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摘 要:随着城市的发展,居民配电设备的装机容量也越来越大,对居民用电性质及指标进行分析,并对居民用电指标及电负荷特征进行探讨,供参考。
关键词:配电设备 容量
一、前言
随着城市居民生活水平提高,民用建筑技术的不断提高和建筑设备也不断完善,城市开始不断膨胀,给城市供电系统带来压力;特别是近年来高层建筑的日益增多,加大了对城市供电的需求。虽然专供居民用电变压器的数量及容量在不断地增加,但同时变压器损耗与电网线损的比重也在不断地增加。而且在目前,民用建筑中大量使用的是单相负荷,照明、空调等由于负荷变化的随机性大,容易造成三相负载的严重不平衡,住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。因此,合理的选择建筑配电设备及容量对降低电网损耗、提高电网效率有着重要的意义。
二、居民用电指标分析及电负荷特征
(一)居民用电指标分析
要做到正确的选择居民配电设备及容量,必须对居民用电指标有正确判断,目前《住宅设计规范》的用电指标见表(一)。
由于我国地域辽阔,气候差异较大,按规范所列用电指标与本地区夏季居民用电情况不一定十分符合
考虑到大多数住宅小区都设有管道煤气,即使没有管道煤气的小区,大多数居民也习惯使用罐装液化气,电炒锅的使用比率较少,因此,目前参照有燃气管道的用电指标选择变压器较好。对于住宅组团而言,每家每户最大负荷时间不可能同时发生,对组团的用电负荷一般按需用系数计取。
住宅组团供电需用系数的确定:根据表(二)《住宅设计规范》推荐的指标。
(二)负荷特征
1.单相负荷大
民用建筑中的单相负荷主要有照明、家用电器、办公设备等,三相负荷主要有水泵、大型空调及电梯等,据统计对以中央空调为主的公共建筑,30%——60%以上为单相用电,而对于住宅来说这种比例就更大。随着科学技术的发展,电器的小型化,不少三相用电负荷也慢慢向单转化。
2.单相负荷使用随机性大
在设计时,因末端设备的不确定,设计上大多只是预留容量。虽然设计上将三相负荷尽可能平衡,但实际中,因单相负荷使用的随机性大,且没规律。因此对单相负荷为主的配电系统根本无法控制使其达到三相负荷平衡。从理论上讲这种随机性,可能使配电系统在某一时间段只有一相或两相负载运行,从而造成三相负荷极端的不平衡。
三、变压器最佳负载率
(一)负载率
目前在配电变压器运行中,有因容量过大而欠载运行的,也有因过载或过电流运行而导致设备过热,甚至烧毁的情况。这种装置容量选择失当的,影响了电力系统供电的可靠性和经济性。变压器的容量是在负荷统计的基础上选定的。由于负荷预计不容易做准,一般按预计的最大负荷选择。这样选的结果,往往容量设置偏大,给电力系统的运行带来不利影响。若按运行选择,就是利用变压器的铜损与铁损相等的条件,导出变压器的最大经济负载率及变压器额定容量与最大负荷比。由于实际运行负荷不一定就是负荷统计出的最大负荷,且负荷是随机的,运行效率是变动的,其经济运行效益很难实现。
当前在配电系统中正在利用新型低损耗变压器替换高能耗变压器,单铁损一项就降低大约40%。由于配电变压器数量大,负荷变动也大,其经济效益是十分显著的。目前许多参考资料及企业标准均认为变压器最佳负载率为60%左右,但对住宅小区来说,这一负载率就可能不是最佳了,因为受住宅小区居民生活习惯的限制,变压器最大运行负荷的时间较短,夏季每天一般在下午18:00—23:00,一般5小时左右,而春、秋、冬三季每天可能只有3小时左右。而在上班时间及晚上深夜时基本上处于空载运行状态。变压器的损耗主要为空载损耗,如果按较低负载率选择变压器,变压器容量就会偏大,变压器空载损耗也就偏大。因此,对住宅小区变压器的最佳负载率应有一个正确的判断,应保证在90%左右较为合适。
