建筑施工用電組織設(shè)計(jì)是保證建筑施工用電安全技術(shù)的關(guān)鍵組成部分,其宗旨是用于指導(dǎo)一個(gè)既能確保施工用電安全,又能兼顧施工用電方便的臨時(shí)用電工程。根據(jù)筆者多年的現(xiàn)場(chǎng)管理和編制經(jīng)驗(yàn),建筑施工臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)的編制應(yīng)從安全用電技術(shù)條件、安全用電技術(shù)原則、安全用電技術(shù)內(nèi)容這三方面互相聯(lián)系,緊密結(jié)合的內(nèi)容進(jìn)行編制。臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)的編制可為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)項(xiàng)目部,施工人員,管理人員提供正確的指引,并為企業(yè)特別是安全專職人員提供有關(guān)參考資料。
安全用電技術(shù)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(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境是否存在高低壓線路,易燃易爆物,腐蝕介質(zhì)等;第三是建筑工程的性質(zhì)、規(guī)模、施工工藝流程以及相關(guān)電氣設(shè)備、種類、負(fù)荷分布等;第四是與其有關(guān)的防雷,接地等。安全用電技術(shù)原則首先必須采用TN-S(是指具有專用保護(hù)零線PE線的,電源中性點(diǎn)直接接地的,三相五線制的低壓系統(tǒng))接地、接零系統(tǒng)。其次是必須采用三級(jí)配電系統(tǒng)(指從電源進(jìn)線開始至用電設(shè)備之間應(yīng)經(jīng)過(guò)包括總配電箱、分配電箱、開關(guān)箱三級(jí)配電裝置配送電力)。第三是必須采用二級(jí)漏電保護(hù)(是指在每個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電工程中,總配電箱中必須裝設(shè)有總漏電開關(guān),所有開關(guān)箱中也必須裝設(shè)漏電開關(guān))。安全用電技術(shù)內(nèi)容應(yīng)包括現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè),負(fù)荷計(jì)算,變配電所設(shè)計(jì),配電線路設(shè)計(jì),配電裝置設(shè)計(jì),接地設(shè)計(jì),防雷防設(shè)設(shè)計(jì),外電防護(hù)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?wù)劰P者對(duì)施工臨時(shí)用電組織設(shè)計(jì)編制的技巧:
1. K<sub>x</sub>值的選取
施工臨時(shí)用電組織設(shè)計(jì)最重要的是確定施工現(xiàn)場(chǎng)所需的電力負(fù)荷,而電力負(fù)荷的選取
重點(diǎn)是需要系數(shù)K<sub>x</sub>(K<sub>x</sub>是用電設(shè)備組的需要系數(shù))的選取,按筆者多年的經(jīng)驗(yàn),如建筑工地配備較多的混凝土攪拌機(jī)、砂漿攪拌機(jī)、潛水泵等,K<sub>x</sub>值可按此選取:設(shè)備在10臺(tái)以下,取K<sub>x</sub>值=0.7,設(shè)備在10臺(tái)以上,取K<sub>x</sub>值=0.6。如建筑工地配備較多的破碎機(jī)、篩選機(jī)、泥漿機(jī)、空氣壓縮機(jī)、輸送機(jī)等,K<sub>x</sub>值可按此選?。涸O(shè)備在10臺(tái)以下,取K<sub>x</sub>值=0.4,設(shè)備在10臺(tái)以上,取K<sub>x</sub>=0.3。若同類用電設(shè)備較少,則可取K<sub>x</sub>=1.0。K<sub>x</sub>的取值是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式,其值是根據(jù)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)按統(tǒng)計(jì)規(guī)律計(jì)算出來(lái)的,具有很高的現(xiàn)場(chǎng)可操作性。臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)編制人員平時(shí)應(yīng)多方面積累工地用電的性質(zhì)和特性,這對(duì)合理選取K<sub>x</sub>值會(huì)有很大幫助。
2.負(fù)荷的計(jì)算
用電設(shè)備組的負(fù)荷計(jì)算通常采用以下公式進(jìn)行:
有功功率:
無(wú)功功率:
視在功率:
計(jì)算電流:
上述公式為正規(guī)的計(jì)算公式,比較復(fù)雜和繁瑣,在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中,為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一計(jì)算過(guò)程,可分別按施工現(xiàn)場(chǎng)的特性化簡(jiǎn)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(jì)算電流:I<sub>js</sub>=1.25×S<sub>js</sub>
這樣就比較簡(jiǎn)單和實(shí)用。另外,在計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí),為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一,各組設(shè)備的臺(tái)數(shù)不論多少,一般不必考慮臺(tái)數(shù)少而適當(dāng)增加K<sub>x</sub>的值。在臨時(shí)用電工程中存在著大量諸如小型電動(dòng)工具、照明、焊機(jī)等單相用電設(shè)備,為了維持三相線路的負(fù)荷平衡,應(yīng)盡量將這些用電設(shè)備均勻地分散接到各相線路上。當(dāng)單相用電設(shè)備容量不超過(guò)三相用電負(fù)荷總?cè)萘康?5%時(shí),可近似三相負(fù)荷平衡分配考慮,即三相用電設(shè)備總?cè)萘康刃閱蜗嘤秒娫O(shè)備總?cè)萘康娜叮≒<sub>e</sub>1/3P)。當(dāng)單相用電設(shè)備的不對(duì)稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%,應(yīng)按三倍最大相負(fù)荷換算,然后再參與負(fù)荷計(jì)算。接相電壓時(shí),(P<sub>e</sub>3P)。接線電壓時(shí),
3.配電線的選擇
