高等職業院校校園電網設計與規劃

葉劍鋒 孫新軍

摘 要：隨著高等職業教育事業的發展， 每年的招生人數不斷地增加。教學規模不斷地擴大，必然導致用電需求不斷增加。在對新疆交通職業技術學院用電需求調查的基礎上，對現狀進行分析，結合學院中長期發展規劃，提出設計方案，并對電纜敷設、校園亮化、智能管理系統進行探討，提出原有校區電網改造思路。高等職業院校屬于人口密集區域，供電的可靠性關系正常教學秩序的開展。同時，職業教育隨著社會的認可度不斷增加而組建取得相應的社會地位，招生規模不斷擴大，國家投入不斷加大，實驗實訓條件等建設對電能的需求量也相應在迅速增加。

關鍵詞：校園電網負荷計算 線纜 敷設 自動化

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0098-02

原有供電設備和思路已經滿足不了教學的改革和規模擴張，在各大院校不斷在進行新校區的建設，存在大量的資源浪費，如何有效利用院校校區進行改造是重要課題，電網的改造是其中重要的子課題。

1 設計背景

1.1 校園電網存在的問題

目前各大院校老校區的電網多少存在各種問題，如：線路老化、敷設簡易、缺乏規劃、變壓器設置不盡科學等問題。以新疆交通職業技術學院為例，地形區域呈正方形，由于歷史原因，校園中路將學院分割成兩個相對獨立的供電網絡。變壓器設置在環校路邊緣，現由于實訓室用電需求呈現爆發式增長，電網故障越來越多，無法適應發展需求。

1.2 設計需求分析

隨著近幾年的學院基礎建設項目的進一步完善，以及近幾年來國家對低壓供配電、建筑電氣等方面的規范的更新和調整，供電系統中存在一些不符合國家規范要求和存在供電安全隱患的地方，需要對學校的供電系統進行改造。形成如下需求分析：

（1）目前，設置有1個高壓開閉站、6臺變壓器：①800kVA②500kVA ③315kVA④250kVA⑤250kVA⑥ 250kVA，總容量2365kVA。含培訓樓、12號公寓、水井三個進線，同為米東區電網供電。變壓器設置為發射式，未形成環形設置。

（2）假期未能根據高校的負荷特征對學校的負荷具有季節性變化的特點進行分區供電，無形中增大了學校的的電費支出和資源浪費，為達到節能降耗，降低電費支出的目的需要對原有供電系統進行改造設計

（3）學院對角線長度均達1000m，面積855畝，建筑面積16萬m2，中長期發展規劃20萬m2，容納在校生人數13000余人。以職業教育為龍頭，理實一體實訓室建設為導向，全面完善實驗實訓條

（4）學校原有變壓器設置在校園邊緣，致使校園內部分線路供電過長，壓降過大，且在供電線路中使用了大量鋁導線，供電質量較差，常常發生欠壓跳閘現在，嚴重影響在院員工和學生正常工作與生活。

（5）學校原有供電系統未實現電力自動檢測和調度，發生意外的停電事故后，系統檢修難度大。

2 設計方案

2.1 負荷中心

變電所的位置應盡量接近學院的負荷中心。負荷中心的確定一般將變電所設置在距離單機功率最大或單體建筑負荷最大的附近，電纜的選擇按電纜載流量進行選擇，并根據電纜的電壓損失對電纜供電線路長度和電纜的型號進行檢驗。通常采用380V供電的經濟半徑為350m左右。在學校平面圖的左下側作一個直角坐標，測出學校各用電負荷到負荷中心點的坐標位置，例如教學樓為、宿舍樓為等：

，

同理可得得的負荷中心的坐標為（5.1，3.1）。在學院負荷中心的計算中，結論為負荷中心在5號學生公寓南面，即老年活動中心所處位置。

2.2 用電需求分析

計算負荷的方法主要有需要系數法和二項式法。前一種方法比較簡便，在設計單位的使用最為普遍。當用電設備臺數較多、各臺設備容量相差不甚懸殊時，通常都采用需要系數法計算。設計取用電指標65W/m2*50%，需用系數學校為0.5～0.7。根據實際用電情況選定需用系數平均數為0.5。計算負荷測算如下：

