建筑工地输电线路设置及技术特点分析

李瑞宝　汪中兴

摘要：建筑工地虽是临时性用电,由于工地的复杂性、混乱性和多变性，导致配电工作难度大，用电安全隐患也就随时存在。搞好用电管理，是工程顺利进行的保证。文章对此进行了分析。

关键词：建筑工地；安全用电；配电工作

中图分类号：TM711 文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）14-0162-02

一、建筑工地用电特点

建筑施工现场用电属于临时用电，其性质有以下特点：

1．使用周期短。建筑施工用电线路和永久性供配电线路相比，使用年限要短得多，大工程施工周期长的二至三年，一般半年至一年，用电设备及线路随着工程的开工而建立，随着工程的竣工而结束。

2．负荷变化大，施工用电负荷随着施工进度的进展而不断变化，每天的用电负荷大小也随着时间的不同和施工内容的不同而不同，不论是日负荷曲线还是月、年负荷曲线，都是相差较大的波浪形曲线。

3．三相负荷不平衡系数较大，单相负荷占的比重较大，一般建筑物施工机械有以下三类：

（1）垂直运输机械：如塔吊、外用电梯、井字提升架等，此部分机械是属于三相平衡负载机械。

（2）混凝土、钢、木加工机械中，混凝土拌和机、钢筋弯曲切断机、木加工机械属三相负荷，钢筋焊接设备是单相负荷，而且目前钢筋多采用电渣压力焊和埋弧焊，因此焊机用电占的比重较大。

（3）现场照明属单相设备，大型现场多采用镝灯、负荷量较大。

（4）机械设备的同时使用率和暂载率相差较大，施工现场的机械设备绝大部分是间断性工作的，暂载率变化较大，随着施工阶段的不同，设备的利用率也有较大的区别。各设备间的同时使用系数较低。因此，建筑工地用电负荷计算和供电设备及配电线路的选用具有一定的特殊性复杂性。

二、配电导线的选择

1．按安全载流量确定。配电线路的导线必须能承爱负荷电流长时间通过所引起的升温。如果导线温度超过一定限度，导线绝缘体就要加速老化，甚至造成损坏，给正常供电和人身安全带来危险，同时还影响到有色金属消耗量与线路投资。要想导线选得合理，关键是要对负荷电流计算准确、合理，施工用电负荷的估算公式是：Si=1.05（k1×∑P1/cosφ+k2∑S2+K3∑S3+K4∑S4）。由于工程结构的不同，施工方法和流水作业段的划分不同，机械的同时使用率差别很大，再加上每个人对需要K值的取值和理解上的差别，同一个现场就可以算出不同的几个负荷。根据经验总结出：用以上公式计算负荷电流选择的导线截面均偏大，根据对导线发热程度的测试，导线均没有达到应有的载流能力，这主要是建筑机械的使用均是反复短时工作或间断性工作的，再加上同一条线路上所带设备的同时使用率太低，导线发热达不到热稳定状态，因此计算负荷电流时要使用系数，导线允许载流量不宜小于手册上给出的数值，要略偏大一些。

2．根据机械强度选用。近年来工地大部分采用电缆供电，根据施工用电的特点及现场情况采用YC型橡套电缆，可靠性和安全性均优于架空线路，且施工速度快，拆移方便，且能重复使用。因此工地临时用电线路多采用电缆线路供电。

3．按电压损失选择导线截面。电压损失是指供电系统中由于负荷的急剧变化，大型电动机或大型电焊机工作而引起的系统电压波动或供电线路阻抗而引起的电压降。施工现场供电线路一般都不会太长，导线阻抗都不会太大，在用电负荷方面除了基础施工的钻孔机械和塔吊的电机容量较大以外，其余设备的运行对系统的电压都不会产生较大影响。基础施工时其余设备运转的较少，所以应尽量发挥已有供电设备的能力，不能满足时也不必单独为这些设备增加变压器容量和加大导线截面，可以利用临时性发电机供电，基础施工完后，发电机作为备用电源使用。除非供电电源过长，引起塔吊起动困难时，才考虑加大导线截面给予解决。一般情况下，在选择导线截面时可以不考虑电压损失的影响。

三、零线（N线）截面的选择

1．N线的作用和要求。根据JGJ46-88《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，工地变压器低压侧中性点直接接地的三相四线制临时用电中，必须采用具有专用保护零线的TN-S接零保护系统，即工作零线与保护零线分开。在该线路中的N线在供单相负荷时，它与相线构成回路，在供三相负荷时N线通过零序电流即三相不平衡电流。因此，N线对于配电系统的正常供电和设备安全起着重要作用，如选用不当配电系统就不能正常工作，对人身和设备安全也会构成威胁，因此，N线选用时应满足以下基本要求：

