变电所在电气设计中的位置确定分析

张玉红　梁　岩

（吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院，长春 130118）

变电所在电气设计中的位置确定分析

张玉红梁岩

（吉林建筑大学 电气与电子信息工程学院，长春 130118）

本文介绍电气节能设计中变电所位置确定的方法。采用确定整个建筑负荷中心的方法来确定变电所的位置。

变电所 负荷计算 负荷中心

引言

随着现代科技的发展，照明的相关配套也随之科技化、现代化。在电气节能中，电器设计至关重要。只有设计充分节能，才能在施工和应用中做到更好的节能效果。在节能设计中，设计人员应该充分利用自然因素、建筑布局、电气智能控制系统，以保证供配电系统安全可靠经济合理地运行；在建筑电气设计中，要对负荷进行正确计算，确保系统所选设备容量合理。

1　变电所

变电所就是指改变电压的场所与地方。这里，要对电流进行控制、电压进行调整、输电线路进行保护，以保证电能的质量和设备运行的安全。由于建筑用电设备不集中，用电量不等，因此要使变电所和用户之间的线路既节省投资又能经济运行，变电所位置确定就成为电气节能减排设计中的一个重要问题。

2　负荷计算

为保证供电系统的安全运行和合理预算，需要对负荷进行正确计算，以掌握设备容量和经济支出的合理性。负荷计算需要求出计算电流、有功计算负荷、无功计算负荷。负荷计算的方法有需用系数法、二项式系数法、利用系数法、单位面积功率法，这里主要研究需用系数法。需用系数法计算较简单，即通过调整系数使负荷计算数据更加精准，误差更小。

2.1用电设备组的计算负荷

根据设备容量Pe，可计算设备的计算负荷：

式中，KX为设备组的需要系数；Pe为设备容量（kW）；ϑ为用电设备功率因数角；U为线电压（V）；Ic为计算电流（A）。

上述公式适用于计算三相电力设备组的负荷，公式计算电流（2）特别重要。因为，目前的计算电流是选择开关和导线容量的重要依据。

2.2需用系数法

此法的计算比较简单，用设备功率与需用系数相乘就可得到计算负荷。但是，需用系数的确定至关重要。

2.2.1需用系数

现在使用的各种设计手册中需用系数可查，但表中描述很笼统不细致，存在不合理的一些数据。在户数区间中存在误差，如表中95到100户，需用系数都取0.4到0.5之间，100户以上就取0.4以下。

举例计算如下：设100户系数为0.4，95户系数为0.43，每户安装容量为4kW，于是

从结果可以看出，误差比较大，明显不合理。所以，要重新修正需用系数。

2.1.2确定调整系数

假设N为3的倍数且N≥9。因KN＞KN-1×[（N-1）/N]，故KN-2＞KN-3×[（N-3）/（N-2）]。

根据前面假定，可知：KN-2=KN-1=KN

所以，KN＞KN-3×[（N-3）/（N-2）]

因（N-1）/N恒大于（N-3）/（N-2），故不妨令KN=KN-3×[（N-1）/N]，即调整系数为（N-1）/N。

举例说明：

当N=7、8、9时，K1=K0×（9-1）/9=8/9

当N=10、11、12时，K2=K1×（12-1）/12=（8/9）×（11/12）……

根据以上数据，结合实际用电需求，对各个办公楼进行负荷计算，用以确定变电所位置和变压器的选用。

表1　1-9号建筑物负荷计算结果

3　负荷中心

电力负荷中心是各种电气设备使用比较聚集的地区。负荷中心在变电所选址时有着重要的参考数据，从数据可以了解负荷的大体分布情况，并且可以在输电线路上做到最短，以达到经济运行。变电所的位置靠近负荷中心，所以要通过计算获得负荷中心。

3.1确定负荷中心的方法[1]

确定负荷中心主要有三种方法：负荷电能矩法、负荷功率矩法和负荷知识图法。本文中选用负荷功率法计算负荷中心确定变电所的位置。

3.2.1 负荷功率矩法

这里选择一个学校的校园建筑方案来计算它的负载中心。选取底部和左边作为直角坐标x轴和y轴，并标注教学楼和宿舍区的负荷点坐标，如图1所示。例如：P1（X1,Y1），P2（X-2,Y2），P3（X3,Y3）等。设学校的负荷中心在P（x,y），P为P1+P2+……=∑Pi。各楼在图1中的坐标分别为：P（12.5，9.1），P2（7.2，9.9），P3（3.9，5.9），P4（9.1，2.3），P5（3.7，1.7），P6（1.6，3.6），P7（9，6.2），P8（1.8，6.7），P9（1.4，1.7）。

由计算结果可知，学校的负荷中心在图书馆的南侧（4.4，5.1）处，参看图1。这个数据是让设计者掌握变电所的大体位置。实际上，设计中还要考虑周围环境是否方便建设变电所，进出线路是否合理，要与建筑物保持距离等诸多考虑要素。最后，本文的设计建议将变电所建筑在图书馆的东侧靠图书馆距离5m处，形式为附设式。

图1　校园平面直角坐标系

4　结论

变电所的位置选择在设计中是重要的一个环节。通过对建筑物进行负荷计算，设计中可以选择适当的电缆以避免浪费，从而节约经济开销。变电所设立在负荷中心附近可能输入电线路之和不是最短，但是绝对是最经济可行的。

图2　负荷中心坐标x和y的计算结果

[1]刘文祥.负荷中心的确定方法[J].南昌航空工业学院学报，1998，（1）：63-68.

Discussion on the Position Determinat ion of the Electrical Design of the Substation

ZHANG Yuhong, LIANG Yan
(School of Electric&Information Engineering, J ilin J ianzhu

University,Changchun 130118)

This paper introduces the method of determining the position of substation in the design of electrical energy saving. The l ocation of the subst ation is det ermined by the method of determining the load cen ter of the building. F irst of all, to understand the building use and load calculation for each building, to meet the needs of the actual application and to ensure the safety of electricity; secondly, by using the load power method to get the load center, so as to determine the location of the substation.

substation, load calculation, load center