建筑施工临时用电方案设计优化.docx
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建筑施工临时用电方案设计优化
科技成果研究报告
建筑施工临时用电方案设计优化
同煤集团宏远工程建设有限责任公司
二○一三年十二月
建筑施工临时用电方案设计优化
一、项目立项原因
为了确保实现施工现场临时用电安全,必须加强临时用电的技术管理工作。
按照JGJ59—2011《建筑施工安全检查标准》，JGJ46—2005《施工现场临时用电的技术规范》的规定：
“临时用电设备在5台及5台以上或设备总容量在50kW及50kW以上者，应编制临时用电施工组织设计。
”编制临时用电施工组织设计是施工现场临时用电管理应当遵循的第一项技术性原则，在施工现场临时用电的施工组织设计中，首先遇到的计算问题是全场需要用多少电，即现场中的计算负荷是多少？
这是我们选择变压器（发电机）、导线、开关电器时的基础。
负荷指电器设备（发电机、变压器、电动机等）和线路中通过的电流或功率。
所谓满负荷是指负荷达到了电器设备铭牌所规定的数值
一般指电器设备的额定负荷。
在实际工作中，必须要考虑以下三个问题：
a.所有的设备不可能同时运行；
b.所有的设备不可能同时满载运行；
c.性质不同的设备，其运行特征各不相同。
通常建筑施工临时用电方案设计中关于总负荷的选择和计算上，长期以来按照两种计算方法进行设计，即需要系数法和二项式系数法，用需要系数法来求计算负载，其特点是简单方便，计算结果较符合实际，因此是国内建筑施工临时用电方案设计均普遍采用的基本方法，但此方法需要长期使用已积累的各种设备的需要系数，否则，计算结果偏差较大，甚至出现设计错误的后果。
二项式法的特点是既考虑了用电设备的平均负荷，又考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷，其计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多，使用不当容易造成临时用电设备、线路投入上的极大浪费，适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算，建筑工程施工中除对焊机外，无特殊大功率用电设备，目前很少何用。
关于临时用电线路、供电设备的设计，目前无统一的标准和能照搬的数据可用，施工单位在临时用电的设计上一般都采用极其保守的设计方案，即按所有设备的铭牌额定功率相累加后，按以下选用系数设计。
全部施工用电设备同时使用系数K1：
10台以内，取0.75，
10到30台，取0.7，
30台以上，取0.6。
此方法虽然能满足施工要求，但设计方案计算结果偏大，临时线路和变电设备投入费用高，往往设计方案与实际使用负载之间偏差巨大，实际负载运行的工况点仅为设计方案的20—30%，造成不必要的浪费。
为此，将临时用电的设计负载与实际使用负载之间的关系列为研究的内容。
二、研究内容：
如何才能使方案科学合理，尽量做到所选负载与设备工况点接近，即能满足施工需要，又能节约费用，自2010年开始，我们由专职机电技术人员负责，对公司所施工的地煤、棚户期三期等多项工程中的临时用电进行专项设计和现场实际运行情况的统计分析，通过实际运行负载与设计负载间的关系，积累经验，找出一些规律，弥补了临时用电设计上的偏差，以此来指导施工，节约临时施工措施费用。
三、创新点
经过对棚户三期、地煤棚户区、朔州煤电棚户区、大同市保障住房西河河工程、大同御东住宅工程等多个工程项目的实际数据收集，临时用电按沿用的经验方法设计，所选用的线路线缆截面、变压器容量等都远远大于实际施工的最大负荷。
经现场实际比对，施工现场临时用电实际最大负载仅是设计设备负荷的30%左右，建筑面积越大的小区设计设备的容量与实际负载偏差更大。
以同煤新苑施工临时用电方案为例：
（建筑面积70万平方米）
