大型化工项目建设施工用电方案策划实施方法

【摘 要】施工用电方案策划和实施是大型石油石化、一体化项目和煤化工项目建设前期“四通一平”的一项重要工作,本文从项目建设工艺管道焊接Db（寸径）数角度提出新的思路策划施工用电方案,相对准确的算出施工高峰期的用电负荷,从而为装置配置合理容量的箱式变电站提供依据.并利用该思路,以某80吨乙烯工程为例阐述施工用电方案的策划和实施,经济和适用的角度达到很好的效果.

【关 键 词】施工用电；方案策划；Db数；箱式变电站

近年随着国家对化工产品需求的日益增大,许多大型石油石化、一体化和煤化工项目需要进行建设.这些大型的项目在进行实体工程建设前,前期通常需要做好“四通一平”工作,而施工用电的方案策划和实施就是其中一项很重要的工作.

传统项目施工用电方案的策划基本是依靠以往类似项目或个人经验来进行,往往策划的方案比较保守,造成不同程度的资源浪费.本文从项目建设期间工艺管道Db（寸径）数的角度提出一种新的策划思路,通过理论计算而得出项目建设期间施工高峰期所需的施工用电负荷,从而使施工用电方案更加经济、适用.

1施工用电方案策划方法理论依据

1.1策划方法提出依据

大型石油化工项目建设期间的施工用电高峰期通常出现在工艺管道焊接安装阶段焊机的用电上,理论上只要策划的方案能够满足该阶段的使用就能满足要求.工艺管道焊接安装的工期T根据总体统筹计划一般基本控制在5到6个月,单套成熟装置的工艺管道焊接总Db（寸径）数S是相对固定的,设计院也能给出相应数据.只要确定好一个熟练焊工平均每天的焊接Db数A,这样就可通过以下算式计算出高峰期间每天现场需要多少个焊工,一个焊工需一台焊机,即可确定高峰期现场每天所使用的焊机数量.

W等于S/（T×A）式1.1

S：为装置工艺管道焊接总Db数

T：工艺管道焊接高峰工期

A：为熟练焊工每天焊接Db数

W：为该装置高峰期间现场每天的焊工数量即每天焊机数量

这样即可引用《建筑施工计算手册》18.4节公式（18-26）：

P等于1.24K1ΣPc

算出用电设备总需要容量.

式中P―计算用电量（kW）,即用电设备总需要容量；

ΣPc―全部施工动力用电设备额定用量（kW）之和；

K1―全部施工用电设备同时使用系数,总数10台以内时,K1等于0.75；10～30台时,K1等于0.7；30台以上时,K1等于0.6；

1.2熟练焊工每天焊接Db数A的确定

目前国内化工项目现场施工过程中影响焊工效率的主要因素有：

（1）管道材料质量较好,接头的组对效率和组对质量就很理想,很少有错边,焊工焊接效率会比较高,焊接合格率也高,反之则低.这样折算下来对焊工平均每天的焊接能力估值影响是比较大的；

（2）实际施工组织中,往往不能保证焊工有足够多的辅助工种协助,使焊工不能够连续不断地进行焊接.如焊口的打磨、组对、点焊等,中间会有很多的中断焊接时间.

（3）化工项目焊接质量要求比较高,焊接工艺的执行也会更加严格,检查过程比较正规,焊工作业中投机取巧、赶速度的情况就会大大减少；

（4）采用自动和半自动焊接设备的焊接工艺效率要比纯手工焊接效率高的多,而工艺管道的焊接基本上全是手工焊；

（5）供货不及时也会影响焊工的效率,有时会出现人等材料的现象.

综合上述因数：对于石油化工项目质量要求较高,施工组织协调顺利,纯手工焊接,每个焊工平均每天焊接碳钢25-30Db,不锈钢15-20Db.而结合国内行业施工单位的现状和类似项目的统计,平均每天焊接Db数P取20较为合适.

1.3焊机额定功率的确定

工艺管道焊接主要用到的电焊机额定功率有：10KW、13KW、W和24KW,取平均数,按每台焊机额定功率15KW计.

