，會使接頭處發生氧化，并使接觸電阻增加，從而加劇氧化，如此惡性循環，最終導致導線斷線。對于絕緣導線或電纜，溫度過高可能導致絕緣損壞并有可能引起火災。因此通過導線的電流所產生溫度不應超過額定負荷時的最高允許溫度。

由于導線有阻抗，所以在負荷電流通過經路時有一定的電壓損失。電壓損失愈大，則用電設備的電壓愈低，過低的電壓將影響電器設備的正常運行。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生斷線事故。

導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力線路，通常按允許載流量選擇截面，再校驗電壓損失和機械強度；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，再校驗其他條件。

由上可知，選擇動力線路導線的主要依據是允許載流量，即計算電流應小于或等于導線的允許載流量。

導線的允許載流量是指在規定溫度條件下，導線能連續承受而不使其穩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，當使用地區的實際溫度與規定溫度不一致時，必須根據各地的氣溫及工作條件對允許載流時進行修正。即：

式中，——溫度修正系數，；且為導線額定負荷時的最高允許溫度；為導線允許載流量所采用的環境溫度；為導線敷設地點實際的環境溫度。

用上式計算得出的載流量確定導線的截面積，在氣溫較低地區可以降低導線投資，獲得較好的經濟效益。而在高溫地區，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的穩定性、減少了電器和設備的維修費用，從經濟上講也是有益的。

5結論

施工臨時用電設計是一個較復雜的工作，要統籌