變電所在電氣設計中的位置確定分析

張玉紅　梁　巖

（吉林建筑大學 電氣與電子信息工程學院，長春 130118）

變電所在電氣設計中的位置確定分析

張玉紅梁巖

（吉林建筑大學 電氣與電子信息工程學院，長春 130118）

本文介紹電氣節(jié)能設計中變電所位置確定的方法。采用確定整個建筑負荷中心的方法來確定變電所的位置。

變電所 負荷計算 負荷中心

引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，照明的相關配套也隨之科技化、現(xiàn)代化。在電氣節(jié)能中，電器設計至關重要。只有設計充分節(jié)能，才能在施工和應用中做到更好的節(jié)能效果。在節(jié)能設計中，設計人員應該充分利用自然因素、建筑布局、電氣智能控制系統(tǒng)，以保證供配電系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟合理地運行；在建筑電氣設計中，要對負荷進行正確計算，確保系統(tǒng)所選設備容量合理。

1　變電所

變電所就是指改變電壓的場所與地方。這里，要對電流進行控制、電壓進行調(diào)整、輸電線路進行保護，以保證電能的質量和設備運行的安全。由于建筑用電設備不集中，用電量不等，因此要使變電所和用戶之間的線路既節(jié)省投資又能經(jīng)濟運行，變電所位置確定就成為電氣節(jié)能減排設計中的一個重要問題。

2　負荷計算

為保證供電系統(tǒng)的安全運行和合理預算，需要對負荷進行正確計算，以掌握設備容量和經(jīng)濟支出的合理性。負荷計算需要求出計算電流、有功計算負荷、無功計算負荷。負荷計算的方法有需用系數(shù)法、二項式系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積功率法，這里主要研究需用系數(shù)法。需用系數(shù)法計算較簡單，即通過調(diào)整系數(shù)使負荷計算數(shù)據(jù)更加精準，誤差更小。

2.1用電設備組的計算負荷

根據(jù)設備容量Pe，可計算設備的計算負荷：

式中，KX為設備組的需要系數(shù)；Pe為設備容量（kW）；?為用電設備功率因數(shù)角；U為線電壓（V）；Ic為計算電流（A）。

上述公式適用于計算三相電力設備組的負荷，公式計算電流（2）特別重要。因為，目前的計算電流是選擇開關和導線容量的重要依據(jù)。

2.2需用系數(shù)法

此法的計算比較簡單，用設備功率與需用系數(shù)相乘就可得到計算負荷。但是，需用系數(shù)的確定至關重要。

2.2.1需用系數(shù)

現(xiàn)在使用的各種設計手冊中需用系數(shù)可查，但表中描述很籠統(tǒng)不細致，存在不合理的一些數(shù)據(jù)。在戶數(shù)區(qū)間中存在誤差，如表中95到100戶，需用系數(shù)都取0.4到0.5之間，100戶以上就取0.4以下。

舉例計算如下：設100戶系數(shù)為0.4，95戶系數(shù)為0.43，每戶安裝容量為4kW，于是

從結果可以看出，誤差比較大，明顯不合理。所以，要重新修正需用系數(shù)。

2.1.2確定調(diào)整系數(shù)

假設N為3的倍數(shù)且N≥9。因KN＞KN-1×[（N-1）/N]，故KN-2＞KN-3×[（N-3）/（N-2）]。

根據(jù)前面假定，可知：KN-2=KN-1=KN

所以，KN＞KN-3×[（N-3）/（N-2）]

因（N-1）/N恒大于（N-3）/（N-2），故不妨令KN=KN-3×[（N-1）/N]，即調(diào)整系數(shù)為（N-1）/N。

舉例說明：

當N=7、8、9時，K1=K0×（9-1）/9=8/9

當N=10、11、12時，K2=K1×（12-1）/12=（8/9）×（11/12）……

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，結合實際用電需求，對各個辦公樓進行負荷計算，用以確定變電所位置和變壓器的選用。

表1　1-9號建筑物負荷計算結果

3　負荷中心

電力負荷中心是各種電氣設備使用比較聚集的地區(qū)。負荷中心在變電所選址時有著重要的參考數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)可以了解負荷的大體分布情況，并且可以在輸電線路上做到最短，以達到經(jīng)濟運行。變電所的位置靠近負荷中心，所以要通過計算獲得負荷中心。

3.1確定負荷中心的方法[1]

確定負荷中心主要有三種方法：負荷電能矩法、負荷功率矩法和負荷知識圖法。本文中選用負荷功率法計算負荷中心確定變電所的位置。

3.2.1 負荷功率矩法

這里選擇一個學校的校園建筑方案來計算它的負載中心。選取底部和左邊作為直角坐標x軸和y軸，并標注教學樓和宿舍區(qū)的負荷點坐標，如圖1所示。例如：P1（X1,Y1），P2（X-2,Y2），P3（X3,Y3）等。設學校的負荷中心在P（x,y），P為P1+P2+……=∑Pi。各樓在圖1中的坐標分別為：P（12.5，9.1），P2（7.2，9.9），P3（3.9，5.9），P4（9.1，2.3），P5（3.7，1.7），P6（1.6，3.6），P7（9，6.2），P8（1.8，6.7），P9（1.4，1.7）。

由計算結果可知，學校的負荷中心在圖書館的南側（4.4，5.1）處，參看圖1。這個數(shù)據(jù)是讓設計者掌握變電所的大體位置。實際上，設計中還要考慮周圍環(huán)境是否方便建設變電所，進出線路是否合理，要與建筑物保持距離等諸多考慮要素。最后，本文的設計建議將變電所建筑在圖書館的東側靠圖書館距離5m處，形式為附設式。

圖1　校園平面直角坐標系

4　結論

變電所的位置選擇在設計中是重要的一個環(huán)節(jié)。通過對建筑物進行負荷計算，設計中可以選擇適當?shù)碾娎|以避免浪費，從而節(jié)約經(jīng)濟開銷。變電所設立在負荷中心附近可能輸入電線路之和不是最短，但是絕對是最經(jīng)濟可行的。

圖2　負荷中心坐標x和y的計算結果

[1]劉文祥.負荷中心的確定方法[J].南昌航空工業(yè)學院學報，1998，（1）：63-68.

Discussion on the Position Determinat ion of the Electrical Design of the Substation

ZHANG Yuhong, LIANG Yan
(School of Electric&Information Engineering, J ilin J ianzhu

University,Changchun 130118)

This paper introduces the method of determining the position of substation in the design of electrical energy saving. The l ocation of the subst ation is det ermined by the method of determining the load cen ter of the building. F irst of all, to understand the building use and load calculation for each building, to meet the needs of the actual application and to ensure the safety of electricity; secondly, by using the load power method to get the load center, so as to determine the location of the substation.

substation, load calculation, load center