2以某工程为实例阐述方案策划

2.1某80万吨乙烯工程主装置概况

国内中部地区某80万吨乙烯工程主装置有：乙烯装置、汽油加氢装置、C5装置、丁二烯装置、芳烃抽提装置、MTBE/丁烯-1装置、高密度聚乙烯装置、低密度聚乙烯装置、聚丙烯装置.设计院给出的各装置工艺管道Db数如下表2.1所示：

2.2计算焊工数/焊机数

根据表2.1中数据,由式1.1即可得出以上每套装置高峰期每天的焊工数量（施工高峰期T以6个月计）得出下表：

2.3计算装置施工总需要容量

焊机的额定功率平均按15kW计,根据表2.2中数据引用公式P等于1.24K1ΣPc,

乙烯装置在施工期间需要用到4架塔式起重机,参考《建筑施工计算手册》表18-20中关于塔式起重机的额定功率数据,塔式起重机额定功率取平均值80KW,则乙烯装置施工用电总需要容量为：

1.24×0.6×（276×15+80×4）等于3318.24kW,

其它装置同样计算得出下表：

2.4总计算负荷

根据表2.3得出该80万吨乙烯工程9套主装置建设期间施工用电布置的总需要容量为6331.34kW.根据《供配电设计手册》用需用系数法确定计算负荷.查《供配电设计手册》表2-4-1,焊接设备组的需用系数为0.5～0.65,功率因素为0.7.

有功计算负荷为：Pca等于6331.34×0.6等于3798.8kW,此数据用于向供电局申请填报.

3方案箱式变电站容量及数量配置

3.1箱式变电站内变压器容量

根据以上三点和表2.4的数据,引用《建筑施工计算手册》18.4节公式（18-27）：Po等于1.05P/cosφ等于1.4P

式中Po―变压器容量（kVA）；

1.05―功率损失系数

cosφ―用电设备功率因数,一般工地取0.75

即可算得各装置所需配置箱式变压站内变压器容量如下表：

3.2箱式变电站容量和数量配置合理与否之利弊

（1）箱式变电站内变压器容量和台数布置是影响电网结构、供电安全可靠性和经济性的重要因素.变压器额定容量应能满足供电区域内用电负荷的需要,即满足全部用电设备总需要容量的需要,避免变压器长期处于过负荷状态运行；

（2）容量选择过大,增加变压器本身和相关设备购置和安装、运行维护等的投入,造成资金浪费；容量选择过小,不能满足用电的需求,使变压器长期过载运行,造成设备损坏,影响变电站对外安全可靠供电；

（3）数量选择太多,增加购置及配套设施投入,变电站布置困难,影响正式工程用地,增加检修维护工作量；

（4）箱式变电站内变压器容量和数量选择得当,不仅节约项目建设的一次性投资,而且有利于变压器的安全、经济运行,减少运行费用,并且有利于正式工程建设的顺利开展.

3.3箱式变电站内变压器容量大小和台数选择的参考因素

（1）工程项目设计的总平面布置图,有效供电半径应控制在500m以内；

（2）区域用电负荷的大小；

（3）可用于该项目建设投资的大小；

（4）上一级电网或电厂提供负载的能力；

（5）与之相联接的配电装置技术及性能指标；

（6）用电负荷本身的性质和对供电可靠性要求的高低；

（7）变压器单位容量造价、系统短路容量以及运输、安装条件等.

3.4市场上现有箱式变电站的规格

目前市场上10KV箱式变电站按容量大小（kVA）分为：315、400、500、630、800、1000、1250、1600和2000kVA,这是国家标准容量序列.

3.5箱式变电站配置

根据表3.1中计算的各装置箱式变电站内变压器容量情况,并参考以上因素,得出以下箱式变电站各装置配置表：

乙烯装置含有：裂解区、急冷区、压缩区、冷区、热区及相关辅助系统,总占地面积比较大,还包含其预制厂用电.考虑有效供电半径,选择4台箱式变电站.

3.6箱式变电站的安装位置选择

（1）参考定版的总平面布置图,安装位置不能有正式工程；

（2）同一回路箱式变电站宜放置在装置同一侧,可省电缆长度；

（3）同一装置布置多台箱式变电站时,宜对称分开布置；

（4）箱式变电站安装位置宜相对靠近装置工程量较集中处.

