高等职业院校校园电网设计与规划

叶剑锋 孙新军

摘 要：随着高等职业教育事业的发展， 每年的招生人数不断地增加。教学规模不断地扩大，必然导致用电需求不断增加。在对新疆交通职业技术学院用电需求调查的基础上，对现状进行分析，结合学院中长期发展规划，提出设计方案，并对电缆敷设、校园亮化、智能管理系统进行探讨，提出原有校区电网改造思路。高等职业院校属于人口密集区域，供电的可靠性关系正常教学秩序的开展。同时，职业教育随着社会的认可度不断增加而组建取得相应的社会地位，招生规模不断扩大，国家投入不断加大，实验实训条件等建设对电能的需求量也相应在迅速增加。

关键词：校园电网负荷计算 线缆 敷设 自动化

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（a）-0098-02

原有供电设备和思路已经满足不了教学的改革和规模扩张，在各大院校不断在进行新校区的建设，存在大量的资源浪费，如何有效利用院校校区进行改造是重要课题，电网的改造是其中重要的子课题。

1 设计背景

1.1 校园电网存在的问题

目前各大院校老校区的电网多少存在各种问题，如：线路老化、敷设简易、缺乏规划、变压器设置不尽科学等问题。以新疆交通职业技术学院为例，地形区域呈正方形，由于历史原因，校园中路将学院分割成两个相对独立的供电网络。变压器设置在环校路边缘，现由于实训室用电需求呈现爆发式增长，电网故障越来越多，无法适应发展需求。

1.2 设计需求分析

随着近几年的学院基础建设项目的进一步完善，以及近几年来国家对低压供配电、建筑电气等方面的规范的更新和调整，供电系统中存在一些不符合国家规范要求和存在供电安全隐患的地方，需要对学校的供电系统进行改造。形成如下需求分析：

（1）目前，设置有1个高压开闭站、6台变压器：①800kVA②500kVA ③315kVA④250kVA⑤250kVA⑥ 250kVA，总容量2365kVA。含培训楼、12号公寓、水井三个进线，同为米东区电网供电。变压器设置为发射式，未形成环形设置。

（2）假期未能根据高校的负荷特征对学校的负荷具有季节性变化的特点进行分区供电，无形中增大了学校的的电费支出和资源浪费，为达到节能降耗，降低电费支出的目的需要对原有供电系统进行改造设计

（3）学院对角线长度均达1000m，面积855亩，建筑面积16万m2，中长期发展规划20万m2，容纳在校生人数13000余人。以职业教育为龙头，理实一体实训室建设为导向，全面完善实验实训条

（4）学校原有变压器设置在校园边缘，致使校园内部分线路供电过长，压降过大，且在供电线路中使用了大量铝导线，供电质量较差，常常发生欠压跳闸现在，严重影响在院员工和学生正常工作与生活。

（5）学校原有供电系统未实现电力自动检测和调度，发生意外的停电事故后，系统检修难度大。

2 设计方案

2.1 负荷中心

变电所的位置应尽量接近学院的负荷中心。负荷中心的确定一般将变电所设置在距离单机功率最大或单体建筑负荷最大的附近，电缆的选择按电缆载流量进行选择，并根据电缆的电压损失对电缆供电线路长度和电缆的型号进行检验。通常采用380V供电的经济半径为350m左右。在学校平面图的左下侧作一个直角坐标，测出学校各用电负荷到负荷中心点的坐标位置，例如教學楼为、宿舍楼为等：

，

同理可得得的负荷中心的坐标为（5.1，3.1）。在学院负荷中心的计算中，结论为负荷中心在5号学生公寓南面，即老年活动中心所处位置。

2.2 用电需求分析

计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。前一种方法比较简便，在设计单位的使用最为普遍。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。设计取用电指标65W/m2*50%，需用系数学校为0.5～0.7。根据实际用电情况选定需用系数平均数为0.5。计算负荷测算如下：

