绵阳综合管廊及市政道路工程——施工临时用电设计经济性对比分析与应用

邵军锋 丁华星 蔡伟

中国水利水电第七工程局有限公司第，四川 成都 611730

摘要：根据工程实际情况将临时用电划分区段，初步设计选用城市系统供电和柴油发电机供电两种供电方式，确定用电设备及负荷计算后选择两种供电方式设备容量。在完成了临时用电的负荷计算及优化后，设计并优化了临时用电的供电配电线路。最后通过临时用电设计经济性对比分析，最终确定经济合理、安全可靠的供电方式，解决了供电受限问题，有效的共享电网资源。

关键词：综合管廊与市政道路；施工临时用电设计；经济性对比分析与应用

1．工程概况

绵阳科技城集中发展区核心区综合管廊及市政道路建设工程（PPP）项目地下综合管廊及基础设施（创业大道西延线、绵安第二快速通道、永青路、龙界路），绵阳综合管廊及市政道路项目之一的绵安快速通道起点接普明北路，终点安州区规划道路。道路全长14.34km，城市主干路，设计车速40Km/h，双向六车道。沿道路左侧布置地下综合管廊，为预制拼装综合管廊结构，地下综合管廊工程长度为 14.34 公里，根据不同需求采用矩形三舱、四舱或五舱断面。承建的绵安第二快速通道K10+137～K14+337段共计4.2km，主要包含市政道路工程、排水工程、综合管廊工程、景观绿化工程、照明工程、交安工程等。

2．建筑施工现场临时用电的基本原则

（1）是必须采用TN-S接地、接零保护系统；

（2）必须采用三级配电系统；

（3）必须采用两级漏电保护和两道防线。

3．施工临时用电设计

3.1施工临时用电区段划分

根据合同工期、总进度计划安排结合现场可使用接线点。对本标段施工临时用电进行区段划分，共划分为五个区段：第一区段：（K10+137～K11+020）共计883m；第二区段（K11+020～K11+770）共计750m；第三区段（K11+770～K12+500）共计730m；第四区段（K12+500～K13+400）共计900m；第五区段（K13+400～K14+337）共计937m。

3.2施工临时用电设计方案

本工程施工临时用电初步设计选用城市系统供电和柴油发电机供电两种设计方案。

（1）第一区段综合管廊基坑降水量小，用电量较少，采用绵安二快K10+350处项目部营地已有临建箱式变电站供电可以满足施工用电要求。

（2）城市系统供电：第二区段用电设备安装布置在K11+550处，接线点选K11+550位置10KV架空线；第三区段用电设备安装布置在K12+100处，接线点选K12+120位置10KV架空线；第四区段用电设备安装布置在K13+000处，接线点选K13+330位置50KV架空线；第五区段用电设备安装布置在K13+900处，接线点选K14+100位置10KV架空线。

（3）柴油发电机供电：第二～第五区段，安装柴油发电机，安装位置和系统供电设备对应。

4．施工临时用电施工方法

4.1现场施工用电设备及负荷计算

本工程主要施工用电项目包括：综合管廊基坑支护、降水、结构钢筋混凝土施工、夜间照明。以第二、第三区段用电设备及负荷计算为例，第四、第五区段参照使用。第二、第三区段存在超过10米深基坑，降水量大，用电量大。主要施工用电设备见下表（基坑降水按照400米进行计算）。

第二、第三区段主要施工用电设备表

（1）潜孔钻：查表KX=0.7，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75

有功功率：Pjs=22*0.7=15.4KW 无功功率：Qjs=15.4×0.75=11.55Kvar

（2）空压机：查表KX=0.7，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75

有功功率：Pjs=75*0.7=52.5KW 无功功率：Qjs=52.5×0.75=39.38Kvar

（3）注浆机：查表KX=0.7，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75

有功功率：Pjs=18.5*0.7=12.95KW 无功功率：Qjs=12.95×0.75=9.71Kvar

（4）搅拌槽：查表KX=0.7，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75

有功功率：Pjs=6*0.7=4.2KW 无功功率：Qjs=4.2×0.75=3.15Kvar

（5）喷浆机：查表KX=0.7，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75

有功功率：Pjs=7.5*0.7=5.25KW 无功功率：Qjs=5.25×0.75=3.94Kvar

（6）潜水泵QS65-18-5.5：查表KX=0.3，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=5.5*0.3=1.65KW 无功功率：Qjs=1.65×1.02=1.68Kvar

（7）潜水泵QS130-30-9.2：查表KX=0.3，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=9.2*0.3=2.76KW 无功功率：Qjs=2.76×1.02=2.82Kvar

（8）潜水泵QS160-25-15：查表KX=0.3，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=15*0.3=4.5KW 无功功率：Qjs=4.5×1.02=4.59Kvar

