张连成

摘要:本文结合某高校的学生公寓楼供配电系统设计案例, 对如何优化供配电系统设计进行了分析,并提出了相关的技术措施,谨供大家作参考之用。

Abstract:The thesis takes the design of power supply and distribution system in a building in the college as examples. Analysis is made on how to optimize the design of power supply and distribution system, and the related measures are given for reference.

关键词:公寓楼;供配电;负荷;技术措施

Key words:apartment buildings;supply and distribution;load;technical measures

中图分类号:TU22 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0172-01

1 高校学生公寓楼用电负荷分析

1.1 用户的特点。高校学生公寓是大量人员集中的地方,一套70m2左右两室一厅的住房一般要居住10~12个学生,较之居民住宅的人口密度大得多,一旦停电(尤其是晚上)将严重影响学生的正常学习生活,甚至引起骚乱,成为治安事故隐患,因而其对供电可靠性的要求应高于普通的住宅用户。

目前,许多高校都已经建成或将建校园网,电脑等高科技产品逐渐成为学生的学习工具,购买电脑的学生越来越多,其他的弱电设施如消防报警系统、门禁管理系统比普通居民住宅要求更为完善,因而,对供电质量的要求也更高。每套公寓的用电不可能计量到人,电费只能人均分摊,学生的节约意识大多不强,人走灯亮的现象经常发生,不但造成电能浪费,还成为完全事故隐患。因此,学生用户对电气系统的供电安全性要求也更高。

1.2 用电负荷的特点。每年的寒、暑假期间,绝大部分学生都已离校,仅有少量保卫人员和参加各种短期补习班的学生留校,因而用电负荷最小,形成两个低谷;由于五一、十一等长假,也成了学生离校回家或外出的重要假期,但留校的学生相对寒暑假要多,负荷形成了两个小低谷。从整体上看,学生的用电负荷一年里有四个低谷,将近三个月时间,而其它时段负荷较为稳定。在正常学习期间由于学校有统一的作息时间,用电设施的投入时间基本上是一致的,每天6:00~8:00、11:00~13:00、17:00~22:30为一天之中的三个用电高峰,而其它时段负荷很小,仅有公共照明、门禁管理和消防负荷,因此,学生公寓负荷波动比较大,且具有很强的规律性和周期性。

1.3 用电设施的特点。学生公寓的用电设施以照明、风扇为主,另有部分收录机、电脑用户,而没有一般家庭使用的空调、彩电及其它大功率家用电器。因此,学生公寓的用电设施种类不多,且感性负荷较少,单机设备的功率因数较高。

2 优化高校公寓楼供配电系统设计的技术措施

在此,笔者在调研了某高校学生公寓楼用电情况和原有供配电设计图纸的基础上,提出了在学生公寓楼中如何优化供配电系统设计的技术措施,做到降低基本投资,节约电能,具体措施如下:

(1)合理规划变电所的位置,提高变压器的负荷率。在校园总体供电规划时,在变电所供电半径允许条件下,可以考虑将学生公寓等用电与行政办公楼等用电混合供电、合用一个变电所,这样可利用师生用电峰值的不同时段,做到削峰填谷,提高变压器的负载率,减少变压器的线损和铁损,实现变压器经济运行而节约电能。

(2)科学合理地确定需要系数值。建筑电气设计中用电负荷的计算常用需要系数法,需要系数法虽然计算简便,但因需要系数值Kx涉及到地区的经济发展水平、生活习惯以及概率学、统计学等一些学科的问题,要做到相当准确是有一定困难的。而国家的一些电气设计规范对于需要系数值Kx的选定也只是一些推荐值,例如《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)第547页中对学校教学楼的需要系数值选定推荐值为0.8～0.9。这样就使得需要系数值的选定比较主观化,带有很大的不确定性和经验成分,从而使计算出来的用电负荷偏离实际情况,造成线路的保护开关、线缆以及变压器容量选择的失误,甚至出现一些反常现象。

因此在设计中利用需要系数法进行用电负荷计算时,一方面要深入实际调查高校师生员工的用电习惯,同时也可以调研同类院校已建的学生公寓配电系统运行情况,甚至通过现场实测电流峰值来分析其选定范围。另一方面在选定需要系数值后还要采用其它一些方法,如单位指标法等进行认真地校核所选定值。只有这样,才能让需要系统值能够贴近工程实际,才能更加合理地选择各种电气设备装置,主开关、主干电缆以及变压器容量等,达到降低基本投资,节约有色金属用量,利于节能。

(3)对于大容量以及季节性强的用电负荷如空调设备,宜采用专用线路供电。随着生活质量的不断提高,高校内的许多学生公寓都装设了空调。考虑我国南方天气的特点以及学生的暑期放假时间,空调的真正利用主要集中于六月份下旬和九月份上旬这段将近一个月的时间内。例如某一栋六层共84间宿舍单元的学生公寓,原设计图纸于每间宿舍设一分配电箱,箱内设有照明、插座、空调等供电回路,3kW/每间,公寓底层设总计量柜,总计算负荷和总计算电流分别为252kW和334A,进线开关整定值为350A,进线电缆为YJV-0.6/1KV-4X185。这样配电设计的好处是有利于学校加强学生的用电管理,但存在的缺点是空调与照明混合供电,造成总开关、总电缆的闲置程度大,从该公寓楼实际总功率峰值、总电流峰值的测量情况来看,得出一年内大部分月份的实际功率与电流远低于设计值,只有在空调有运行的月份才略接近。因此在学生公寓这类建筑的配电设计时,对于空调设备的用电宜采用单独供电回路,甚至专用变压器进行供电,这样在空调无运行的月份内可以方便切除线路,提高开关、电缆、变压器的利用率,降低损耗。

(4)合理分配用电负荷,优化配电系统。例如调查某学生公寓的配电设计情况,设计人员在该楼一层配电间内设计了总配电箱ZAL和学生宿舍用电计量柜AL,该配电系统的优点是通过上下级开关配合,可以对学生的用电进行统一管理;存在的缺点是负荷分配不合理,造成配电级数的增多,致使选择的电缆偏大,造成浪费。因此对其进行优化设计,可将配电ZAL箱中的某两条回路并入AL箱,这只要在AL箱体内增加模数即可。这样既可以省掉ZAL箱体和1个塑壳开关以及AL柜的进线电缆,节约投资,而且满足对学生宿舍供电统一控制的要求。当然,各所学校对学生宿舍的管理方式有所不同,这就需要电气设计人员做好与建设单位的沟通协调工作,精心设计比较优良的供电方案,使其达到既能合理地分配用电负荷,降低基本投资,又能满足不同管理方式的要求。

3结束语

随着社会的发展,信息化社会的进步,对于高校学生公寓楼的电气设计应充分给今后智能化、电气化预留足够的用电容量,在低压配电上应使配电系统更安全可靠,在综合布线上,应为将来实现学生公寓的智能化的发展适当考虑,当然,其设计应结合当地经济发展和学生生活水平实际状况,以实用、安全、适当超前的原则为学生提供方便、舒适的学习和生活环境。