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谈建筑施工现场临时用电施工组织设计

谈建筑施工现场临时用电施工组织设计（理论叙述部分）

李新宇朱森林（湖南省第六工程有限有限公司工程科技部）

[摘要]本文对施工现场临时用电的施工组织设计的一般原则、要求内容从理论要求方面进行了解释，相关叙述力求专业技术准确DB13／T 2510.3-2017 安全生产等级评定技术规范 第3部分：加油站，并尽可能符合当前的实际情况。

[关键词]临电组织设计原理要求内容

在建筑工程建设中，为了管理科学，达到按程序组织施工，则要求作好施工组织设计，也有称为施工方案者。对此，以前建设部有一个明确的划分：大、中型工程必须编制施工组织设计；小型工程必须编制施工方案。因此，施工组织设计与施工方案应该是在说明一个方面内容的一回事，它们只是有简、繁区分而已。

施工现场临电组织设计是整个工程的施工组织设计中的不可缺少的一部分。现在宣贯的标准（JGJ46—2005）《施工现场临时用电安全技术规范》（以下简称标准）中，规定在施工现场的用电设备在5台以上或设备总容量在50ｋｗ以上者，就应编制用电组织设计，其内容和步骤应包括：现场勘测；确定电源进线、变电所、配电装置、用电设备位置及线路走向；进行负荷计算；选择变压器；设计配电系统（包括设计配电线路，选择导线或电缆；设计配电装置，选择电器；设计接地装置；绘制用电工程图纸，主要包括用电工程总平面图、配电装置布置图、配电系统接线图、接地装置接线图）；设计防雷装置；确定防护措施；制定安全用电措施和电气防火措施。

制定施工现场用电组织设计的一般原则及必须考虑到的是：施工现场的大小；建筑工程及设备安装的工程量与施工进度的各个阶段的用电需求量；用电设备在地上分布及与电源的远近情况；供电电源及其容量情况等。在综合上述情况的基础上，计算出整个工程的用电量大小，选用变压器容量及自备发电机的大小，明确供电体制及安全保护技术措施，根据各级配电的输送容量选择好输送线路的导线截面，设计并绘制好施工现场配电线路平面图及施工用电配电控制图，平面图上应画出供电变压器的位置，所设一级变电间的位置，各分路的走向及二级配电箱的位置，临时设施及照明的布置等。

对于上述的各内容条款，下面解释叙述如下，根据经验，实际编制时不一定严格上述步骤，应根据现场的具体情况，突出重点的表述，要使整个现场的用电作到清晰、文明，确保安全。

以工地总平面位置图所表述的区域，根据对临电方面的需求，勘察外供电源变压器的位置，周边空间分布情况，特别是外电架空高压线路及其距离是否影响，地下土壤的电阻率，地表下业已存在的各种管道，是否存在易燃易爆和腐蚀介质，是否存在外界强电磁感应，及地区雷电活动情况等。一般只有相关者才加以叙述。

2．确定电源进线、变电间、配电柜及初期主要用电设备位置及线路走向

主要依据现场勘测资料而综合确定。变电间即工地一级配电站，其位置应靠近于外电变压器处，确定电源进线，要在平面位置图上定出，拟定设置配电柜的数目就能决定变电间的大小。还要在图中确定出初期主要用电设施的位置（即二级配电箱的位置），及它们的线路走线路径。

3．关于建筑工地所采用的配电安全保护系统

对于建筑工地而言，它不同于其他行业所采用的安全用电的基本保护系统。查阅相关资料，国际电工委员会（IEC）建筑电气设备委员会将电气基本安全保护措施分阶段为五大保护系统，即TN系统、TT系统、IT系统、中性点有效接地系统及中性点非有效接地系统。其中TN系统根据中性导体和保护导体的布置分有三种：TN—S系统、TN—C—S系统、TN—C系统，此三种型式是各自而不共熔的，只有后两种介绍有PEN线的概念，而在TN—S系统中，PE线与N线是完全分开的。

