城市住宅小區箱式變電站變壓器容量的優選與經濟運行

摘 要：城市建設的快速發展，住宅小區普遍使用箱式變電站（簡稱箱變）供電，由于住宅用電容量不容易確定，對于箱變內配電變壓器的容量，多根據經驗或簡單地根據住宅設計容量選擇，有很大的隨意性和片面性，如果變壓器容量選擇過大，將增加設備投資，增加變損（鐵損）；反之，變壓器容量選擇過小，不僅縮短變壓器的使用壽命，限制用電負荷發展，危害系統安全，且亦大幅度增加變損（銅損）。

關鍵詞：住宅小區；箱式變電站；變壓器；容量

中圖分類號：TM714；TM406 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 20-0000-01

怎樣客觀地確定住宅小區的計算用電負荷，怎樣科學地確定配變的經濟運行負荷，是擺在我們面前亟待解決的問題。

一、住宅小區用電容量計算

住宅小區居民用電總計算負荷按下式計算：P總=K1K2ΣPi ；其中：P總——總計算負荷；K1——用戶用電負荷需用系數；K2——小區用電負荷同時使用系數；Pi——每戶的設計用電容量。

（一）K1的確定。根據《民用建筑電氣設計規范JGJ/T16-92》規定，每戶用電負荷需要系數K1為0.30～0.50，一般近期可取0.30，遠景可取0.50。

（二）K2的確定。根據《小康住宅電氣設計》中設計導則規定，小區用電負荷同時使用系數K2可通過下表選取。

（三）每戶設計容量Pi的確定。按《住宅設計規范GB50096-1999》規定，民用住宅每戶按4kw用電容量設計，但根據目前實際用電水平和發展潛力，該容量只能作為近期用電容量考慮，遠景（50年）用電容量應根據樓房建筑面積、用途及消費層次而有所不同，特別是近年來，電能作為一種環保、高效的能源，越來越得到廣泛應用，各類家用電器大幅增加，電能正擴展到家庭供熱、制冷等用途中。建議住宅建筑面積在80平方米以下的按4kW設計，80平方米—120平方米的按6kW設計，120平方米及以上超大面積（如越層樓房等）的可按8kW或根據用戶需要設計。

另外，遠景用電容量可按單位建筑面積的方法估算（根據吉林省電力有限公司《中低壓配電網建設與改造設計技術規范》），在考慮需用系數、同時使用系數的前提下，一般住宅按30～40w/m2計算。

二、確定變壓器的最佳經濟運行區

為了使變壓器容量選擇合理，必須確定變壓器的最佳運行區，求得變壓器在均衡負載時，處于高效區內運行，為合理地選用變壓器提供科學的理論根據。

（一）變壓器有功功率、損耗率、效率的計算

判定變壓器理想運行區，求效率 對負載系數的導數，并令其等于0，最大效率是： =0的一點，要使效率最大，必須使分母最小，即對分母求導數，則：β= ，Pk=β2Pd，由此可知，變壓器的空載損耗等于短路損耗時，變壓器運行中的損耗最低，而效率最高，此時負載系數是變壓器運行中的最佳理想負載系數，由于變壓器結構在設計，制造時Pd>>Pk，所以β<1，當β=0.5時是變壓器的理論最佳負載系數，而最高效率在負荷率β=0.4～0.6之間。

由以上分析應從經濟效益、投資、降低損耗和提高效率考慮變壓器的容量選擇，確定其最佳運行為0.5≤β≤0.75。在選用變壓器時應避免低負荷率區β<0.5及高負荷率區β>0.8運行，考慮經濟投資因素，一般選用負荷率在0.60-0.80為宜，一般住宅小區可選β=0.70。

（二）提高負荷功率因數可增強變壓器供電能力

無功功率消耗增大，必將導致電流增大，使供電系統及變壓器容量增大，并且增大供電系統和變壓器的功率損耗，在負荷電流不變的條件下，減少無功電流，則使總電流也隨之減少，因此采取措施補償用電設備消耗的無功功率，可改善功率因數，提高供電能力。這就要求箱式變電站，低壓側要裝設電力電容器和自動投切裝置，對于住宅小區電容器的總容量可按總視在功率的30%確定。

三、綜合計算公式

如何兼顧近期和遠景用電容量，做到安全經濟運行呢，可采用如下方案：即箱式變電站內裝設二臺250kVA變壓器，總容量500kVA，在近期一臺變壓器運行一臺備用，待用電負荷需要時兩臺變壓器并列運行（備用變壓器運行前應做電氣試驗），既可以降低變壓器的運行損耗，提高小區供電可靠性和供電能力，又可避免用戶二次投資。對供用電雙方都有利。

建筑行業講百年大計，質量第一，住宅小區箱變變壓器容量的確定，是小區供電方案質量的關鍵。希望能通過這方面問題的探討，規范住宅電源建設，為構建小康和諧社會服務。

參考文獻：

[1]牛莉莉.箱式變電站在小區供電中的應用分析[J].科學之友，2011（12）.