(二)负荷率偏低的原因分析
目前许多地区已经投入运行的民用建筑变压器实际运行的负荷率都普遍偏低,造成资金和电能的浪费。产生这种原因的主要因素有:
1.负荷的计算方法。应该说负荷的计算值,决定了变压器容量的选择,在某种程度上也决定了变压器今后的运行负荷率的高低。《民用建筑电气设计规范》负荷计算一节中指出,在初步设计和施工图设计阶段宜采用需要系数法,对于住宅,在设计的各个阶段均可采用单位指标法。当按需要系数法确定负荷时,计算负荷是指某一假想的持续稳定负荷,此负荷产生的热效应相当于实际变动负荷所产生的热效应,即计算负荷是采用30min间隔平均负荷的最大值,设计中按此条件选择电气设备和元件,并确定配电电压损失的数值。实践证明,按需要系数法进行负荷计算时,选择电气设备和导线截面是留有一定的余量的,它提高了供电的安全可靠性,由于这种方法简便直观,受到了广大设计人员的认可。为了有根据和合理地降低负荷计算值,当采用需要系数法进行计算时,需注意系数相匹配的同时系数的正确选取。
2.变压器台数与变压器运行负荷率的关系。当选用2台以上的主变压器时,应考虑1台变压器在故障和检修时,其余的变压器仍能保持对一级负荷和二级负荷的供电。只保证一级负荷时可以造小一些,要保证一级和二级负荷就要大一些,有时一、二级负荷可占60%以上,现在是买方市场,有些业主从综合经济指标考虑,可能会要求更大一些的变压器容量。事故备用容量的考虑,自然就会导致正常运行时变压器负荷率偏低。
四、低压断路器的选择性分析
为了保证低压配电系统的可靠性,低压断路器的选择性成为终端低压配电系统设计的一项重要内容。在断路器所保护的配电系统中,当发生电气故障时,距故障点最近的断路器:Qn动作将故障切除,而其他各级断路器不动作,从而将故障所造成断电限制在最小范围内,使其他无故障供电回路仍能保持正常供电,这就是对低压断路器所要求的选择性。非选择性低压断路器,是指当发生电气故障时,距故障点最近的低压断路器QF3动作将故障切除,而其他各级断路器Qn、QF2、QF4和QF5动作,均处于打开状态,不能保证使其他无故障回路正常供电。低压断路器的选择性在低压配电系统的设计中占有十分重要的位置,它可以给用户带来便利,并能保证供电回路工作的连续性。所以,家用电器在无选择性保护下,一旦发生电气故障,配电回路的连续性就不能得到保证,使家用电器如电冰箱、排油烟机等处于停机待启动状态,影响了用户的日常生活。
在低压配电系统中用的低压断路器按其保护性能可分为,选擇性和非选择性两类。选择性低压断路器,有两段保护和三段保护两种。其中瞬时特性和短延时特性适用于短路动作,而长延时特性适用于过载保护。非选择性低压断路器,一般为瞬时动作,只做短路保护用,也有的为长延时动作,只做过负荷保护用。在低压配电系统中,如果上一级断路器采用选择性断路器,下一级断路器采用非选择性断路器或选择性断路器,主要是利用短延时脱扣器的延时动作或延时动作时间的不同,以获得选择性。
五、结语
现代科技的迅猛发展,促使民用建筑向电气化、信息化方向发展,将为人们提供优美、舒适的工作环境和生活环境,这就要求民用建筑的配电系统更安全、更可靠、更经济合理。合理选择配电设计的容量,不仅能降低供电企业的运行成本,而且符合国家节能降耗要求,有利于社会经济的可持续发展。
参考文献:
[1]陈一才,高层建筑电气设计手册,中国建筑工业出版社,1990.
[2]民用建筑电气设计规范,JGJ/TI6-2008.