4方案电缆线路敷设方式选择

电缆敷设方式的选择,应根据工程现场条件、环境特点和电缆类型等因素,且能满足运行可靠、便于维护的要求和技术经济合理的原则来选择.本工程采用的敷设方式：架空、埋地和穿管敷设相结合.

4.1架空敷设

架空电缆应采用钢筋混凝土杆,架空线路的悬垂高度不应小于5m.能架空敷设的尽量架空,以避免施工期间经常被挖断的危险.

4.2埋地敷设

埋地敷设应选用铠装电缆,电缆直接埋地敷设深度不小于0.7m,并应在电缆上、下、左、右均匀铺设不少于50mm厚的细沙,然后用红砖或混凝土板覆盖作为硬质保护层.埋地敷设的电缆直线段每50m和拐弯处必须设置醒目的标识牌.在大件道路两侧敷设的电缆宜采用埋地敷设.

4.3穿管敷设

埋地电缆在穿越道路和引出地面至2m高时,必须加设钢防护套管,钢防护套管直径应大于电缆直径50%.架空线路在穿越道路段应埋地穿管敷设.

5方案电缆的选择

5.1电缆的选型

电力电缆选型,主要依据是GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》.其主要思想是对电缆型号的选择,应在满足电缆敷设场合技术要求的前提下,兼顾我国电缆工业发展的技术政策,即线芯以铝代铜、绝缘层以橡塑代油浸纸、金属护套以铝代铅,以及在外护层上发展橡塑护套或组合护套等.考虑到：最近几年,裸铜加权平均价上涨200%,而与此同时,铝材加权平均价仅上涨30%；铜材的导电率高,20℃时的电阻率为1.72×106Ω/cm,铝线芯20℃时的电阻率2.82×106Ω/cm约为铜的1.68倍；载流量相同时,铝线芯截面约为铜的1.5倍.采用铜线芯损耗比较低,铜材的机械性能优于铝材,延展性好,便于加工和安装.抗疲劳强度约为铝材的1.7倍.但铝材比重小,在单位长度电阻值相同的情况下,铝导体截面应为铜导体的140%,铝线芯的质量仅为铜的42%,而采购价仅为铜芯缆的30%.铝芯电缆与铜芯电缆相比明显较轻,且较为经济.

由于是用于项目建设期间施工临时用电,综合比较各种因素,一般考虑：架空输电线路宜采用（JKLGYJ）钢芯铝绞线芯交联聚乙烯绝缘线；埋地线路宜采用铝芯聚氯乙烯交联绝缘类铠装电力电缆（YJLV22）.

5.2影响电缆截面选择的因素

影响电缆截面选择的因素有：供电电压等级、电源距离、导线机械强度、环境温度以及敷设方式.

5.3电缆截面积计算

12台箱式变电站分两个回路,电缆以架空为主,架空线采用（JKLGYJ）钢芯铝绞线芯交联聚乙烯绝缘线.乙烯和汽油加氢装置5台为回路一；其他装置7台为回路二.回路一箱式变电站总容量为：5000kVA；回路二箱式变电站总容量为：3745kVA.

（1）回路一电缆截面计算：

电流I等于P/（1.732×U×cosφ）等于5000/（1.732×10×0.75）等于385A

（2）回路二电缆截面计算：

电流I等于P/（1.732×U×cosφ）等于3745/（1.732×10×0.75）等于288A

根据计算结果,综合考虑各方面因素,参考表5.3,回路一选185mm2、回路二选择120mm2的钢芯铝绞线芯交联聚乙烯绝缘线.

6结论

综上所述,从工艺管道焊接Db数着手,通过工期、焊工每天工作量进而算出施工高峰期间现场的焊机数量,从而得到装置施工用电的总需要容量.并通过具体实例阐述用该思路策划施工用电方案,从而恰当的配置箱式变电站容量和数量；再通过合理的选择电缆和敷设方式,在实际的项目建设期间达到很好的效果.只要在平时的施工管理工作中多注意积累现场的数据,多做分析,这样该思路中用到的经验数据还能更加趋于合理.