高等職業(yè)院校校園電網(wǎng)設(shè)計(jì)與規(guī)劃

葉劍鋒 孫新軍

摘 要：隨著高等職業(yè)教育事業(yè)的發(fā)展， 每年的招生人數(shù)不斷地增加。教學(xué)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，必然導(dǎo)致用電需求不斷增加。在對新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院用電需求調(diào)查的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合學(xué)院中長期發(fā)展規(guī)劃，提出設(shè)計(jì)方案，并對電纜敷設(shè)、校園亮化、智能管理系統(tǒng)進(jìn)行探討，提出原有校區(qū)電網(wǎng)改造思路。高等職業(yè)院校屬于人口密集區(qū)域，供電的可靠性關(guān)系正常教學(xué)秩序的開展。同時，職業(yè)教育隨著社會的認(rèn)可度不斷增加而組建取得相應(yīng)的社會地位，招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，國家投入不斷加大，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件等建設(shè)對電能的需求量也相應(yīng)在迅速增加。

關(guān)鍵詞：校園電網(wǎng)負(fù)荷計(jì)算 線纜 敷設(shè) 自動化

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

原有供電設(shè)備和思路已經(jīng)滿足不了教學(xué)的改革和規(guī)模擴(kuò)張，在各大院校不斷在進(jìn)行新校區(qū)的建設(shè)，存在大量的資源浪費(fèi)，如何有效利用院校校區(qū)進(jìn)行改造是重要課題，電網(wǎng)的改造是其中重要的子課題。

1 設(shè)計(jì)背景

1.1 校園電網(wǎng)存在的問題

目前各大院校老校區(qū)的電網(wǎng)多少存在各種問題，如：線路老化、敷設(shè)簡易、缺乏規(guī)劃、變壓器設(shè)置不盡科學(xué)等問題。以新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，地形區(qū)域呈正方形，由于歷史原因，校園中路將學(xué)院分割成兩個相對獨(dú)立的供電網(wǎng)絡(luò)。變壓器設(shè)置在環(huán)校路邊緣，現(xiàn)由于實(shí)訓(xùn)室用電需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，電網(wǎng)故障越來越多，無法適應(yīng)發(fā)展需求。

1.2 設(shè)計(jì)需求分析

隨著近幾年的學(xué)院基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)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(guī)范的更新和調(diào)整，供電系統(tǒng)中存在一些不符合國家規(guī)范要求和存在供電安全隱患的地方，需要對學(xué)校的供電系統(tǒng)進(jìn)行改造。形成如下需求分析：

（1）目前，設(shè)置有1個高壓開閉站、6臺變壓器：①800kVA②500kVA ③315kVA④250kVA⑤250kVA⑥ 250kVA，總?cè)萘?365kVA。含培訓(xùn)樓、12號公寓、水井三個進(jìn)線，同為米東區(qū)電網(wǎng)供電。變壓器設(shè)置為發(fā)射式，未形成環(huán)形設(shè)置。

（2）假期未能根據(jù)高校的負(fù)荷特征對學(xué)校的負(fù)荷具有季節(jié)性變化的特點(diǎn)進(jìn)行分區(qū)供電，無形中增大了學(xué)校的的電費(fèi)支出和資源浪費(fèi)，為達(dá)到節(jié)能降耗，降低電費(fèi)支出的目的需要對原有供電系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)

（3）學(xué)院對角線長度均達(dá)1000m，面積855畝，建筑面積16萬m2，中長期發(fā)展規(guī)劃20萬m2，容納在校生人數(shù)13000余人。以職業(yè)教育為龍頭，理實(shí)一體實(shí)訓(xùn)室建設(shè)為導(dǎo)向，全面完善實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條

（4）學(xué)校原有變壓器設(shè)置在校園邊緣，致使校園內(nèi)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(dǎo)線，供電質(zhì)量較差，常常發(fā)生欠壓跳閘現(xiàn)在，嚴(yán)重影響在院員工和學(xué)生正常工作與生活。