（9）冲击钻：查表KX=0.7，cosΦ=0.8，tgΦ=0.75

有功功率：Pjs=37*0.7=25.9KW 无功功率：Qjs=25.9×0.75=19.43Kvar

（10）砂轮切割机：查表KX=0.7，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=3.5*0.7=2.45KW 无功功率：Qjs=2.45×1.02=2.5Kvar

（11）木工圆盘锯：查表KX=0.7，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=3.5*0.7=2.45KW 无功功率：Qjs=2.45×1.02=2.5Kvar

（12）电焊机：查表KX=0.35，cosΦ=0.6，tgΦ=1.33

有功功率：Pjs=5*0.35=1.75KW 无功功率：Qjs=1.75×1.33=2.33Kvar

（13）振捣棒：查表KX=0.7，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=2.2*0.7=1.54KW 无功功率：Qjs=1.54×1.02=1.57Kvar

（14）工地照明：查表KX=0.3，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=3.5*0.3=1.05KW 无功功率：Qjs=1.05×1.02=1.07Kvar

（15）其他设备：查表KX=0.7，cosΦ=0.7，tgΦ=1.02

有功功率：Pjs=50*0.7=35KW 无功功率：Qjs=35×1.02=35.7Kvar

总的有功功率：Pjs=ΣPjs=2*15.4+2*52.5+1*12.95+1*4.2+1*5.25+70*1.65+15*2.76+15*4.5+3*25.9+1*2.45+1*2.45+8*1.75+10*1.54+10*1.05+35=540.1 KVA

总的无功功率：Qjs=KxΣQjs=2*11.55+2*39.38+1*9.71+1*3.15+1*3.94+70*1.68+15*2.82+15*4.59+3*19.43+1*2.5+1*2.5+8*2.33+10*1.57+10*1.07+35.7=491.44 KVA

总的视在功率：Sjs = (Pjs2+Qjs2) 1/2 = (540.12+491.442)1/2 =730.22KVA

总电流：Ijs = Sjs/(1.732×Ue) = 730.22/(1.732×0.38) =1109.49A

4.2选择供电设备容量

（1）城市系统供电：第一区段采用绵安二快K10+350处项目部营地已有临建箱式变电站供电可以满足施工用电要求。第二～第五区段，根据计算的总的视在功率需选择800KVA的变压器能够满足施工用电要求。800KVA变压器电流校核：一次侧额定电流

I₁=S/√3U₁=800/(√3*10)=46.19(A)
二次侧额定电流 I₂=S/√3U₂=500/(√3*0.38)=1215.47(A)，能够满足施工用电需求。

（2）柴油发电机供电：根据计算的总的视在功率第二～第五区段需选择500KW+300KW的柴油发电机能够满足施工用电要求。500KW额定容量625 KVA，输出电流900A，300KW额定容量375 KVA，输出电流540A。总额定容量为1000 KVA，总输出电流1440A，能够满足施工用电需求。

4.3总配电箱导线截面选择

本工程采用三相五线制供电系统。根据常用配电导线持续允许电流表查得，50mm2单股铜芯线能够满足230A电流，导线能承载总电流3*230=690A电流，满足300KW柴油发电机电流。95mm2单股铜芯线能够满足345A电流，导线能承载总电流3*345=1035A电流，满足500KW柴油发电机电流。120mm2单股铜芯线能够满足400A电流，导线能承载总电流3*400=1200A电流，满足800KVA变压器二次侧电流。

4.4配电箱的设置

4.4.1箱体选择

根据用电负荷，施工现场根据用电位置确定分配电箱，开关箱为临时可移动的，分配电箱采用金属配电箱，箱体尺寸及形状按照JGJ46-2005 《施工现场临时用电安全技术规范》设置，分配电箱安置高度应在1.4-1.5m 范围，开关箱应控制在60cm为宜。配电系统设置总配电箱、分配电箱、开关箱，实行三级配电；总配电箱中设隔离开关、断路器、漏电保护器；分配电箱设隔离开关、断路器；开关箱中设断路器和漏电保护器。总配电箱设置在靠近电源的区域，分配电箱设置在用电设备或负荷相对集中的区域，分配电箱与开关箱的距离不超过30m，开关箱与其控制的固定式用电设备的水平距离不超过3m，每台用电设备必须有各自专用的开关箱。

4.4.2箱内配电装置

（1）配电箱和开关箱均选择有相应资质的电器厂家生产的成套产品，产品必须满足《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005的规定和现场用电要求。

（2）总配电箱应装设电压表、总电流表、电度表等仪表。专用电能计量仪表的装设必须符合供电局的要求。

（3）分配电箱应装设总隔离开关、分路隔离开关以及总断路器、分断路器。

（4）箱内各种电器的额定值和动作整定值应与其控制用电设备的额定值和特性相适应。

（5）漏电保护器应装设在总配电箱、开关箱靠近负荷的一侧，不得用于启动电器设备的操作。漏电保护器的选择应符合国家标准《剩余电流动作保护器的一般要求》GB 6829和《漏电保护器安装和运行的要求》GB 13955的规定。

