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谈民用建筑电气计算与变压器选型

2019/11/19 阅读:

[摘要]电气负荷计算是民用电气设计的基础,关系到供配电系统的选择、电气设备及变压器的选型。民用建筑种类众多,用电设备千差万别,不同建筑都有各自的负荷特点,虽然各种设计手册和设计规范对负荷计算有一定的介绍,但是在实际工作中,负荷计算需要综合考虑,认真细致,才能使计算结果与实际用电负荷尽可能接近,既满足使用及规范要求,又不至于设计冗余过大,浪费资源。

[关键词]民用建筑;电气负荷计算;变压器选型

1住宅建筑

住宅建筑是民用建筑电气设计最常见建筑类型,但因为各地气候状况、生活习惯及各地供电公司要求不同,负荷计算也有所差别。对于住宅建筑的负荷计算,方案设计阶段可采用单位面积负荷密度法,一般按15W~50W/m2考虑用电负荷。根据住宅的用电性质,如住宅户数较多,户型大、有集中采暖、采用天然气烹饪,小区的单位面积负荷密度可采用较小数值;如住宅户数较少、户型小、需用空调采暖、用电烹饪,小区的单位面积负荷可采用较大数值。例1如某住宅小区以纯住宅为主,辅以物业用房,总建筑面积20万平方米,方案阶段需估算小区的总计算用电负荷为多少?计算结果仅供参考:Sjs=P´e•S/1000/cosφ=35×200000/1000/0.9=7777.8kVA。Sjs——计算视在功率kVA;P´e——单位面积负荷密度,取35W/m2。S——建筑面积m2;cosφ——补偿后功率因数,取0.9。施工图阶段住宅建筑负荷计算可采用单位指标法与需要系数法相结合的算法,可根据《住宅建筑电气设计规范》及当地地方要求按面积大小确定每套住宅的用电负荷,如笔者所在河南,根据《河南省城镇新建住宅项目电力设施建设和管理办法》的要求:建筑面积90平方米及以下的住宅,基本配置容量每户6kW;建筑面积90平方米以上、120平方米及以下的住宅,基本配置容量每户8kW;建筑面积120平方米以上、160平方米及以下的住宅,基本配置容量每户10kW;建筑面积160平方米以上的住宅,基本配置容量每户12kW;超200平方米以上按实际需求配置容量。另根据《河南省城镇住宅电力设施建设技术规范》要求,住宅小区应专设住宅变压器供住宅用电,公共照明、物业、车库、消防用电需另设公共变压器供电,住宅变压器容量不应大于800kVA。在确定好每套住宅的用电负荷后,然后确定住宅建筑的需要系数,需要注意的是,需要系数是一个经验值,是一个区间范围,设计人员应根据住宅套数、户型大小、当地气候条件、生活习惯等,合理的选择需要系数。一般来说,住宅套越多,需要系数越小;住宅户型越大,需要系数越小。例2如某住宅楼共三个单元,每单元每层三户,共33层,总共297户,计算本楼总计算功率,并确定变压器容量。计算结果仅供参考:Pjs=Pe•A•Kx=8×297×0.4=950.4kWSe=Pjs/cosφ/K1=950.4/0.9/0.85=1242.4kVA本住宅楼可以选择1台1250kVA变压器或2台630kVA变压器。Pjs——计算有功功率kW;Pe——每户用电负荷,取8kW;Kx——住宅建筑用电负荷需要系数;cosφ——补偿后功率因数,取0.9;Se——变压器容量kVA;K1——变压器负荷率85%。在这里本人就地方规范规定的住宅变压器容量不应大于800kVA的要求谈一下个人意见,规范对住宅变压器设定一个最大容量,本意是控制单台变压器供电范围,减少低压供电距离,以达到节能的和节约低压的电缆的目的。但是实际工作中,随着住宅楼层数越来越多,户型越来越小,单栋楼住宅总数越来越多,导致单栋住宅楼的计算负荷越来越大。如上例,单栋住宅楼变压器计算容量为1242.4kVA,本可以设一台1250kVA变压器,如按照变压器不大于800kVA的要求,本栋住宅楼需设置2台630kVA变压器,2台变压器为一栋住宅楼供电并不能减少低压供电距离,而2台变压器比1台变压器会增加更多的高低压进出线设备,增加更多的投资。同时根据户数越多需要系数越小的原则,1250kVA变压器给300户住宅供电,需要系数Kx可取0.4;630kVA变压器给150户住宅供电,需要系数Kx取0.43,实际计算结果会导致2台630变压器能供电的户数比1台1250kVA变压器供电的户数少。个人认为,地方对住宅变压器最大容量不宜强制性规定,应给电气设计人员更多的设计自主权,才能根据不同的建筑设计出更合理经济的供电方案。

2公共建筑

公共建筑种类繁多,包括办公、商业、酒店、教育、体育、医疗、车库等各类民用建筑,每种不同的建筑用电特性也有不同,在进行负荷计算是应考虑不同建筑的用电特点。在方案阶段公共建筑的用电负荷计算也可采用单位面积负荷密度法。如果某工程包括不同的建筑类型,可对各建筑类型分别计算,然后算出总用电负荷。就本例来说,学校的教学楼、办公楼、宿舍一般不会同时达到最大用电负荷,所以多个单体用电负荷相加后需要乘以一个同时系数,同时系数是一个经验值,没有固定大小,需要设计者根据不同的工程用电特点选择合理的数值,如学校这类工程可以选择较小的同时系数,而商业、医院工程则可以选择较大的同时系数。施工图阶段的公共建筑负荷计算,可采用需要系数法,由供电系统末端向始端方向进行负荷计算,先计算末端配电箱的设备功率及计算负荷,根据末端配电箱计算结果确定总配电箱到末端配电箱出线回路断路器的过流及短路保护整定值及电缆选型;然后计算总配电箱的设备功率及计算负荷,因末端配电箱和总配电箱供电范围和设备数量是不同的,所以采用的需要系数也不同,常规来说,末端配电箱需要系数较大,总配电箱需要系数较小。根据各总配电箱的负荷计算结果确定变电所低压柜至总配电箱的出线回路断路器整定值及电缆型号,同时根据各总配电箱的用电负荷总和确定变压器容量。上表是某大型商业综合体的其中两台公共变压器选型表,其他公共建筑的变压器均可参考此表进行负荷计算和变压器选型,如果一台变压器既有消防负荷又有非消防负荷,变压器的容量应能满足非消防负荷及平时仍运行的消防负荷(如消防电梯、疏散指示照明)的供电要求,同时变压器容量也应能满足火灾时消防负荷的供电要求。

3结语

民用建筑的负荷计算及变压器选型就介绍到这里,由于篇幅有限,仅仅对民用建筑负荷计算的共性问题进行介绍和探讨。鉴于笔者个人水平有限,文中难免有疏漏和争议之处,欢迎专家和同行批评指正。

【参考文献】

[1]刘屏周.工业与民用供配电设计手册(第四版)[M].北京:中国电力出版社,2016.

[2]JGJ242-2011,住宅建筑电气设计规范[S].

[3]全国民用建筑工程设计技术措施电气(2009年版)[M].北京:中国计划出版社,2009.

作者:陈鹏 单位:中赟国际工程有限公司

谈民用建筑电气计算与变压器选型

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