施工臨時用電設(shè)計經(jīng)濟性分析

[摘要]文章從經(jīng)濟角度出發(fā)，就施工臨時用電設(shè)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(shè)計中解決這些問題較為可行的計算方法。

[關(guān)鍵詞]臨時施工用電；經(jīng)濟性；設(shè)計；用電量；變壓器；導線

1引言

隨著國民經(jīng)濟的發(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。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(shè)計，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)濟效益都有著極其重要的意義。

施工臨時用電設(shè)計包括施工現(xiàn)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(shè)、繪制電力供應平面圖等幾個方面。

施工臨時用電設(shè)計應滿足安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟等要求，所謂經(jīng)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(shè)計的經(jīng)濟性進行分析。

2施工現(xiàn)場用電量計算

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)備主要有電動機、電焊機、電熱設(shè)備及照明設(shè)備等，尤其以電動機應用最廣。

不同的機械設(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)工作制負荷；有些是工作時間短、停歇時間長的用電設(shè)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(shè)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(shè)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(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(shù)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(shè)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(shù)，用cosφ表示。

施工現(xiàn)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(shè)備，當照明設(shè)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(shè)備容量之和，kW，其中包括暫載率為25%的起重機電動機的設(shè)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(shù)，一般為～，計算時?。?/p>

η——電動機的平均效率，取；

K1、K2——電動機和電焊機的需要系數(shù)；

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(shè)備10%計時的系數(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，為使計算結(jié)果更趨準確，引入下面公式：

(2)

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

ΣQc——所有用電設(shè)備計算無功功率之和，kvar，；

——以照明用電量占用其它設(shè)備10%計時的系數(shù)。

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

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(wǎng)電，一是交流發(fā)電機發(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)運行，因而其力能損耗也十分可觀。變壓器的經(jīng)濟負荷與額定容量之比稱為經(jīng)濟負荷系數(shù)或經(jīng)濟負荷率，一般變壓器的經(jīng)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(jīng)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(jīng)濟運行，因此，單臺變壓器的容量應滿足以下關(guān)系：

SN＝S

系數(shù)越大，變壓器的功耗越小，但變壓器的投資較大。具體選擇時應綜合考慮多面的因素如工期長短、臨時性用電設(shè)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(wǎng)的安全經(jīng)濟運行。選擇導線、電纜以前貫徹以鋁代銅的技術(shù)政策，盡量采用鋁芯導線，目前提倡采用銅線，以減少損耗，節(jié)約電能。

電流通過導線時會發(fā)熱。對于裸導線，如果導線溫度過高，會使接頭處發(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(chǎn)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(jīng)路時有一定的電壓損失。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(fā)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(jù)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(guī)定溫度條件下，導線能連續(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，當使用地區(qū)的實際溫度與規(guī)定溫度不一致時，必須根據(jù)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(shù)，；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(huán)境溫度；為導線敷設(shè)地點實際的環(huán)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(qū)可以降低導線投資，獲得較好的經(jīng)濟效益。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)備的維修費用，從經(jīng)濟上講也是有益的。

5結(jié)論

施工臨時用電設(shè)計是一個較復雜的工作，要統(tǒng)籌