4.5施工现场的配电线路及现场铺设

（1）各区段电缆线路采用预埋铺设方式，并应避免机械损伤和介质腐蚀。埋地电缆路径应设方位标志。

（2）电缆中必须包含全部工作芯线和作用保护零线或保护线的芯线。需要三相四线制配电的电缆线路必须采用五芯电缆。五芯电缆必须包括含淡蓝、绿/黄二种颜色绝缘芯线。淡蓝色芯线必须用作N线；绿/黄双色芯线必须用作PE线，严禁混用。

（3）电缆类型应根据敷设方式、环境条件等选择。埋地铺设应采用铠装电缆；当选用无铠装电缆时，应能防水、防腐，架空敷设应采用无铠装电缆。

（4）电缆直接埋地敷设的深度不应小于0.7m，并应载电缆紧邻上、下、左、右侧均匀敷设不小于50mm厚的细砂，然后覆盖砖或混凝土板等硬介质保护层。

（5）埋地电缆穿越建筑物、构筑物、道路、易受机械损伤、介质腐蚀场所及引出地面从2.0m高到地下0.2m处，必须加设防护套管，防护套管的内径不应小于电缆外径的1.5倍。

（6）埋地电缆的接头应设在地面上的接线盒内，接线盒应能防水、防尘、防机械损伤，并应远离易燃、易爆、易腐蚀场所。

4.6接地

本工程采用三相五线制供电系统，除按上面规定的要求作工作接地及重复接地外，尚应在各回路设备金属底座或金属箱体做保护性接地。施工现场变压器委托安州区供电局统一制作及安装，柴油发电机委托厂家安装，变压低压侧中性点接地电阻不大于4Ω，接地体采用L50*5 镀锌角钢，长度2.5 m。供电设备安装完成后必须经相关部门验收合格放可投入使用。

5．经济指标对比分析

5.1施工用电量计算

在主要施工用电高峰期，根据下表计算每月施工用电量为61.52万kw·h，临时用电电量计算未考虑综合管廊预制构件拼装设备用电。

施工用电量计算表（月）

5.2施工用电量费用计算

本工程按照18个月工期计算，每月用电量43.57万kw·h，总用电量约43.57*18=784.26万kw·h。当地城市系统供电价格为0.85元/kw·h，发电机发电综合指标为1.5元/ kw·h。

施工用电量费用对比分析表

5.3供电设备及材料费用计算

城市系统电设备及材料费用计算表

注：本费用计算表按照单一区段即单套设备考虑。

发电机设备及材料费用计算表

注：本费用计算表按照单一区段即单套设备考虑。

6．施工临时用电设计经济性对比分析与运用

（1）施工临时用电量费用对比：根据计算分析本工程施工用电总量约为43.57*18=784.26万kw·h（每月用电约43.57万kw·h，按照18个月计算）。由城市系统供电费用为784.26*0.85=666.62万元，由柴油发电机供电费用为784.26*1.5=1176.39万元，故城市系统供电比发电机供电节省1176.39-666.62=509.77万元。

（2）供电设备和材料费用对比：城市系统供电设备和材料每套费用约76.86万元，柴油发电机供电设备和材料每套费用约96.3万元，故柴油发电机供电比城市系统供电单套设备和材料节省96.3-76.86=19.44万元。

经济性对比分析与运用：本工程第一区段使用项目部临建箱式变电站供电，前期已实施。第二～第五区段各布置一台临建箱式变电站供电，需要布设4套供电设备方能满足施工需要，根据上述用电量费用和设备材料费用对比分析，系统供电比发电机发电用电量费用节省509.77万元，供电设备和材料费用节约19.44万元。按照布设4套供电设备计算，城市系统供电比发电机供电节省509.77+19.44*4=587.53万元，故本工程施工临时用电设计选用城市系统供电比较经济合理。

结束语：

建筑施工项目供电受限普遍存在，施工临时用电设计与应用贯穿施工全过程，对供电方式进行设计优化，使得其负荷符合实际需求，确定合理的供电方式来达到安全可靠、经济合理。共享城市电网，达到节能减排、绿色不保。

参考文献：

[1] 中华人民共和国行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005，中华人民共和国住房和城乡建设部，2005。

[2]中华人民共和国国家标准《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194-2014，中华人民共和国住房和城乡建设部，2014。

[3]《建筑工程临时用电设计与实例手册》，中国电力，2001。

[4]《电工速查速算实用手册》，机械工业出版社，2006。

作者简介：

邵军锋：（1985-05-09），男，中国水利水电第七工程局有限公司第三分局，高级工程师，本科，从事施工技术与管理工作。