（5）學(xué)校原有供電系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)電力自動檢測和調(diào)度，發(fā)生意外的停電事故后，系統(tǒng)檢修難度大。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 負(fù)荷中心

變電所的位置應(yīng)盡量接近學(xué)院的負(fù)荷中心。負(fù)荷中心的確定一般將變電所設(shè)置在距離單機(jī)功率最大或單體建筑負(fù)荷最大的附近，電纜的選擇按電纜載流量進(jìn)行選擇，并根據(jù)電纜的電壓損失對電纜供電線路長度和電纜的型號進(jìn)行檢驗(yàn)。通常采用380V供電的經(jīng)濟(jì)半徑為350m左右。在學(xué)校平面圖的左下側(cè)作一個直角坐標(biāo)，測出學(xué)校各用電負(fù)荷到負(fù)荷中心點(diǎn)的坐標(biāo)位置，例如教學(xué)樓為、宿舍樓為等：

，

同理可得得的負(fù)荷中心的坐標(biāo)為（5.1，3.1）。在學(xué)院負(fù)荷中心的計(jì)算中，結(jié)論為負(fù)荷中心在5號學(xué)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(jì)算負(fù)荷的方法主要有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。前一種方法比較簡便，在設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多、各臺設(shè)備容量相差不甚懸殊時，通常都采用需要系數(shù)法計(jì)算。設(shè)計(jì)取用電指標(biāo)65W/m2*50%，需用系數(shù)學(xué)校為0.5～0.7。根據(jù)實(shí)際用電情況選定需用系數(shù)平均數(shù)為0.5。計(jì)算負(fù)荷測算如下：

計(jì)算負(fù)荷（PJ）=建筑面積*用電指標(biāo)：計(jì)算負(fù)荷（PJ）=200000*65*50%=6500 kW。

此外同期系數(shù)的選定：計(jì)算負(fù)荷小于10000kW為8～0.9，計(jì)算負(fù)荷為 5000～10000kW為0.85，計(jì)算負(fù)荷大于10000kW為0.8。學(xué)院實(shí)際用電負(fù)荷（計(jì)算負(fù)荷）為6500kW，因計(jì)算負(fù)荷位于5000～10000kW，主干線的同期系數(shù)取0.85，根據(jù)電力部門規(guī)定供配電平均功率因數(shù)是不低于0.9，各變電站0.4KV母線上設(shè)置靜電電容器作為無功功率的補(bǔ)償裝置。實(shí)際負(fù)荷測算如下：

實(shí)際負(fù)荷=計(jì)算負(fù)荷*需用系數(shù)*同期系數(shù)*功率因數(shù)（取0.9）=6500*0.5*0.85/0.9=3069kVA

取變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系數(shù)為0.6，變電所配電變壓器容量計(jì)算的同期系數(shù)取0.9。變壓器總?cè)萘咳缦拢?/p>

配電變壓器總?cè)萘?實(shí)際負(fù)荷*同期系數(shù)/變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系數(shù)=3069*0.9/0.6=4603kVA。

2.3 變壓器設(shè)置

（1）容量選擇

利用現(xiàn)有1個高壓開閉站，擴(kuò)充6臺變壓器，總?cè)萘?600kVA①800kVA②1000kVA③800kVA④250kVA ⑤1500kVA⑥250kVA。變壓器位置根據(jù)區(qū)域功能不同而進(jìn)行重新設(shè)置。主要變更如下：①動力中心根據(jù)2.1計(jì)算結(jié)果，將234號變壓器設(shè)置在老年活動中心，進(jìn)行環(huán)形聯(lián)接，在并對場地進(jìn)行改造，符合消防需求。形成季節(jié)性用電區(qū)域，在放假時啟動二號變壓器即可。②拆除原有培訓(xùn)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(qū)域。如圖1所示。