目前在我国正积极的采用国外先进标准和国际标准，针对建筑施工现场临时用电安全的特殊性，建设部所制定的（JGJ46—2005）标准中规定必须采用TN—S接地、接零保护系统。故工地配电系统的设计是唯一而没有选择的。采用该系统还有必须采用三级配电的原则、必须采用两级漏电保护和两道防线的原则。故工地的配电装置的设计及所选择的电器，以及地线等均应严格执行该标准的贯彻。此要求应在组织设计的前言中加以表述。

负荷是电力负荷的简称，是指电气设备（例如变压器、发电机、配电装置、配电线路、用电设备等）中的电流和功率，通过计算的数值是选择该类电气设备的重要依据。

这里介绍一个现存的经验性的对等知识：在现实中的国家电网中，原城市供电变压器多为400kvA的容量，现在扩建的城市新区电网有800kvA的容量者，还有1000kvA的容量一级者。一般工地总用电容量的设计只能以此作为外供电源所选择的依据。相对应这种阶梯级别，笔者发现按建筑规模的大小（其所需要的总计用电功率）也能建立起相对应的级别。如以现在的中型建筑工地（建筑面积约5万ｍ2或稍大）的施工为例，一般使用的各种用电设施所累计的功率总数约380ｋｗ左右，正好对应去选用一台市网所供的10/0.4kvA级的变压器。大型的建筑工地（建筑面积约10万ｍ2或稍大）的施工为例，其所使用的各种用电设施所累计的功率总数约近800ｋｗ左右，则对等选用二台市网所供的10/0.4kvA级的变压器，或800kvA的容量的变压器。此在我们的多年的经历中，已形成为一个常识了。

另外，作为自备发电机，在现在的建筑工程施工中，慢慢少用的原因是：市网供电方便、省钱，而自备发电机噪声、污染、费钱，并且功率的匹配还不太相符。

关于总用电负荷计算，由于在工地所使用的设备工作性质不同，它们并不是同时运行，也不是同时满负荷工作等原因，现通常采用将用电设备分类编组，对其实际负荷与设备容量采用K值来修正。取K1=0.5，K2=0.6，K3=1.0，照明用电按机具用电总量的10％计。其计算按下式进行，

ΣP=1.05×(K1ΣP1/cosφ+K2ΣP2+K3ΣP3)取cosφ=0.75

对这种工程规模大小的用电分级与市网供电变压器级数的对应关系，下面以一实例表述。

实例：2004年我们在中南大学湘雅医院医疗大楼一标段建设中，建筑面积12万ｍ2，地面有近2万ｍ2，初期阶段需用电设备及功率见表1。

表1湘雅新医疗大楼一标段工地初期用电设备及功率

粗估用电功率约800ｋｗ，而市网供电变压器均为400kvA的容量，故分别从两处变压器引入外电，在工地的南中、西中处设置两个（1#、2#）一级配电间，将工地用电设备合理分配后，分别计算两个配电间的负荷总量如下。

①1#配电间负荷计算。1#配电间所分配的用电设备是：TC5613A塔式起重机一台，HBT60型混凝土输送泵一台，JDY500搅拌机二台，平板振动器一台，振动器三台，切断机一台，弯曲机二台，调直机一台，木工机械二台，水泵三台；UN—100对焊机一台，BX2—500交流电焊机三台，BX2—300交流电焊机二台。计算如下

ΣP1=（49×1+90×1+18.75×2+1.1×3+3.3×1+5.5×1+4×2+5×1+7.5×2+2.5×3）ｋｗ=221.6ｋｗ

ΣP2=（100×1+50×3+18×2）ｋｗ=286ｋｗ

ΣP3=（P1+P2）×10％=（221.6+286）×10％ｋｗ=50.76ｋｗ

则ΣP=1.05×(K1ΣP1/cosφ+K2ΣP2+K3ΣP3)=1.05×(0.5×221.6/0.75+0.6×286+1.0×50.76)ｋｗ=388.598ｋｗ

