建筑施工用電組織設計是保證建筑施工用電安全技術的關鍵組成部分,其宗旨是用于指導一個既能確保施工用電安全,又能兼顧施工用電方便的臨時用電工程。根據筆者多年的現場管理和編制經驗,建筑施工臨時用電施工組織設計的編制應從安全用電技術條件、安全用電技術原則、安全用電技術內容這三方面互相聯系,緊密結合的內容進行編制。臨時用電施工組織設計的編制可為現場生產項目部,施工人員,管理人員提供正確的指引,并為企業特別是安全專職人員提供有關參考資料。
安全用電技術條件首先包括電源如何選取,采用何種供電方式;其次是考慮施工現場周圍環境是否存在高低壓線路,易燃易爆物,腐蝕介質等;第三是建筑工程的性質、規模、施工工藝流程以及相關電氣設備、種類、負荷分布等;第四是與其有關的防雷,接地等。安全用電技術原則首先必須采用TN-S(是指具有專用保護零線PE線的,電源中性點直接接地的,三相五線制的低壓系統)接地、接零系統。其次是必須采用三級配電系統(指從電源進線開始至用電設備之間應經過包括總配電箱、分配電箱、開關箱三級配電裝置配送電力)。第三是必須采用二級漏電保護(是指在每個施工現場臨時用電工程中,總配電箱中必須裝設有總漏電開關,所有開關箱中也必須裝設漏電開關)。安全用電技術內容應包括現場勘測,負荷計算,變配電所設計,配電線路設計,配電裝置設計,接地設計,防雷防設設計,外電防護措施,安全用電與電氣防火措施和施工用電圖紙繪制等等。
以下談談筆者對施工臨時用電組織設計編制的技巧:
1. K<sub>x</sub>值的選取
施工臨時用電組織設計最重要的是確定施工現場所需的電力負荷,而電力負荷的選取
重點是需要系數K<sub>x</sub>(K<sub>x</sub>是用電設備組的需要系數)的選取,按筆者多年的經驗,如建筑工地配備較多的混凝土攪拌機、砂漿攪拌機、潛水泵等,K<sub>x</sub>值可按此選取:設備在10臺以下,取K<sub>x</sub>值=0.7,設備在10臺以上,取K<sub>x</sub>值=0.6。如建筑工地配備較多的破碎機、篩選機、泥漿機、空氣壓縮機、輸送機等,K<sub>x</sub>值可按此選取:設備在10臺以下,取K<sub>x</sub>值=0.4,設備在10臺以上,取K<sub>x</sub>=0.3。若同類用電設備較少,則可取K<sub>x</sub>=1.0。K<sub>x</sub>的取值是一個經驗公式,其值是根據大量實測數據按統計規律計算出來的,具有很高的現場可操作性。臨時用電施工組織設計編制人員平時應多方面積累工地用電的性質和特性,這對合理選取K<sub>x</sub>值會有很大幫助。
2.負荷的計算
用電設備組的負荷計算通常采用以下公式進行:
有功功率:
無功功率:
視在功率:
計算電流:
上述公式為正規的計算公式,比較復雜和繁瑣,在生產實踐過程中,為了簡化和統一計算過程,可分別按施工現場的特性化簡為:
有功功率:P<sub>js</sub>= K<sub>x</sub>×ΣP<sub>e</sub>
視在功率:S<sub>js</sub>=1.25×P<sub>js</sub>
計算電流:I<sub>js</sub>=1.25×S<sub>js</sub>
這樣就比較簡單和實用。另外,在計算多組設備總的計算負荷時,為了簡化和統一,各組設備的臺數不論多少,一般不必考慮臺數少而適當增加K<sub>x</sub>的值。在臨時用電工程中存在著大量諸如小型電動工具、照明、焊機等單相用電設備,為了維持三相線路的負荷平衡,應盡量將這些用電設備均勻地分散接到各相線路上。當單相用電設備容量不超過三相用電負荷總容量的15%時,可近似三相負荷平衡分配考慮,即三相用電設備總容量等效為單相用電設備總容量的三倍(P<sub>e</sub>1/3P)。當單相用電設備的不對稱容量大于三相用電設備總容量的15%,應按三倍最大相負荷換算,然后再參與負荷計算。接相電壓時,(P<sub>e</sub>3P)。接線電壓時,

3.配電線的選擇
