教育園區(qū)用電裝備負(fù)荷分析與接入設(shè)計(jì)

徐慶鋒，覃貴芳，呂 恒

（1.廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧530023；2.廣西綠能電力勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣西 南寧530001）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人才需求量也迅猛發(fā)展，尤其是職業(yè)教育更是呈爆炸性增長(zhǎng)，單靠在原來的教育構(gòu)架下挖潛、擴(kuò)充等改良式的發(fā)展，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，各地都在紛紛尋求跨越式的發(fā)展模式。于是，在中等以上的城市建設(shè)教育園區(qū)就成了教育屆的時(shí)代強(qiáng)音。在包含有各層次、各類別的院校在內(nèi)的教育園區(qū)，除了給該區(qū)域增加數(shù)以十萬計(jì)的學(xué)生、教師及其輔助人員之外，還有為豐富學(xué)生生活?yuàn)蕵返闹苓呿?xiàng)目帶來的人群，這事實(shí)上就構(gòu)成了以教育為核心的大型城市綜合體。不言而喻，這種始料不及而形成的大型城市綜合體，其電力負(fù)荷大大超出原來電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)，其供電對(duì)城市配網(wǎng)提出較高的要求，也就提出了一個(gè)新課題。下面以某教育園區(qū)形成的城市綜合體為例，介紹大型城市綜合體供電接入方案的配網(wǎng)分析與設(shè)計(jì)。

1 城市綜合體負(fù)荷分析

經(jīng)用戶申請(qǐng)，因負(fù)荷增長(zhǎng)原來對(duì)該城市綜合體供電的專用變壓器容量9 000 kVA不能滿足供電要求，需要增加供電容量。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查、計(jì)算、分析該城市綜合體負(fù)荷，統(tǒng)計(jì)出其新增負(fù)荷主要為學(xué)校、教學(xué)設(shè)備、大型綜合超市、星級(jí)酒店、商業(yè)制冷設(shè)備、商業(yè)街、停車場(chǎng)及設(shè)備、寫字樓等。其用電用電負(fù)荷如表1所示。

表1 大型綜合體新增負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表

表1中計(jì)算容量通過公式1計(jì)算得出。

式中：S為計(jì)算容量；P為統(tǒng)計(jì)容量；K1為同時(shí)率；K2為功率因素。

在表1中，依據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》和廣西《居住區(qū)供配電設(shè)施建設(shè)規(guī)范》負(fù)荷同時(shí)率取0.9，用戶用電設(shè)備功率因素選0.92[1]；根據(jù)廣西《居住區(qū)供配電設(shè)施建設(shè)規(guī)范》，教育設(shè)備負(fù)荷同時(shí)率取0.5；計(jì)算出該城市綜合體新增容量為19 581 kVA.依據(jù)《城市配電網(wǎng)導(dǎo)則》規(guī)定，當(dāng)計(jì)算容量大于6 000 kVA時(shí)，對(duì)新接的專用變壓器需要新建專線配電線接入城市配網(wǎng)系統(tǒng)[1]。

2 電源接入及網(wǎng)架分析

2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析

經(jīng)實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)該城市綜合體周圍的10 kV配電網(wǎng)為：A915線電源已是該教育園區(qū)西區(qū)1號(hào)配電房主供電源；A930線電源是西區(qū)地塊3個(gè)配電房的備用電源；根據(jù)南方電網(wǎng)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)重要用戶新增負(fù)荷，從保證其供電可靠性要求A915線電源和A930線電源不適合再作為新增容量的電源[2]。

勘察大型城市綜合體周邊電源后，發(fā)現(xiàn)可利用的電源有 A918、A905、A904、A919、A916、A934 等七個(gè)電源，根據(jù)向供電局收集資料得到各電源負(fù)載情況如表2所示。

表2 城市綜合體周邊電源負(fù)荷分析

通過表2可以發(fā)現(xiàn)電源A918負(fù)載率為97.8%屬于重載，A905負(fù)載率為121%屬于過載，A919、A916電源負(fù)載率較低為30%和10.62%.電源A904和A916現(xiàn)成環(huán)網(wǎng)后跟電源A916一起按照雙電源的方案重要用戶給中國(guó)移動(dòng)公司供電。

2.2 電源接入分析

根據(jù)表 2 析可知，電源 A904、A919、A916、A930、A934都屬于輕載情況可以作為城市綜合體新增容量的電源。本城市綜合體新增容量可以采用一臺(tái)20 000 kVA的變壓器供電，或者采用兩臺(tái)容量為10 000 kVA的變壓器供電。采用不同變壓器容量的供電方案根據(jù)公式2：

式中：I為計(jì)算電流；S為計(jì)算容量；U為系統(tǒng)額定電壓。

可以計(jì)算出負(fù)荷電流分別為：1 154 A和577 A，發(fā)現(xiàn)1 154 A已經(jīng)超過導(dǎo)線最大允許電流600 A，同時(shí)從用電可靠性考慮當(dāng)只有一臺(tái)變壓器供電時(shí)，變壓器出現(xiàn)故障將導(dǎo)致所有用戶都停電，故供電可靠性不高。因此，本城市綜合體采用兩臺(tái)變壓器供電。由電源A919、A930作為一臺(tái)變壓器的電源，電源A916、A934作為另外一臺(tái)變壓器的電源，電源A904作為備用電源。根據(jù)新增負(fù)荷統(tǒng)計(jì)出電源A919、A930、A916、A934的電流如表 3所示：

表3 新增負(fù)荷后個(gè)電源載流量

從表 3 分析，電源 A919、A930、A916、A934 在新增負(fù)荷后最大載流量491.5 A都沒有超過允許載流量600 A，所以采用兩臺(tái)變壓器供電方式是符合要求的。

3 電源接線形式

該城市綜合體原來已有一臺(tái)8 900 kVA專用變壓器，采用一回主要供電電源和一回備用電源供電模式，現(xiàn)因負(fù)荷增長(zhǎng)給其增加兩臺(tái)10 000 kVA專用變壓器，根據(jù)前述分析采用A919、A930、A916、A934為主要供電電源，A904作為備用電源，其供電情況變?yōu)榱恕八闹饕粋洹钡碾娫茨Ｊ健Ｔ摮鞘芯C合體屬于重要用戶，對(duì)于其接線形式選擇首先要保證其供電可靠性，再考慮經(jīng)濟(jì)性和操作靈活性[3]，因此，采用單母線分段接線形式。具體接線形式如圖1所示。

圖1 新增負(fù)荷一次接線

當(dāng)任意一個(gè)電源故障可以通過倒閘操作把負(fù)荷轉(zhuǎn)移到另外的電源上，城市綜合體保證了在任意時(shí)刻都有電源供電，保證了供電可靠性。

4 結(jié)束語

對(duì)于因教育園區(qū)帶動(dòng)城市綜合體發(fā)展而帶來用量的增長(zhǎng)，本文從教育用戶特殊性、負(fù)荷增長(zhǎng)等方向進(jìn)行分析，對(duì)于城市綜合體新增用電量如何接入當(dāng)?shù)爻鞘信渚W(wǎng)、如何選擇合適的接線形式及如何選擇變壓器容量與臺(tái)數(shù)提供了合適方法。這對(duì)類似城市配網(wǎng)新增負(fù)荷如何接入城市配網(wǎng)提供了參考設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50052-2009，《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[S].

[2]徐慶鋒.中心村電網(wǎng)升級(jí)改造的探討[J].科技視界，2017（22）：169-157.