按施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境選擇架空線和電纜二種形式。其實(shí)質(zhì)都是依據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果,按其允許溫升初選導(dǎo)線截面,然后按線路電壓偏移和機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn),最后確定導(dǎo)線截面。筆者在管理多個(gè)工地時(shí)均發(fā)現(xiàn),一般編制人員只按導(dǎo)線載流量來(lái)選擇導(dǎo)線截面,而忽略了對(duì)線路電壓偏移的校驗(yàn)。其實(shí),隨著社會(huì)大生產(chǎn)地進(jìn)步,現(xiàn)在的設(shè)備對(duì)電壓要求越來(lái)越高,電壓質(zhì)量的欠缺都使機(jī)器壽命大幅度縮短,生產(chǎn)效率降低,嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)生生產(chǎn)事故。曾經(jīng)在某個(gè)工地,用電設(shè)備離電源點(diǎn)太遠(yuǎn),線路過(guò)長(zhǎng),施工隊(duì)只按載流量選擇導(dǎo)線,而沒(méi)有進(jìn)行線路電壓偏移的校驗(yàn),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(guān)頻頻跳閘,線路局部發(fā)熱,引致工地一臺(tái)混凝土泵機(jī),一臺(tái)塔吊電動(dòng)機(jī),一臺(tái)進(jìn)口場(chǎng)強(qiáng)儀燒毀,損失幾十萬(wàn),既拖延了工期,又影響生產(chǎn),得不償失。所以,必須按《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行電壓偏移校驗(yàn)。使得電壓偏移不得大于5%。如果大于5%,則需要適當(dāng)加大導(dǎo)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(yīng)小于三相線路中最大的不平衡負(fù)荷電流,同時(shí)應(yīng)考慮諧波電流的影響。所以,中性線截面一般應(yīng)不小于相線截面50%。對(duì)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(yīng)與相線截面完全相同。保護(hù)線(PE線)按規(guī)定其電導(dǎo)一般不得小于相線電導(dǎo)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(wěn)定度要求,當(dāng)其截面≤16mm<sub>2</sub>,保護(hù)線應(yīng)與相線截面相等。
4.開關(guān)電器的選擇
開關(guān)電器的選擇應(yīng)根據(jù)其在配電系統(tǒng)中的位置、作用及相關(guān)負(fù)荷計(jì)算來(lái)選擇。包括額定電壓,計(jì)算電流,使用場(chǎng)所,分?jǐn)嗄芰?,以及配電系統(tǒng)前后級(jí)選擇性配合等因素,一般按以下原則進(jìn)行:開關(guān)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(guān)電器的額定電流大于等于配電線路的計(jì)算電流壓(I<sub>e</sub>≥I<sub>js</sub>)。開關(guān)電器的動(dòng)、熱穩(wěn)定性大于實(shí)際可能要承受的短路電流。為了保證前、后級(jí)熔斷器動(dòng)作的選擇性,一般前級(jí)熔斷器熔體額定電流為后級(jí)熔斷器額定電流的2~3倍,并且當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí),要求熔斷器熔體先于用電設(shè)備控制裝置動(dòng)作而熔斷,一般選擇熔體的熔斷時(shí)間為用電設(shè)備控制裝置動(dòng)作時(shí)間的1/2左右。此外,斷路器的分?jǐn)嗄芰^同容量熔斷器的分?jǐn)嗄芰Φ?,為改善保護(hù)特性,二者往往串聯(lián)使用,且熔斷器應(yīng)盡可能置于斷路器前側(cè)。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn),,可將上述選擇簡(jiǎn)化為,總刀閘開關(guān)的額定電流按1.3倍線路計(jì)算電流選取(I<sub>e</sub>=1.×I<sub>js</sub>).總?cè)垠w的額定電流按線路計(jì)算電流加供電線路中容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率的2.4倍來(lái)選取(I<sub>er</sub>=I<sub>js</sub>+2.4×P<sub>max</sub>)。自動(dòng)開關(guān)斷路器的選擇基本用刀閘開關(guān),但應(yīng)保證斷路器瞬動(dòng)脫扣器整定電流應(yīng)不小于電氣線路最大瞬時(shí)工作電流。
5.接地和防雷設(shè)計(jì)
在施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電工程中,電力變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)要直接接地,PE線要作重復(fù)接地,高大建筑機(jī)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(shí)才需敷設(shè)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(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)際上就是流散電阻的計(jì)算。如果按常規(guī)計(jì)算那是比較復(fù)雜的,現(xiàn)根據(jù)經(jīng)驗(yàn),可將工頻接地電阻的計(jì)算簡(jiǎn)化為下式:(其中p是土壤電阻率,k為簡(jiǎn)化系數(shù),查表可得)。上式接地電阻設(shè)計(jì)計(jì)算只適用于變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地和PE線直接重復(fù)接地工頻接地電阻的設(shè)計(jì)涉及到的不是工頻接地電阻,而是沖擊接地電阻的計(jì)算,由于其計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,一般不另行單獨(dú)計(jì)算,可通過(guò)工頻接地電阻值進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿Q算??砂聪率接?jì)算:R<sub>ch</sub>=R/A(其中A為沖擊系數(shù),查表可得)。
通過(guò)工地多次實(shí)踐和采用,證明上述經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一套簡(jiǎn)單、優(yōu)質(zhì)、行之有效的臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)。