建筑工地臨時用電的負荷計算及問題探討

摘要：根據施工現場臨時用電的特點，對當前施工現場臨時用電負荷計算中存在的問題和涉及的因素進行探討，提出解決問題的對策和方法，以實現安全、經濟、有效的施工現場臨時用電方案設計。

關鍵詞：臨時用電 負荷計算 經濟性

隨著我國經濟的高速發展，建設項目越來越多。為確保施工順利進行，各個工地都需要進行施工現場臨時用電方案設計。而準確的施工用電負荷計算是臨時用電方案設計的前提，是選擇變壓器、導線、電纜和各種配電器件的主要依據。最近筆者對十余個建筑工地的臨時用電情況進行了專門的調研，通過查看實際用電負荷記錄和臨時用電組織設計中的負荷計算，發現各個工地施工過程半小時最大負荷大多遠低于計算負荷，最低的只有計算負荷的45%左右，一半以上建筑工地只有計算負荷的60%，最高的也只達到計算負荷的75%左右。計算負荷的虛高雖然有利于安全用電，但浪費了大量線纜、供配電器件等寶貴資源，也降低了經濟效益。針對存在的問題，通過分析各個臨時用電組織設計中的負荷計算，發現主要存在①有功功率和視在功率不分；②“系數”選取沒有考慮建筑施工的特點；③消防用電重復計算等問題導致計算負荷比實際負荷虛高。

為響應節約環保型社會建設的倡議，提高資源的利用率，降底成本，提高經濟效益，在保證安全、有效的前提下，通過精確的負荷計算，降低臨時供電設備和器材的消耗非常必要。

當前，大多數建筑施工臨時用電都應用“需要系數”法進行負荷計算。下面就根據“需要系數”法，以某建筑施工工地的臨時用電設備配置為例，通過負荷計算和分析來說明忽視以上問題產生的影響。

下面是某單位一個32000平方綜合辦公樓建設工地臨時用電設備配置表：

1 正確的負荷計算

按需要系數法計算負荷，先將現場設備按使用性質分成塔吊、外用電梯、電焊機、其它動力設備，施工和生活照明等5個設備組，計算各組的計算負荷和總負荷。

第一組：塔吊組

①確定設備功率

塔吊的暫載率是25%，不用換算，所以塔吊設備功率為：Pe-1=3PN=3×60=180（KW）

②確定計算負荷

查表得塔吊的需要系數Kd=0.7-0.2，根據以往現場實際應用情況，取Kd=0.5，tg￠=1.73，則有：P30-1=KdPe-1=0.5×180=90（KW）

Q30-1=P30-1 tg￠=90×1.73=155.7(KVAR)

第二組：外用電梯組

①確定設備功率

由于雙籠外用電梯的暫載率不是25%，所以要通過換算來求設備功率：

Pe-2=4×2PN√0.3=4×2×30×√0.3=131.5（KW）

②確定計算負荷

查表得雙籠外用電梯的Kd=0.25-0.35，根據以往現場實際應用情況，取Kd=0.3，tg￠=1.73，則有：P30-2=Kd Pe-2=0.3×131.5=39.5（KW）

Q30-2=P30-2 tg￠=39.5×1.73=68.2(KVAR)

第三組：電焊機組

①確定設備功率

電焊機的暫載率要換算到100%來計算設備功率，由于三種電焊機的暫載率都不是100%，所以要通過換算來計算。

a編號為3的電焊機設備功率：已知SN=24KVA，cos￠=0.8，查表得tg￠=0.75

Pe(3)=4√0.5SN cos￠=4√0.5×24×0.8=54.3（KW）

Qe(3)=Pe(3) tg￠=54.3×0.75=40.7(KVAR)

b編號為4的對焊機設備功率：已知SN=125KVA，cos￠=0.7，查表得tg￠=1.02

Pe(4)=2√0.3SN cos￠=2√0.3×125×0.7=95.9（KW）

Qe(4)=Pe(4) tg￠=95.9×1.02=97.8(KVAR)

c編號為5的電渣焊機設備功率：已知SN=24KVA， cos￠=0.6，查表得tg￠=1.33

Pe(5)=6√0.3SN cos￠=6√0.3×24×0.6=47.3（KW）

Qe(5)=Pe(5) tg￠=47.3×1.33=62.9(KVAR)

②確定計算負荷

查表并根據以往數據取需要系數Kd=0.35

P30-3=Kd（Pe(3)+Pe(4)+Pe(5)）=0.35（54.3+95.9+47.3）=69.1（KW）

Q30-3=Kd（Qe(3)+Qe(4)+Qe(5)）=0.35（40.7+97.8+62.9）=70.5(KVAR)

第四組：其它動力設備組

其它動力設備有插入式振動器、混凝土攪拌機、壓刨、電鋸、鋼筋切斷機、鋼筋調直機、水泵、消防水泵等。但消防用電的計算有功功率如果小于火災時可能切除的一般電力及照明負荷的計算有功功率時，不應考慮消防負荷。從設備配置表上明顯可以看出消防用電的有功功率小于其它火災時可切除的設備的有功功率，所以消防水泵不應計算在內。

①確定設備功率

其它動力設備均為長期連續工作制，因此銘牌上的額定功率即為設備功率。所以有：

Pe-4=12×1.5+2×15+2×5+2×5.5+2×7.5+1×11+2×3+3×4=113（KW）

②確定計算負荷

根據以往現場實際用電情況，取Kd=0.5，tg￠=1.28，則有：

P30-4=Kd Pe-4=0.5×113=56.5（KW）

Q30-4= P30-4 tg￠=56.5×1.28=72.3(KVAR)