∵388.598ｋｗ＜400kvA，∴理论计算该市网变压器的容量满足。

②2#配电间负荷计算。2#配电间所分配的用电设备是：TC5613A塔式起重机一台，TC5013B塔式起重机一台，HBT60型混凝土输送泵一台，SF12双笼施工电梯一台，JDY500搅拌机一台，平板振动器一台，振动器二台，切断机一台，弯曲机二台，调直机一台，木工机械二台，水泵二台；UN—100对焊机一台，BX2—500交流电焊机二台，BX2—300交流电焊机二台。计算如下

ΣP1=（49×1+32.8×1+90×1+28×1+18.75×1+1.1×2+3.3×1+5.5×1+4×2+5×1+7.5×2+2.5×2）ｋｗ=265.05ｋｗ

ΣP2=（100×1+50×2+18×2）ｋｗ=236ｋｗ

ΣP3=（P1+P2）×10％=（265.05+236）×10％ｋｗ=50.105ｋｗ

则ΣP=1.05×(K1ΣP1/cosφ+K2ΣP2+K3ΣP3)=1.05×(0.5×265.05/0.75+0.6×236+1.0×50.105)ｋｗ=386.825ｋｗ

∵386.825ｋｗ＜400kvA，∴理论计算该市网变压器的容量满足。

它们的进线线径的选用，就请读者自己去计算了。

配电系统主要是由配电线路、配电装置和接地装置三部分组成。

①按照三级配电的原则。设计出一级配电系统（包括多少分路，各分路的容量及其电器的选用）；初期施工需要的主要用电设备与设施及其相应的二级配电箱的配电系统的设计，并计算出它们所需配电线路的规格大小、敷设方式与走向。

所有线路必须有短路保护和过载保护。采用熔断器作短路保护时，其熔体额定电流不大于明敷绝缘导线长期连续负荷允许载流量的1.5倍。采用断路器短路保护时，其瞬时过流脱扣器脱扣电流整定值应小于线路末端单相短路电流。采用熔断器或断路器作过载保护时，绝缘导线长期连续负荷允许载流量不小于熔断器熔体额定电流或断路器延时过电流脱扣器脱扣电流整定值的1.25倍。架空线与电缆的选择依据主要是线路敷设要求和线路负荷所计算出的电流。

②配电装置的电器配置与接线为与基本配电系统和基本保护系统相适应，必须具备以下三种基本功能：电源隔离功能；正常接通与分断电路功能；过载、短路、漏电保护功能。

a.一级配电柜的设置。应尽可能考虑多分出分路，根据现行国产电器供应的情况，在建筑工地宜采用在各分路设置漏电保护器，即在总路设总隔离开关、总断路器，在各分路设分路隔离开关、分断路器、分路熔断器。隔离开关不得采用不具有可见分断点的电器产品。

总配电柜的接线形式是：当采用三相四线进入时，从电柜的上部向下依此是，L1、L2、L3直接进入总电源隔离开关，下接三相相排，分供柜中各个分路，各分路先接分隔离开关后，下置N排，再向下接各分路的漏电断路器，柜下端置PE排，在PE排上要接入配电间的专门入地线，其接地电阻不大于4Ω。至此，各分路均从此为五线输出。

b.二级分配电箱的配置。二级箱主要起分路及其通断控制作用，不要求设置漏电保护器，故在箱子的进线侧设置它的总隔离开关，及其断路器或熔断器；然后分接各分路，各分路设置隔离开关，及其分路断路器或熔断器。因此，二级配电箱内应装设两类电器，即隔离电器和短路与过载保护电器，其配置次序依此是先隔离电器，再短路与过载保护电器，不可颠倒。二级箱内一定要装设好较规范的PE端子排，并要作重复接地，其接地电阻不大于10Ω。

c.末级开关箱的设置。先接隔离开关，后一定要接漏电保护器。动力箱应作到“一机、一箱、一闸、一漏”；作为楼层开关箱，可以根据容量分出多路的三相或二相用电，一般应接合适的插座，插座前可设断路开关。末级箱内应装有N排、PE排。在其远离30ｍ使用时要作好重复入地。