按施工現場實際環境選擇架空線和電纜二種形式。其實質都是依據負荷計算結果,按其允許溫升初選導線截面,然后按線路電壓偏移和機械強度校驗,最后確定導線截面。筆者在管理多個工地時均發現,一般編制人員只按導線載流量來選擇導線截面,而忽略了對線路電壓偏移的校驗。其實,隨著社會大生產地進步,現在的設備對電壓要求越來越高,電壓質量的欠缺都使機器壽命大幅度縮短,生產效率降低,嚴重的甚至會發生生產事故。曾經在某個工地,用電設備離電源點太遠,線路過長,施工隊只按載流量選擇導線,而沒有進行線路電壓偏移的校驗,使得用電端電壓低于正常值的15%以上,造成電流增大,空氣開關頻頻跳閘,線路局部發熱,引致工地一臺混凝土泵機,一臺塔吊電動機,一臺進口場強儀燒毀,損失幾十萬,既拖延了工期,又影響生產,得不償失。所以,必須按《施工現場臨時用電安全技術規范》進行電壓偏移校驗。使得電壓偏移不得大于5%。如果大于5%,則需要適當加大導線截面,或縮短配電距離。另外,中性線(N線)的允許載流量不應小于三相線路中最大的不平衡負荷電流,同時應考慮諧波電流的影響。所以,中性線截面一般應不小于相線截面50%。對于由三相線路分出的兩相線路及單相線路中的中性線,其截面應與相線截面完全相同。保護線(PE線)按規定其電導一般不得小于相線電導的50%,因此其截面不得小于相線截面的50%。但考慮到短路熱穩定度要求,當其截面≤16mm<sub>2</sub>,保護線應與相線截面相等。
4.開關電器的選擇
開關電器的選擇應根據其在配電系統中的位置、作用及相關負荷計算來選擇。包括額定電壓,計算電流,使用場所,分斷能力,以及配電系統前后級選擇性配合等因素,一般按以下原則進行:開關電器的額定電壓大于等于配電線路的額定電壓(U<sub>e</sub>≥U<sub>el</sub>)。開關電器的額定電流大于等于配電線路的計算電流壓(I<sub>e</sub>≥I<sub>js</sub>)。開關電器的動、熱穩定性大于實際可能要承受的短路電流。為了保證前、后級熔斷器動作的選擇性,一般前級熔斷器熔體額定電流為后級熔斷器額定電流的2~3倍,并且當用電設備發生短路故障時,要求熔斷器熔體先于用電設備控制裝置動作而熔斷,一般選擇熔體的熔斷時間為用電設備控制裝置動作時間的1/2左右。此外,斷路器的分斷能力較同容量熔斷器的分斷能力低,為改善保護特性,二者往往串聯使用,且熔斷器應盡可能置于斷路器前側。根據筆者的經驗,,可將上述選擇簡化為,總刀閘開關的額定電流按1.3倍線路計算電流選取(I<sub>e</sub>=1.×I<sub>js</sub>).總熔體的額定電流按線路計算電流加供電線路中容量最大的一臺電動機的額定功率的2.4倍來選取(I<sub>er</sub>=I<sub>js</sub>+2.4×P<sub>max</sub>)。自動開關斷路器的選擇基本用刀閘開關,但應保證斷路器瞬動脫扣器整定電流應不小于電氣線路最大瞬時工作電流。
5.接地和防雷設計
在施工現場臨時用電工程中,電力變壓器低壓側中性點要直接接地,PE線要作重復接地,高大建筑機械要作防雷接地。施工用電工程的接地首要考慮采用自然接地體,在條件不能滿足要求時才需敷設人工接地體。這里需提出的是人工接地體不得使用肋鋼(螺紋鋼)和鋁材作人工接地體。接地電阻的設計計算實際上就是流散電阻的計算。如果按常規計算那是比較復雜的,現根據經驗,可將工頻接地電阻的計算簡化為下式:
(其中p是土壤電阻率,k為簡化系數,查表可得)。上式接地電阻設計計算只適用于變壓器低壓側中性點直接接地和PE線直接重復接地工頻接地電阻的設計涉及到的不是工頻接地電阻,而是沖擊接地電阻的計算,由于其計算相當復雜,一般不另行單獨計算,可通過工頻接地電阻值進行適當的換算。可按下式計算:R<sub>ch</sub>=R/A(其中A為沖擊系數,查表可得)。
通過工地多次實踐和采用,證明上述經驗設計是一套簡單、優質、行之有效的臨時用電施工組織設計。
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