第五組：施工和生活照明組

①確定設備功率

施工照明的鏑燈和生活用電按標出的功率計算，所以有：Pe-5=8×3.5+30=58（KW）

②確定計算負荷

通過查表和分析以往經驗，取Kd=0.9，tg￠=0.48，則有：

P30-5=Kd Pe-5=0.9×58=52.2（KW）

Q30-5=P30-5 tg￠=52.2×0.48=25.1(KVAR)

計算現場總計算負荷：

通過查表，并結合以往現場實測數據和本工地施工組織設計的分析結果，取各組同時工作系數K∑=0.95，則有：

P30=K∑P30=0.95（90+39.5+69.1+56.5+52.2）=291.9（KW）

Q30=K∑Q30=0.95（155.7+68.2+70.5+72.3+25.1）=372.2(KVAR)

S30===473（KVA）

2 忽視上述問題的影響分析

2.1 有功功率和視在功率不分

以電焊機組為例，如果把SN當作PN來計算，將有

Pe(3)=4√0.5SN=4√0.5×24=67.9（KW）

Qe(3)=Pe(3) tg￠=67.9×0.75=50.9(KVAR)

Pe(4)=2√0.3SN=2√0.3×125=136.9（KW）

Qe(4)=Pe(4) tg￠=136.9×1.02=139.6(KVAR)

Pe(5)=6√0.3SN =6√0.3×24=78.9（KW）

Qe(5)=Pe(5) tg￠=78.9×1.33=104.9(KVAR)

P30-3=Kd（Pe(3)+Pe(4)+Pe(5)）=0.35（67.9+136.9+78.9）=99.3（KW）

Q30-3=Kd（Qe(3)+Qe(4)+Qe(5)）=0.35（50.9+139.6+104.9）=103.4(KVAR)

S30-3= = =143.4（KVA）

而正確計算時S30-3===98.7（KVA）

光這一項計算負荷就相差143.4-98.7=44.7KVA，與正確計算所獲得的總計算負荷473KVA相比多了近10%。

2.2 “系數”選取沒有考慮建筑施工的特點

用需要系數法進行負荷計算時主要涉及兩個系數，一是各設備組的需要系數，再是各設備組之間的同時系數。

需要系數Kd是用電設備的計算負荷與用電設備功率總和之比。主要與設備的實際負載率Kβ，同組用電設備的同時使用系數Kt，電氣設備的平均效率ηaV，供電線路的平均效率ηL等4個因素有關。

Kd=KβKt /ηaVηL

在當前常用的手冊中，針對建筑施工臨時用電情況，這個系數并沒有給出明確的數值，應用時需要參考同類設備的系數，以往現場用電的實際測量情況，建筑施工臨時用電的特點，還要認真分析本工地的施工組織設計等因素。如建筑臨時用電的特點有大多數施工現場都不是很大，許多工地線路損耗可以忽略不計等。而施工組織的方式方法不同，設備使用的情況也不同。在筆者調研的十多個工地臨時用電負荷計算中，多數編制臨時用電組織設計的技術人員都從偏重于安全考慮，寧愿取大的系數值保險，結果往往使計算負荷大大高于實際應用中的半小時最大負荷，造成供配電器材的浪費。

如在塔吊組和外用電梯的需要系數選取中，很多臨時用電負荷計算中根據手冊提供的參考值，塔吊組取Kd=0.55-0.6，外用電梯組取Kd=0.35。而一般的施工現場塔吊組取Kd=0.5，外用電梯組取Kd=0.3已經足夠。因為用電設備組的計算負荷P30=Kd Pe，所以這個取值大0.05，就會使塔吊的計算負荷增大10%左右，外用電梯的計算負荷增大15%左右，影響非常明顯。

調研發現，在其它用電設備組的需要系數選取中也都普遍存在選值偏大的現象，根據調研情況分析，光需要系數選取這一項因素，就使大多數工地的計算負荷值偏大10%以上。

再是各設備組之間的同時系數值選取，各種手冊中也沒有針對施工現場臨時用電的具體數值，更需要通過分析施工組織設計，根據工地的施工安排來考慮。而很多臨時用電負荷計算根本就沒有考慮這個因素，同樣造成了計算負荷偏大的現象。本案例中，如其它動力組的潛水泵和外用電梯實際上根本不可能同時使用，因為潛水泵用在基礎施工階段，而外用電梯用在地面以上樓層施工。所以認真分析施工用電設備和施工組織設計，找出設備使用規律，就能夠比較準確選取這個系數，根據各施工臨時用電的實際情況，這個系數選取0.9-0.95是完全可行的。認真選取同時工作系數可以使計算負荷下降5-10%。

2.3 消防用電重復計算

許多手冊中都明文指出：消防用電的計算有功功率如果小于火災時可能切除的一般電力及照明負荷的計算有功功率時，不應考慮消防負荷。但在調研中發現許多工地明顯火災時可能切除的一般電力高于消防用電的計算有功功率，但是仍然把消防用電負荷計算在內，消防用電的重復計算也推高了計算負荷。如本引用案例的實際負荷計算中就把消防水泵計算在內，使計算負荷增高了5%左右。

綜上所述，在臨時用電負荷計算中，有功功率和視在功率不分，“系數”選取沒有考慮建筑施工特點，消防用電重復計算是使計算負荷普遍虛高的三個主要因素。我們可以通過認真分析施工組織設計，用電設備配置情況，施工工地的特點和已往現場實測數據，參考各種手冊提供的計算方法和參考數值，來更準確的計算施工現場臨時用電計算負荷，減少線纜、供配電器件材料等的損耗，進一步提高經濟效益。