溫金保

（廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510000）

0 引言

某高校位于夏熱冬暖地區(qū)，學(xué)校近年來不斷擴(kuò)大招生規(guī)模，為滿足學(xué)生的住宿、實(shí)訓(xùn)等需求，需建設(shè)一批新項(xiàng)目，并擴(kuò)建供配電系統(tǒng)。

為了使擴(kuò)建的電力系統(tǒng)既能滿足使用要求，又不造成浪費(fèi)，電力增容適量，對現(xiàn)有的建筑用電情況、變壓器配置、負(fù)載率等進(jìn)行了相應(yīng)的研究。

1 用電情況與氣溫的相關(guān)性

某高校從化校區(qū)建筑分為A、B、C、D四個區(qū)，A區(qū)主要為教學(xué)實(shí)訓(xùn)樓、圖書館、辦公樓；B區(qū)主要為學(xué)生宿舍、食堂、體育館；C區(qū)為教工宿舍樓；D區(qū)為未建區(qū)域，主要有學(xué)生宿舍、綜合實(shí)訓(xùn)樓、學(xué)生活動中心。已建成建筑共計(jì)273 565.5 m2，報(bào)裝容量9 490 kVA，在教學(xué)樓設(shè)專用開關(guān)房（總高壓室），教學(xué)樓專用開關(guān)房連接至各專變房或綜合房：行政辦公樓綜合房（1×800 kVA）、教學(xué)樓專用綜合房（1×800 kVA）、圖書館專變房（1×630+1×500 kVA）、系樓綜合房（1×1 000 kVA）、實(shí)訓(xùn)樓專變房（1×1 000 kVA）、教工宿舍專變房（1×630+1×630 kVA）、學(xué)生宿舍專變房（1×1 250+1×1 250+1×1 000 kVA）；設(shè)有高壓計(jì)量母表1套（CT變比為750/5、0.2S，PT變比為10 kV/100 V、0.2），綜合倍率15 000。供電情況如表1所示，總用電量如表2所示。

表1 已建成樓房供電情況

表2 總用電量情況

從化校區(qū)2018、2019年各月份用電情況如圖1所示。

從表中可以看出，2018、2019年在每年2月、8月的學(xué)生假期，學(xué)校用電量明顯減少。5月和6月對比3月和4月、9月和10月對比11月和12月，用電量明顯較高，說明在5、6、9、10這四個月空調(diào)使用率高，空調(diào)用電占總用電量比值較大，用電量與氣溫相關(guān)。新建校園建筑計(jì)算負(fù)荷時，要充分考慮空調(diào)負(fù)荷。

2 變壓器負(fù)載率情況

2018、2019年每天用電情況如圖2、圖3所示，每年6月、9月的某些天用電達(dá)到高峰。2018年，單日用電峰值有6月20日50 400 kW·h、9月20日50 100 kW·h；2019年，單日用電峰值有6月20日55 350 kW·h、9月17日57 000 kW·h。另外，從單日用電量也可以看出，寒暑假時用電特別少。

為研究變壓器的負(fù)載情況，選取2019年3、6、9、12這四個月用電量最大的一天數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，每小時讀取一次數(shù)據(jù)，00：00至24：00每小時用電量情況如圖4所示（倍率1 500）。

研究6月20日、9月17日用電情況，每15 min讀取一次數(shù)據(jù)，如圖5所示（倍率15 000）。

9月17日12：30—13：30達(dá)用電高峰，每15 min用電900 kW·h。根據(jù)總高壓室數(shù)據(jù)，正向有功總3 600 kW·h，正向無功總450 kvar·h；視在功率3 628 kVA；總供電容量為9 490 kVA。

計(jì)算變壓器的負(fù)載率情況：

式中：S為負(fù)荷容量（kVA）；Se為變壓器額定容量（kVA）；β為負(fù)荷率。

代入數(shù)據(jù)，可得各變壓器平均負(fù)載率最大值為38.23%，負(fù)載率低。

3 低負(fù)載率原因分析

3.1 參數(shù)取值偏大

高校建筑用電負(fù)荷指標(biāo)參考《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51348—2019），但目前仍存在以下問題：

（1）指標(biāo)范圍較大，設(shè)計(jì)參考模糊[1]，如高等院校的變壓器容量指標(biāo)在30～60 VA/m2；

（2）未區(qū)分不同類型建筑（如教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、宿舍、食堂等）的負(fù)荷指標(biāo)。

《教育建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 310—2013）給出了不設(shè)空調(diào)的教育建筑的單位面積用電指標(biāo)，但也是一個范圍較大的指標(biāo)，需要系數(shù)憑經(jīng)驗(yàn)取值。在實(shí)際設(shè)計(jì)時，系數(shù)取值往往偏大，以某建筑為例，該建筑的用電負(fù)荷情況如表3所示，年電耗估算情況如表4所示，計(jì)算視在功率767.8 kVA，配置一臺1 000 kVA的變壓器。

表3 某建筑用電負(fù)荷計(jì)算

表4 某建筑年電耗估算表

讀取該建筑用電數(shù)據(jù)如圖6所示。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)訓(xùn)樓在設(shè)計(jì)階段估算的年用電量為124.56萬kW·h，而實(shí)際用電2018年為42.67萬kW·h，是估算值的34.26%；2019年用電為52.1萬kW·h，為估算值的41.83%。

為合理計(jì)算高校建筑負(fù)荷，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）間歇性短時工作制的用電設(shè)備功率可以換算為以25%容量持續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備功率[2]；

（2）以非消防用電設(shè)備需求選擇變壓器容量時，應(yīng)將消防負(fù)荷中平時使用的部分考慮在內(nèi)；

（3）變壓器在為不同性質(zhì)建筑供電時，應(yīng)基于負(fù)荷的錯峰使用，仔細(xì)計(jì)算分時負(fù)荷狀態(tài)，結(jié)合照明負(fù)荷、空調(diào)負(fù)荷的分項(xiàng)需要系數(shù)等，最大限度考量需要系數(shù)的合理性。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]的研究結(jié)論，選擇變壓器容量時，變壓器的視在功率大于所帶全部負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷視在功率即可，稱之為“計(jì)算負(fù)荷峰值選擇法”。

式中：SB為變壓器容量（kVA）；Szjs為準(zhǔn)確計(jì)算負(fù)荷（kW）。

3.2 供電配置不合理

以學(xué)生宿舍為例，學(xué)生宿舍配置1臺1 000 kVA、2臺1 250 kVA變壓器，如表5所示。

表5 學(xué)生宿舍供電情況

3號專變僅負(fù)載912臺1.5匹空調(diào)，空調(diào)一般在5月—10月使用，其他月份3號專變空載，1號變壓器負(fù)載較大，1號和3號變壓器的負(fù)載配置不合理。

4 結(jié)論和建議

在設(shè)計(jì)高校供配電系統(tǒng)時，《教育建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》僅做參考，計(jì)算空調(diào)負(fù)荷要充分考慮氣候特點(diǎn)，辦公樓、教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、實(shí)訓(xùn)樓等負(fù)荷的計(jì)算，要充分考察相同類型、相同功能建筑的用電情況，使負(fù)荷密度、需要系數(shù)的取值更加合理。