同煤新苑施工机具用电统计表
序号
施工机具
用电量（KW）
备注
1
塔吊
50
60型
2
电梯
33
高层使用
3
搅拌机
5.5
4
水泵
7.5+4
5
砂轮切割机
3
6
对焊接机
150
7
切断机
3
8
弯曲机
3
9
打套机
2.2
10
钢筋套丝机
4
11
打夯机
4
12
调直机
15.5
13
大电钜
4
14
小电钜
2.2
15
振捣器
1.5
16
弧焊机
21
17
卷扬机
14
18
无齿锯
2.8
19
钠灯
3
说明：
高层26栋，多层6+4=10栋
方法
（一）、
以往沿用的临时用电方案设计计算书：
工地临时供电计算书
1、用电量计算：
（1）、工地临时供电包括施工及照明用电两个方面，计算公式如下：
其中P──计算用电量（kW），即供电设备总需要容量；
Pc──全部施工动力用电电动机设备额定用量之和；
Pa──电焊机、对焊机额定用电量之和；
Pb──照明设备额定用电量之和；
K1──全部施工电动机用电设备同时使用系数；
总数10台以内取0.75；10—30台取0.7；30台以上取0.6；
K2----------------电焊机合计容量K2=0.6
K3 ----现场照明用电取总用电量的10%，照明设备同时使用系数，取0.8；
综合考虑施工用电约占总用电量90%，室内外照明电约占总用电量10%，
（2）、施工用电负荷计算：
电动机合计功率：
ΣPc=159×36-33×10=5394KW
电焊机、对焊机合计容量：
ΣPa=171×36=6156KVA
需要系数K2=0.6。
安全系数取1.05，COSφ取0.75
现场照明用电取总用电量的10%
Sj=1.05×（K1×Pc·/COSφ＋K2×Pa）×1.1
=1.05×（0.6×5394/0.75+0.6×6156）×1.1
=9250KVA
打桩机与其它机械设备不同时使用（同期系数为零），所以不计入总负荷。
方法
（二）、
根据现场掌握的同时使用最大负载与原设计方案变压器容量间的比例关系计算。
同时使用系数选0.3---0.7之间
1、总容量计算:
（1）、塔式起重机
A塔式起重机电动机组换算到暂载率Jc=25%时的额定功率：
Pe1=2×pn
式中：
Pe1––换算到JC=25%时电动机的设备容量，KW；
Pn––电动机铭牌功率。
JC塔––铭牌暂载率，以百分值代入公式；JC塔=40%，
Pe1=2×50×=2×50×0.63=63KW
B、计算负荷：
取：
KX=0.3COSФ=0.7tgФ=1.02
Pjs1=KX×Pe1=0.3×63=18.9KW
QJS2=Pe1×tgФ=18.9×1.02=19KVar
式中：
KX–需用系数；取0.3
COSФ–功率因数
Pjs1–塔吊的有功计算负荷；KW；
QJS1–塔吊的无功计算负荷；Kvar。
（2）、人货电梯
取：
KX=0.3COSФ=0.7tgФ=1.02
Pjs2=KX×Pe2=0.3×33=10.89KW
QJS2=Pe2×tgФ=10.89×1.02=11.1KVar
式中：
KX–需用系数；取0.3
COSФ–功率因数
Pjs2–人货电梯的有功计算负荷；KW；
QJS2–人货电梯的无功计算负荷；Kvar。
（3）、搅拌机、砂浆机
取Kx=0.7cosφ=0.6tgφ=1.08
Pjs3=Kx×∑Pe=0.7×5.5=3.85KW
Qjs=Pjs3×tgφ=3.85×1.08=4.16Kvar
（4）、振动器
Kx=0.7cosφ=0.7tgφ=1.02
Pjs4=Kx×∑Pe=0.7×2×1.5=2.1KW
Qjs4=Pjs×tgφ=2.1×1.02=2.3KVar
（5）卷扬机、水泵组
Kx=0.3cosφ=0.7tgφ=1.02
Pjs5=Kx×∑Pe=0.3×（14+11.5）=7.65KW
Qjs5=Pjs×tgφ=7.65×1.02=7.8KVar
（6）、对焊机
Kx=0.45cosφ=0.45tgφ=1.98Jc=20%