计算负荷（PJ）=建筑面积*用电指标：计算负荷（PJ）=200000*65*50%=6500 kW。

此外同期系数的选定：计算负荷小于10000kW为8～0.9，计算负荷为 5000～10000kW为0.85，计算负荷大于10000kW为0.8。学院实际用电负荷（计算负荷）为6500kW，因计算负荷位于5000～10000kW，主干线的同期系数取0.85，根据电力部门规定供配电平均功率因数是不低于0.9，各变电站0.4KV母线上设置静电电容器作为无功功率的补偿装置。实际负荷测算如下：

实际负荷=计算负荷*需用系数*同期系数*功率因数（取0.9）=6500*0.5*0.85/0.9=3069kVA

取变压器的经济运行系数为0.6，变电所配电变压器容量计算的同期系数取0.9。变压器总容量如下：

配电变压器总容量=实际负荷*同期系数/变压器的经济运行系数=3069*0.9/0.6=4603kVA。

2.3 变压器设置

（1）容量选择

利用现有1个高压开闭站，扩充6台变压器，总容量4600kVA①800kVA②1000kVA③800kVA④250kVA ⑤1500kVA⑥250kVA。变压器位置根据区域功能不同而进行重新设置。主要变更如下：①动力中心根据2.1计算结果，将234号变压器设置在老年活动中心，进行环形联接，在并对场地进行改造，符合消防需求。形成季节性用电区域，在放假时启动二号变压器即可。②拆除原有培训楼旁的500KVA，将1-10号变压器挂接到1号变压器。形成常用电区域。如图1所示。

（2）配电方式

现有的配电方式主要有放射式、树干式和环形三种，原有供电采用树干式的配电网络，而与此对应的是环网能简化配电网线路，为重要负荷提供两个电源，故障容易查。同辐射形供电相比，节约资金。因此，受到了广泛的应用，建议采用10kV中压双回路二级负荷供电。根据图1所示，容易形成局部的环形设置。

（3）电力电缆线路及敷设方式

规划中，电缆线路需要进行系统化改造，学院目前仍有三条线路为架空线路，根据长期发展要求，所有架空线缆均不予保留，总长度约150m。在施工过程中，需要考虑长期发展及供电范围，预设线缆容量。同时采用铜芯并且为铠装的电缆进行地埋敷设，在设计标准的基础上加大线缆半径。

未来5年内的实训中心需要根据单个实训室和总体用电指标计算，在施工深度上要达到冰冻层一下，跨过环校公路和人行通道时，必须穿钢管保护，同时满足如下要求：伸出路基1m，距热力管2.0m，若存在交叉现象，距离保证0.5m以上，距水管平行不小于1.0m，存在交叉现象，不少于0.5m。

（4）路灯及景观

校园内路灯设计数量不能够满足实际需求，现有路灯112盏，照度估算值仅为28LX，仅为标准的50%。为增加校园道路的亮度，同时又能满足节能需求，因此，除校园主干道路外，辅路及人行通道均采用一侧布设路灯，主干道路上采用道路灯，高度4.5～5m之间，间距根据路面宽度进行20～30m范围进行选择，辅助道路用庭院灯，高度3m，相隔20m左右，同时对教学区、生活区、实训区等不同功能区域进行分区控制，设置合理供电时间，达到节约能源目标。照明末端电压偏差为10%以内，人行通道可扩宽选择面。

3 集中控制系统

为保证供电系统的正常运作和集中管理，建立遥测、遥信、遥控、遥调的“四遥”系统。把动力中心及各个终端的现场情况，包括场景、温度、湿度等信息集中到电力监控中心，并在监控中心与终端用电单位建立语音联接，便于管理和指挥排除故障。当发生突发事件时，系统可迅速升级为一个分布的指挥中心，帮助学院统一调度和管理，实现无人值守和供电可靠，提升信息化管理水平。主要实现功能如图2所示。

4 结语

高等职业教育的主要特色是培养技术应用型人才，需要大量建设实验实训室，这对原有校园的供电保障来说是一个考验，除了对现有的电网电路进行改造，更需要对智能控制系统的建设，加大对电力管理队伍的建设，同时，新能源的发展也为校园电网的改造提供新思路。因此，供电中心提高管理和技术水平，确保教学改革正常开展，适应高等职业教育的发展是当前面临的重要课题。

参考文献

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