[3]低压配电设计规范[S].GB50054-95.
[4]供配电系统设计规范[S].GB50052-95.
关键词:配电设备 容量
一、前言
随着城市居民生活水平提高,民用建筑技术的不断提高和建筑设备也不断完善,城市开始不断膨胀,给城市供电系统带来压力;特别是近年来高层建筑的日益增多,加大了对城市供电的需求。虽然专供居民用电变压器的数量及容量在不断地增加,但同时变压器损耗与电网线损的比重也在不断地增加。而且在目前,民用建筑中大量使用的是单相负荷,照明、空调等由于负荷变化的随机性大,容易造成三相负载的严重不平衡,住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。因此,合理的选择建筑配电设备及容量对降低电网损耗、提高电网效率有着重要的意义。
二、居民用电指标分析及电负荷特征
(一)居民用电指标分析
要做到正确的选择居民配电设备及容量,必须对居民用电指标有正确判断,目前《住宅设计规范》的用电指标见表(一)。
由于我国地域辽阔,气候差异较大,按规范所列用电指标与本地区夏季居民用电情况不一定十分符合
考虑到大多数住宅小区都设有管道煤气,即使没有管道煤气的小区,大多数居民也习惯使用罐装液化气,电炒锅的使用比率较少,因此,目前参照有燃气管道的用电指标选择变压器较好。对于住宅组团而言,每家每户最大负荷时间不可能同时发生,对组团的用电负荷一般按需用系数计取。
住宅组团供电需用系数的确定:根据表(二)《住宅设计规范》推荐的指标。
(二)负荷特征
1.单相负荷大
民用建筑中的单相负荷主要有照明、家用电器、办公设备等,三相负荷主要有水泵、大型空调及电梯等,据统计对以中央空调为主的公共建筑,30%——60%以上为单相用电,而对于住宅来说这种比例就更大。随着科学技术的发展,电器的小型化,不少三相用电负荷也慢慢向单转化。
2.单相负荷使用随机性大
在设计时,因末端设备的不确定,设计上大多只是预留容量。虽然设计上将三相负荷尽可能平衡,但实际中,因单相负荷使用的随机性大,且没规律。因此对单相负荷为主的配电系统根本无法控制使其达到三相负荷平衡。从理论上讲这种随机性,可能使配电系统在某一时间段只有一相或两相负载运行,从而造成三相负荷极端的不平衡。
三、变压器最佳负载率
(一)负载率
目前在配电变压器运行中,有因容量过大而欠载运行的,也有因过载或过电流运行而导致设备过热,甚至烧毁的情况。这种装置容量选择失当的,影响了电力系统供电的可靠性和经济性。变压器的容量是在负荷统计的基础上选定的。由于负荷预计不容易做准,一般按预计的最大负荷选择。这样选的结果,往往容量设置偏大,给电力系统的运行带来不利影响。若按运行选择,就是利用变压器的铜损与铁损相等的条件,导出变压器的最大经济负载率及变压器额定容量与最大负荷比。由于实际运行负荷不一定就是负荷统计出的最大负荷,且负荷是随机的,运行效率是变动的,其经济运行效益很难实现。
当前在配电系统中正在利用新型低损耗变压器替换高能耗变压器,单铁损一项就降低大约40%。由于配电变压器数量大,负荷变动也大,其经济效益是十分显著的。目前许多参考资料及企业标准均认为变压器最佳负载率为60%左右,但对住宅小区来说,这一负载率就可能不是最佳了,因为受住宅小区居民生活习惯的限制,变压器最大运行负荷的时间较短,夏季每天一般在下午18:00—23:00,一般5小时左右,而春、秋、冬三季每天可能只有3小时左右。而在上班时间及晚上深夜时基本上处于空载运行状态。变压器的损耗主要为空载损耗,如果按较低负载率选择变压器,变压器容量就会偏大,变压器空载损耗也就偏大。因此,对住宅小区变压器的最佳负载率应有一个正确的判断,应保证在90%左右较为合适。