（1）允许载流量应满足供单相负荷时工作电流及三相负荷线路中的最大不平衡电流。

（2）应具有较小的线路阻抗，防止最大不平衡电流通过时，产生过大的压降而造成在用电设备的金属外壳上出现过高的接触电压事故。

（3）具有足够的机械强度，以免发生断线造成系统供电不正常或烧坏单相用电设备。

2．N线截面的选择。有关设计规范中，对于不同性质的负荷，N线截面的选择一般都遵循以下原则：

（1）单相负荷线路中，如照明线路，全部负荷电流都通过N线，所以N线截面和相线截面相同。

（2）三相四线线路中，N线中流过的电流是三相负荷不平衡的电流，它总比相线电流小，因此，N线截面要小于相线截面，考虑到谐波电流的影响和配电线路保护的配合要求，一般N线截面小于相线截面的50%。由于这样在以往的施工现场供电线路设计中，除单纯的照明回路中N线和相线相等外，其余动力线路均按N线和相线差两极配置，但在实际使用中，由于建筑施工机械的特殊性，虽然线路设计时尽量考虑了使三相负荷分配平衡，但在运行中，设备投入使用的时间不同，往往使供电线路中出现较大的不平衡电流。如使用电焊机时，所以单相负荷占比重较大，造成线路不平衡的电流较大。如果N线截面选的较小，有时就不能满足运行要求，造成较大的压降和增加线路损耗。

在国外和我国港台地区对于N线截面的规定就比较大，因此在建筑施工现场的供电线路设计中，应该按负荷的性质划分供电线路。如电机类设备（塔吊、混凝土拌和机、提升机等）按三相平衡负荷供电N线截面小于相线截面（1/2或1/3）。电焊机设备或大型气体灯的照明线路，N线截面应和相线截面相等。

四、保护零线（PE线）截面的选择

1．PE线的作用和要求。在TN-S供电系统中，利用PE线将电源中性点直接与用电设备的外露导电部分连接起来，以构成接地故障电流回路，当设备绝缘损坏发生接地故障时，使用保护装置动作，切断故障设备电源，保证人身和设备安全。因此，PE线应满足以下要求：

（1）具有较小的阻抗，以保证在用电设备发生接地故障时，产生较大的故障电流促使保护装置可靠迅速的动作。

（2）满足故障电流通过时的热稳定要求。

（3）要有一定的机械强度，正常状况下不能断线。

2．PE线的选用。自我国推行应用TN-S供电系统以来，有关规范中对PE线截面的选择有以下几条规定：

（1）PE线要有足够的机械强度。

（2）手持式移动电气设备的PE线在绝缘良好的铜芯电缆内其截面不小于 1.5mm²，当相线截面不大于2.5 mm²时PE线与线线截面相等。

（3）PE线采用绝缘铜线单独敷设时，无机械保护时截面为4 mm²，架空或悬挂敷设在跨度大于12M时其最小截面：铜芯10 mm²，铝芯16 mm²。

（4）按保护和通过故障电流热稳定的要求，其规格应遵照国际电工委员会IEC标准。

根据以上分析得出，当相线截面较大时，即S＞35 mm²时，保护线截面不一定会全按S/2选取，可根据情况不同分别对待。如果馈电线路上装有接地脱扣器的断路器时，脱扣器动作电流可整定为大于0.5倍整定电流，能保证故障时断路器在较短时间内动作。目前施工现场对PE线的选用很不一致，从安全角度来看，还是使用五芯电缆最好，因为目前我国生产的五芯电缆，基本是按规范生产的，PE线和N线等截面，且大截面电缆的N线和PE线均小于50 mm²，如果利用原四芯电缆另附的一根PE线最好要和原电缆材质相同，且截面不能小于规范要求值。但过

去的较小截面S＜16以下相线和中性线并不是等截面的，这样PE线就比N线大，也存在一定的不合理性。

五、结语

根据分析与实践总结出，工地输电线路设置好了、所用导线符合实际要求、用电管理跟上了，工程便能顺利进行，并达到预期目的，发挥经济和社会双重效益。

作者简介：李瑞宝(1980- )，男，武警水电第一总队后勤部物资运输科助理工程师，研究方向：水电施工的现场协调和管理；汪中兴（1980- ），男，武警水电第一总队第二支队助理工程师，研究方向：工程机械的使用、维修、保养。