夏热冬暖地区高校建筑用电负荷特点分析

温金保

（广东水利电力职业技术学院，广东 广州 510000）

0 引言

某高校位于夏热冬暖地区，学校近年来不断扩大招生规模，为满足学生的住宿、实训等需求，需建设一批新项目，并扩建供配电系统。

为了使扩建的电力系统既能满足使用要求，又不造成浪费，电力增容适量，对现有的建筑用电情况、变压器配置、负载率等进行了相应的研究。

1 用电情况与气温的相关性

某高校从化校区建筑分为A、B、C、D四个区，A区主要为教学实训楼、图书馆、办公楼；B区主要为学生宿舍、食堂、体育馆；C区为教工宿舍楼；D区为未建区域，主要有学生宿舍、综合实训楼、学生活动中心。已建成建筑共计273 565.5 m2，报装容量9 490 kVA，在教学楼设专用开关房（总高压室），教学楼专用开关房连接至各专变房或综合房：行政办公楼综合房（1×800 kVA）、教学楼专用综合房（1×800 kVA）、图书馆专变房（1×630+1×500 kVA）、系楼综合房（1×1 000 kVA）、实训楼专变房（1×1 000 kVA）、教工宿舍专变房（1×630+1×630 kVA）、学生宿舍专变房（1×1 250+1×1 250+1×1 000 kVA）；设有高压计量母表1套（CT变比为750/5、0.2S，PT变比为10 kV/100 V、0.2），综合倍率15 000。供电情况如表1所示，总用电量如表2所示。

表1 已建成楼房供电情况

表2 总用电量情况

从化校区2018、2019年各月份用电情况如图1所示。

从表中可以看出，2018、2019年在每年2月、8月的学生假期，学校用电量明显减少。5月和6月对比3月和4月、9月和10月对比11月和12月，用电量明显较高，说明在5、6、9、10这四个月空调使用率高，空调用电占总用电量比值较大，用电量与气温相关。新建校园建筑计算负荷时，要充分考虑空调负荷。

2 变压器负载率情况

2018、2019年每天用电情况如图2、图3所示，每年6月、9月的某些天用电达到高峰。2018年，单日用电峰值有6月20日50 400 kW·h、9月20日50 100 kW·h；2019年，单日用电峰值有6月20日55 350 kW·h、9月17日57 000 kW·h。另外，从单日用电量也可以看出，寒暑假时用电特别少。

为研究变压器的负载情况，选取2019年3、6、9、12这四个月用电量最大的一天数据进行分析，每小时读取一次数据，00：00至24：00每小时用电量情况如图4所示（倍率1 500）。

研究6月20日、9月17日用电情况，每15 min读取一次数据，如图5所示（倍率15 000）。

9月17日12：30—13：30达用电高峰，每15 min用电900 kW·h。根据总高压室数据，正向有功总3 600 kW·h，正向无功总450 kvar·h；视在功率3 628 kVA；总供电容量为9 490 kVA。

计算变压器的负载率情况：

式中：S为负荷容量（kVA）；Se为变压器额定容量（kVA）；β为负荷率。

代入数据，可得各变压器平均负载率最大值为38.23%，负载率低。

3 低负载率原因分析

3.1 参数取值偏大

高校建筑用电负荷指标参考《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019），但目前仍存在以下问题：

（1）指标范围较大，设计参考模糊[1]，如高等院校的变压器容量指标在30～60 VA/m2；

（2）未区分不同类型建筑（如教学楼、实验楼、宿舍、食堂等）的负荷指标。

《教育建筑电气设计规范》（JGJ 310—2013）给出了不设空调的教育建筑的单位面积用电指标，但也是一个范围较大的指标，需要系数凭经验取值。在实际设计时，系数取值往往偏大，以某建筑为例，该建筑的用电负荷情况如表3所示，年电耗估算情况如表4所示，计算视在功率767.8 kVA，配置一台1 000 kVA的变压器。

表3 某建筑用电负荷计算

表4 某建筑年电耗估算表

读取该建筑用电数据如图6所示。

据统计，实训楼在设计阶段估算的年用电量为124.56万kW·h，而实际用电2018年为42.67万kW·h，是估算值的34.26%；2019年用电为52.1万kW·h，为估算值的41.83%。

为合理计算高校建筑负荷，应注意以下几点：

（1）间歇性短时工作制的用电设备功率可以换算为以25%容量持续运行的用电设备功率[2]；

（2）以非消防用电设备需求选择变压器容量时，应将消防负荷中平时使用的部分考虑在内；

（3）变压器在为不同性质建筑供电时，应基于负荷的错峰使用，仔细计算分时负荷状态，结合照明负荷、空调负荷的分项需要系数等，最大限度考量需要系数的合理性。

根据文献[2]的研究结论，选择变压器容量时，变压器的视在功率大于所带全部负荷的计算负荷视在功率即可，称之为“计算负荷峰值选择法”。

式中：SB为变压器容量（kVA）；Szjs为准确计算负荷（kW）。

3.2 供电配置不合理

以学生宿舍为例，学生宿舍配置1台1 000 kVA、2台1 250 kVA变压器，如表5所示。

表5 学生宿舍供电情况

3号专变仅负载912台1.5匹空调，空调一般在5月—10月使用，其他月份3号专变空载，1号变压器负载较大，1号和3号变压器的负载配置不合理。

4 结论和建议

在设计高校供配电系统时，《教育建筑电气设计规范》仅做参考，计算空调负荷要充分考虑气候特点，办公楼、教学楼、学生宿舍、实训楼等负荷的计算，要充分考察相同类型、相同功能建筑的用电情况，使负荷密度、需要系数的取值更加合理。