（2）配電方式

現(xiàn)有的配電方式主要有放射式、樹干式和環(huán)形三種，原有供電采用樹干式的配電網(wǎng)絡(luò)，而與此對應(yīng)的是環(huán)網(wǎng)能簡化配電網(wǎng)線路，為重要負(fù)荷提供兩個電源，故障容易查。同輻射形供電相比，節(jié)約資金。因此，受到了廣泛的應(yīng)用，建議采用10kV中壓雙回路二級負(fù)荷供電。根據(jù)圖1所示，容易形成局部的環(huán)形設(shè)置。

（3）電力電纜線路及敷設(shè)方式

規(guī)劃中，電纜線路需要進(jìn)行系統(tǒng)化改造，學(xué)院目前仍有三條線路為架空線路，根據(jù)長期發(fā)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(fā)展及供電范圍，預(yù)設(shè)線纜容量。同時采用銅芯并且為鎧裝的電纜進(jìn)行地埋敷設(shè)，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上加大線纜半徑。

未來5年內(nèi)的實(shí)訓(xùn)中心需要根據(jù)單個實(shí)訓(xùn)室和總體用電指標(biāo)計(jì)算，在施工深度上要達(dá)到冰凍層一下，跨過環(huán)校公路和人行通道時，必須穿鋼管保護(hù)，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(xiàn)象，距離保證0.5m以上，距水管平行不小于1.0m，存在交叉現(xiàn)象，不少于0.5m。

（4）路燈及景觀

校園內(nèi)路燈設(shè)計(jì)數(shù)量不能夠滿足實(shí)際需求，現(xiàn)有路燈112盞，照度估算值僅為28LX，僅為標(biāo)準(zhǔn)的50%。為增加校園道路的亮度，同時又能滿足節(jié)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(cè)布設(shè)路燈，主干道路上采用道路燈，高度4.5～5m之間，間距根據(jù)路面寬度進(jìn)行20～30m范圍進(jìn)行選擇，輔助道路用庭院燈，高度3m，相隔20m左右，同時對教學(xué)區(qū)、生活區(qū)、實(shí)訓(xùn)區(qū)等不同功能區(qū)域進(jìn)行分區(qū)控制，設(shè)置合理供電時間，達(dá)到節(jié)約能源目標(biāo)。照明末端電壓偏差為10%以內(nèi)，人行通道可擴(kuò)寬選擇面。

3 集中控制系統(tǒng)

為保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作和集中管理，建立遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的“四遙”系統(tǒng)。把動力中心及各個終端的現(xiàn)場情況，包括場景、溫度、濕度等信息集中到電力監(jiān)控中心，并在監(jiān)控中心與終端用電單位建立語音聯(lián)接，便于管理和指揮排除故障。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時，系統(tǒng)可迅速升級為一個分布的指揮中心，幫助學(xué)院統(tǒng)一調(diào)度和管理，實(shí)現(xiàn)無人值守和供電可靠，提升信息化管理水平。主要實(shí)現(xiàn)功能如圖2所示。

4 結(jié)語

高等職業(yè)教育的主要特色是培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才，需要大量建設(shè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室，這對原有校園的供電保障來說是一個考驗(yàn)，除了對現(xiàn)有的電網(wǎng)電路進(jìn)行改造，更需要對智能控制系統(tǒng)的建設(shè)，加大對電力管理隊(duì)伍的建設(shè)，同時，新能源的發(fā)展也為校園電網(wǎng)的改造提供新思路。因此，供電中心提高管理和技術(shù)水平，確保教學(xué)改革正常開展，適應(yīng)高等職業(yè)教育的發(fā)展是當(dāng)前面臨的重要課題。

參考文獻(xiàn)

[1] 單士貴.校園電力管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施[J].泰山學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（3）：97-99.

[2] 黃汝銳.校園電力擴(kuò)容改造方案的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（16）：126-127.

[3] 夏聘，卜佳俊，陳純.電力管理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007（1）：201-203.