6. 如何确定变电站数量?
设置变电站需要考虑变电站容量、半径、地方要求、单台变压器最大容量和每个站最大台数等。
如果负荷为10000kW,如何确定变电站,选择几台多大容量的变压器?实际设计中并不是这么简单,需要结合各地实际来考虑,各地标准之间存在差异,有时差距还比较大,所以以上条件所能确定的结果不是确定的值。假设10000kW是计算负荷,但电气负荷分配不是简单的数学上的加减乘除。计算负荷10000kW不一定等于5000kW乘以2,与1000kW乘以10可能差得更远。同时需要考虑消防负荷,一、二级负荷,负荷率,变电站数量、容量、供电半径等因素。
一般低压供电半径不宜超过200~250m,各地执行尺度不同,有的地方严格执行,有的地方比较宽松。单台变压器最大容量和每个站变压器最多数量各地也不同。无明确要求的地域可以根据实际,选择2000~2500kV·A的变压器。如天津,公用变压器单台容量一般不超过800kV·A,个别情况下不超过1000kV·A,每个站不超过4台,专用变压器要求低一些。江苏对变电站的要求与天津接近,但住宅指标比天津高。
变压器单台容量与数量,需要结合负荷计算来确定。
例如住宅,每单元30户(系数可以取0.6),每栋楼60户(系数可以取0.5),变压器240户(系数可以取0.4)。系数是根据实际的户数来选择的。
住宅建筑采用表6中的用电负荷量进行单位指标法计算时,还应结合实际工程情况乘以需要系数。住宅建筑用电负荷需要系数的取值可参见表9。
表10中的需要系数值给出一个范围,供设计人员参考使用。住宅建筑因受地理环境、居住人群、生活习惯、入住率等因素影响,需要系数很难是一个固定值,设计人员取值时应考虑当地实际工程状况。
表9 住宅建筑用电负荷需要系数选择表
注:1. 表中通用值是目前采用的住宅需用系数值,推荐值是为计算方便而提出的,仅供参考。
2. 住宅的公用照明及公用电力负荷需要系数,一般可按0.8选取。
典型实例:变压器选择,共计900户,三相配电系数为0.26,每户取6kW,计算负荷为900×6×0.26kW=1404kW,按功率因数为0.9,负荷率不宜超过85%来考虑,则变压器容量选择1404/0.9/0.85kV·A=1835kV·A,取2000kV·A。
如果是一台变压器,选择2000kV·A的变压器没有问题。但是有些地区对单台最大容量有限制(例如,天津公用变压器单台变量不允许超过1000kV·A,每个变配电室最多设置4台变压器),此时只能选择两台变压器,那么选择多大容量?两台1000kV·A?注意此时2000kV·A不一定等于两个1000kV·A,应该说是大于或等于。
如果选择两台变压器,则每台变压器带450户,需要系数为0.30~0.40。可取0.35或0.40。以0.35来计算,计算负荷为450×6×0.35kW=945kW,按功率因数为0.9,负荷率不宜超过85%来考虑,则变压器容量选择945/0.9/0.85kV·A=1235kV·A,取1250kV·A。当要求最大单台容量不超过1600kV·A时,900户住宅需要选择两台1250kV·A变压器。当要求最大单台容量不超过1000kV·A时,900户住宅需要选择两台1250kV·A变压器,已经大于1000kV·A,不符合要求,需要三台变压器。
若选择三台变压器,则每台变压器带300户(查表10,75~300户需要系数取0.40~0.45,户数是上限,则需要系数就取下限),需要系数取0.40,计算负荷为300×6×0.40kW=720kW,按功率因数为0.9,负荷率不宜超过85%来考虑,则变压器容量选择720/0.9/0.85kV·A=941kV·A,取1000kV·A。
通过以上计算可知,900户住宅按三相配电,每户负荷为6kW,变压器计算和选择根据最大单台容量不同要求有这样几种结果:1台2000kV·A,2台1250kV·A,3台1000kV·A。注意:如果先按900户计算出2000kV·A,然后选择两台2×1000kV·A或者四台4×500kV·A是错误的,因为需要系数不同。
以上只是基本原理和基本方法介绍,实际中同样100m2住宅,江苏、上海等地指标高,高的达到低的2~3倍,同时变压器系数也有要求,往往不允许太低,一般各地要求不允许低于0.45(各地有一定差异,有的地方要求高一些),这样变压器总容量就会大很多。
仍然按上面例子的基本条件来计算,10万m2小区,共计900户,按一户100m2计算。如按某地指标,每户负荷为12kW,变压器系数最小取0.5,单台变压器最大容量为800kV·A,单个变电站最多四台变压器。
计算容量为900×12×0.5/0.9kV·A=6000kV·A,考虑负荷率不超过85%,计算容量为6000/85%kV·A=7058kV·A,单台变压器最大容量为800kV·A,则选择7058/800台=8.8台变压器。如此来看,2个变电站最多8台800kV·A变压器,还不够,至少需要3个站。
而在某地无明确要求,允许用2000kV·A变压器,指标按规范要求,10万m2小区,一台2000kV·A变压器就够了,20万m2,两台也就够了,从容量角度考虑只需设置一个变电站。供电半径有的地方也不严格。由此可见,各地差异极大,实际项目中必须结合当地要求来设计。
对于住宅项目,地方性极强。如40万m2小区,有的地方1~2个变电站即可,有的地方需8~10个变电站。
对于公建项目,电力公司只管高压部分,所以低压部分极少限制。一般对变压器容量限制较小,对供电半径要求也低,因此设计时更加灵活,更能体现设计水平。用电指标、负荷计算、变压器容量计算和选择、开关导线选择、变电站面积、变电站层高和排布等都比较灵活但不失通用规律,地方差异较小。