③工地的接地装置。关于地线入地后的对地放电理论：当地线带电并向大地放电时，电流呈半球形散开，由于半球球面积与半径的平方成正比，它愈远的地方面积越大，而电阻与面积成反比，距接地体愈远处电阻越小。有试验证明，在接地体半径20ｍ外处，球面已很大，不再有电压降，电位也近于零。因此在大地20ｍ间距远后，应视为不连通的。所以在设置工地的一级配电间时，若与市网供电变压器靠近，一定要注意到配电柜的PE端入地要远离变压器的中性点接地大于20ｍ，绝不能使它们连通，有PEN线的概念。

在完成以上各项工作后，下一步就可绘制现场配电线路及初期工作所需的一、二级箱的位置平面图，并绘制施工用电系统的控制图。

施工现场的防雷主要是防直击雷。防雷装置是由接闪器、引下线和接地装置组成。在现代高层建筑施工中，防雷主要考虑高耸的钢管脚手架、井字架、门式架、外用施工电梯、塔式起重机等垂直机械。由于这些机械均属于钢铁连接件，不需另用接闪器与引下线，需作的是一定要有可靠的连接入地，一般要求与入地体有可靠的焊接长度，其入地电阻不大于10Ω。

施工现场的电气领域的防护主要是指对外电高压输电子表线路及对易燃易爆物、腐蚀介质、机械损伤、电磁感应，静电等危险环境因素的防护。一般是采取对高压线的隔离，架设一定范围的围栏及警示等方法。工地应根据实际能出现的情况，有针对性的作出有效的防护措施。

9．制定安全用电措施和电气防火措施

该两项措施是保障现场用电工程能安全运行，防止各种触电事故和电气火灾事故而制定的技术和管理性规定。/所制定的规定必须结合工地现场环境、技术条件、设备状况和人员素质，有针对性、适用性和可操作性。

10．制定应急用电预案

应考虑到市网供电偶有断电情况发生，有重要施工需求（如连续的大面积砼浇铸、地下排水等）不能停顿者，要针对性的准备另一套供电电源或自备一套发电机组，供主要关键设备临时急用。

编者结束语。工程现场临时用电施工组织设计，是一个较为复杂难度又要求有一定的专业水准的工作，在笔者的20多年的实际工作中JC／T 2542-2019 蒸压加气混凝土设备 夹坯机.pdf，发现要作得比较科学全面、合理流畅者也确非易事。其原因在于：①施工现场临时用电必须采用的TN—S接零、接地保护系统，有别于其他专业的安全用电系统，有它的特殊性。②工地现场杂乱，安全隐患大。③电器产品的多样性，使同样的情况有多种设置方案。④此专业标准的用电知识的普及教育及培训还跟不上。

该问题也是国内专业同仁多年来讨论的题目，为此，笔者一直想作出个较为全面、规范的解释与模式。由于篇幅较长迪里是理论叙述部分，作为连载的第一篇文章，第二篇文章则想以一个实际工程的临时用电施工组织设计表述。在此推出，谨供全国同仁参考并批评指正。

参考文献：①部标：“施工现场临时用电安全技术规范”，（JGJ46—2005）。

②图书：“施工现场临时用电安全技术暨图解”，中国建筑业协会安全分会编，冶金工业出版社，2009年。

③图书：“建筑工程安全生产技术”，建设部工程质量安监与行业发展司编，中国建筑工业出版社，2004年。

④图书：“建筑施工现场实用电工技术”，朱森林李望龚赐立编，机械工业出版社高速公路（路桥）施工组织设计，2009年。