Pe=Se××cosφ=150×0.44×0.45=30.18KW
Pjs6=Kx×Pe=0.45×30.18=13.6KW
Qjs6=Pjs6×tgφ=13.6×1.98=26.9KVar
（7）、电焊机组
Kx=0.45cosφ=0.6tgφ=1.98J=50%
∑Pe=∑Se××cosφ=21×0.707×0.45=6.68KW
Pjs7=Kx×∑Pe=0.45×6.68=3KW
Qjs7=Pjs7×tgφ=3.0×1.98=5.95KVar
8）、钢筋机械切断机、钢筋套丝机、调直机、打套机
Kx=0.7cosφ=0.7tgφ=1.02
Pjs8=Kx×∑Pe=0.7×（3+3+2.2+4+15.5）=19.39KW
Qjs8=Pjs8×tgφ=19.39×1.02=19.8KVar
（9）木工机械
Kx=0.7cosφ=0.7tgφ=1.02
Pjs9=Kx×∑Pe=0.7×（2.8+4+2.2）=6.3KW
Qjs=Pjs×tgφ=6.3×1.02=6.43Kvar
打桩机与其它机械设备不同时使用（同期系数为零），所以不计入总负荷。
照明按动力总负荷的10%计入总负荷。
单相负荷按系统供电部位及供电范围分配均匀,同时由于单相用电设备功率小于三相负荷设备功率的15%，所以按三相平衡负荷计算。
取Kx总=0.9
Pjs总=Kx总（Pjs1+Pjs2+Pjs3……Pjs9）×1.1kW
=0.9×85.68×36=2776KW—11.89×10=2657.1kW
Qjs总=Kx总（Qjx1+Qjx2+Qjx3……Qjx9）×1.1Kvar
=0.9×103.44×1.1×36=3686.6Kvarr—11.1×10=3575.6Kvar
式中：
Kx总–各用电设备机组的最大负荷不会同时出现的同期系数；
1.1–----------单相（照明）负荷按总负荷的10%计算系数；
Pjs总–总有功计算负荷；2657.1kW
Qjs总–总无功计算负荷；3575.6KVar
Sjs总=2657.1+3575.6=4454KVA
总供电容量：
4454/0.85=5240KVA
两种计算结果偏差值：
9250-5240=4014KVA
根据计算情况，同煤新苑临时用电选用四台1000KVA的变压器，从设备运行情况看，工况点在60%--80%间运行，出现过极个别短暂接近满载运行情况，均未超过设备允许运行范围。
高压电缆选择计算：
一、高压进线
1、进线电缆选择：
根据负荷要求施工期间总负荷为445400KVA，其最大工作电流Ig为：
Ig=S/1.73×U=4454ＫＶＡ/1.73×10000=254.7A
考虑过电流保护，取1.3倍
25407×1.3=330A
表得：
VLV22-3×185/10KV
电缆截流量为390A＞ 330A ,
总回路选用YJV22-3×185
满足需要。
故选用VLV22-3×185 /10KV型电缆作为总进线电缆。
电压损失验算：
进线电缆长约180m，电缆长度较短，故电压损失忽略不计。
二、建议：
1、因永久电源也从同一变电站引出，可考虑先铺设永久电缆，施工期间做为临时供电，建设完后，改为永久供电电源。
2、采用高高压采两回路进线，一路运行，另一回路热备用。
四、效益及应用情况
设备投入：
如按9250KVA选用变压器，需要选用10台1000KVA的变压器（大同市目前市内施工电业公司要求选用箱式变压器，每台1000KVA的箱式变压器投入成本为30万元，5台需要多投入150万元，高压部份线缆多投入60万元，全部临时用电需要多投入210万元。
通过优化设计后，总容量选用4454KVA，高压线缆选用VLV22-3×120/10KV，运行中未出现异常现象，即使在桩基础施工负载最大时，也未超过设备允许负载值，运行平稳。
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