(二)负荷率偏低的原因分析
目前许多地区已经投入运行的民用建筑变压器实际运行的负荷率都普遍偏低,造成资金和电能的浪费。产生这种原因的主要因素有:
1.负荷的计算方法。应该说负荷的计算值,决定了变压器容量的选择,在某种程度上也决定了变压器今后的运行负荷率的高低。《民用建筑电气设计规范》负荷计算一节中指出,在初步设计和施工图设计阶段宜采用需要系数法,对于住宅,在设计的各个阶段均可采用单位指标法。当按需要系数法确定负荷时,计算负荷是指某一假想的持续稳定负荷,此负荷产生的热效应相当于实际变动负荷所产生的热效应,即计算负荷是采用30min间隔平均负荷的最大值,设计中按此条件选择电气设备和元件,并确定配电电压损失的数值。实践证明,按需要系数法进行负荷计算时,选择电气设备和导线截面是留有一定的余量的,它提高了供电的安全可靠性,由于这种方法简便直观,受到了广大设计人员的认可。为了有根据和合理地降低负荷计算值,当采用需要系数法进行计算时,需注意系数相匹配的同时系数的正确选取。
2.变压器台数与变压器运行负荷率的关系。当选用2台以上的主变压器时,应考虑1台变压器在故障和检修时,其余的变压器仍能保持对一级负荷和二级负荷的供电。只保证一级负荷时可以造小一些,要保证一级和二级负荷就要大一些,有时一、二级负荷可占60%以上,现在是买方市场,有些业主从综合经济指标考虑,可能会要求更大一些的变压器容量。事故备用容量的考虑,自然就会导致正常运行时变压器负荷率偏低。
四、低压断路器的选择性分析
为了保证低压配电系统的可靠性,低压断路器的选择性成为终端低压配电系统设计的一项重要内容。在断路器所保护的配电系统中,当发生电气故障时,距故障点最近的断路器:Qn动作将故障切除,而其他各级断路器不动作,从而将故障所造成断电限制在最小范围内,使其他无故障供电回路仍能保持正常供电,这就是对低压断路器所要求的选择性。非选择性低压断路器,是指当发生电气故障时,距故障点最近的低压断路器QF3动作将故障切除,而其他各级断路器Qn、QF2、QF4和QF5动作,均处于打开状态,不能保证使其他无故障回路正常供电。低压断路器的选择性在低压配电系统的设计中占有十分重要的位置,它可以给用户带来便利,并能保证供电回路工作的连续性。所以,家用电器在无选择性保护下,一旦发生电气故障,配电回路的连续性就不能得到保证,使家用电器如电冰箱、排油烟机等处于停机待启动状态,影响了用户的日常生活。
在低压配电系统中用的低压断路器按其保护性能可分为,选擇性和非选择性两类。选择性低压断路器,有两段保护和三段保护两种。其中瞬时特性和短延时特性适用于短路动作,而长延时特性适用于过载保护。非选择性低压断路器,一般为瞬时动作,只做短路保护用,也有的为长延时动作,只做过负荷保护用。在低压配电系统中,如果上一级断路器采用选择性断路器,下一级断路器采用非选择性断路器或选择性断路器,主要是利用短延时脱扣器的延时动作或延时动作时间的不同,以获得选择性。
五、结语
现代科技的迅猛发展,促使民用建筑向电气化、信息化方向发展,将为人们提供优美、舒适的工作环境和生活环境,这就要求民用建筑的配电系统更安全、更可靠、更经济合理。合理选择配电设计的容量,不仅能降低供电企业的运行成本,而且符合国家节能降耗要求,有利于社会经济的可持续发展。
参考文献:
[1]陈一才,高层建筑电气设计手册,中国建筑工业出版社,1990.
[2]民用建筑电气设计规范,JGJ/TI6-2008.
[3]低压配电设计规范[S].GB50054-95.
[4]供配电系统设计规范[S].GB50052-95.