計算負荷（PJ）=建筑面積*用電指標：計算負荷（PJ）=200000*65*50%=6500 kW。

此外同期系數的選定：計算負荷小于10000kW為8～0.9，計算負荷為 5000～10000kW為0.85，計算負荷大于10000kW為0.8。學院實際用電負荷（計算負荷）為6500kW，因計算負荷位于5000～10000kW，主干線的同期系數取0.85，根據電力部門規定供配電平均功率因數是不低于0.9，各變電站0.4KV母線上設置靜電電容器作為無功功率的補償裝置。實際負荷測算如下：

實際負荷=計算負荷*需用系數*同期系數*功率因數（取0.9）=6500*0.5*0.85/0.9=3069kVA

取變壓器的經濟運行系數為0.6，變電所配電變壓器容量計算的同期系數取0.9。變壓器總容量如下：

配電變壓器總容量=實際負荷*同期系數/變壓器的經濟運行系數=3069*0.9/0.6=4603kVA。

2.3 變壓器設置

（1）容量選擇

利用現有1個高壓開閉站，擴充6臺變壓器，總容量4600kVA①800kVA②1000kVA③800kVA④250kVA ⑤1500kVA⑥250kVA。變壓器位置根據區域功能不同而進行重新設置。主要變更如下：①動力中心根據2.1計算結果，將234號變壓器設置在老年活動中心，進行環形聯接，在并對場地進行改造，符合消防需求。形成季節性用電區域，在放假時啟動二號變壓器即可。②拆除原有培訓樓旁的500KVA，將1-10號變壓器掛接到1號變壓器。形成常用電區域。如圖1所示。

（2）配電方式

現有的配電方式主要有放射式、樹干式和環形三種，原有供電采用樹干式的配電網絡，而與此對應的是環網能簡化配電網線路，為重要負荷提供兩個電源，故障容易查。同輻射形供電相比，節約資金。因此，受到了廣泛的應用，建議采用10kV中壓雙回路二級負荷供電。根據圖1所示，容易形成局部的環形設置。

（3）電力電纜線路及敷設方式

規劃中，電纜線路需要進行系統化改造，學院目前仍有三條線路為架空線路，根據長期發展要求，所有架空線纜均不予保留，總長度約150m。在施工過程中，需要考慮長期發展及供電范圍，預設線纜容量。同時采用銅芯并且為鎧裝的電纜進行地埋敷設，在設計標準的基礎上加大線纜半徑。

未來5年內的實訓中心需要根據單個實訓室和總體用電指標計算，在施工深度上要達到冰凍層一下，跨過環校公路和人行通道時，必須穿鋼管保護，同時滿足如下要求：伸出路基1m，距熱力管2.0m，若存在交叉現象，距離保證0.5m以上，距水管平行不小于1.0m，存在交叉現象，不少于0.5m。

（4）路燈及景觀

校園內路燈設計數量不能夠滿足實際需求，現有路燈112盞，照度估算值僅為28LX，僅為標準的50%。為增加校園道路的亮度，同時又能滿足節能需求，因此，除校園主干道路外，輔路及人行通道均采用一側布設路燈，主干道路上采用道路燈，高度4.5～5m之間，間距根據路面寬度進行20～30m范圍進行選擇，輔助道路用庭院燈，高度3m，相隔20m左右，同時對教學區、生活區、實訓區等不同功能區域進行分區控制，設置合理供電時間，達到節約能源目標。照明末端電壓偏差為10%以內，人行通道可擴寬選擇面。

3 集中控制系統

為保證供電系統的正常運作和集中管理，建立遙測、遙信、遙控、遙調的“四遙”系統。把動力中心及各個終端的現場情況，包括場景、溫度、濕度等信息集中到電力監控中心，并在監控中心與終端用電單位建立語音聯接，便于管理和指揮排除故障。當發生突發事件時，系統可迅速升級為一個分布的指揮中心，幫助學院統一調度和管理，實現無人值守和供電可靠，提升信息化管理水平。主要實現功能如圖2所示。

4 結語

高等職業教育的主要特色是培養技術應用型人才，需要大量建設實驗實訓室，這對原有校園的供電保障來說是一個考驗，除了對現有的電網電路進行改造，更需要對智能控制系統的建設，加大對電力管理隊伍的建設，同時，新能源的發展也為校園電網的改造提供新思路。因此，供電中心提高管理和技術水平，確保教學改革正常開展，適應高等職業教育的發展是當前面臨的重要課題。

參考文獻

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