CN109583745A - 一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法，涉及城市电力电缆隧道用电负荷统计技术领域。包括确定负荷的负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η和功率因数根据负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η、功率因数和换算系数计算公式，确定换算系数。城市电力电缆隧道供电系统中四类主要负荷类型包括通风机、潜水排污泵、电子设备和照明设备，其中，通风机、潜水排污泵、电子设备的换算系数的计算公式与照明设备不同，综合考虑城市电力电缆隧道供电系统的运行工况，确定各设备的负荷率、同时率、回路效率和功率因数，可有效提高电力电缆隧道供电系统负荷计算的准确性，提高供电变压器容量选择的合理性，降低成本投入，提高设备有效利用率。
Description
技术领域
本申请涉及城市电力电缆隧道用电负荷统计技术领域，尤其涉及一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法。
背景技术
城市电力电缆隧道供电系统设计中，一般采用变电站站用电设计技术规程中所列的负荷换算系数值。城市电力电缆隧道内的主要用电负荷包括通风设备、排水设备、照明设备及二次线设备等，上述用电设备的负荷特性、备用方式、运行特性、同时特性等均有其独立的特点，与火电厂厂用负荷及变电站站用负荷存在诸多不同。
比如：变电站站用电负荷主要包括动力负荷、电热负荷及照明负荷等。变电站站用动力负荷主要包括主变压器冷却器、消防水泵、空调等，约占动力负荷总容量的70～75％；电热负荷主要包括采暖负荷及配电装置加热负荷，约占站用电总容量10～15％；照明负荷约占站用电总容量10～12％。基于上述负荷构成和负荷特性，《220kV～1000kV变电站站用电设计技术规程》提供的站用电负荷换算系数为：站用动力负荷换算系数取0.85，站用电热负荷换算系数取1，站用照明负荷取1。而城市电力电缆隧道供电系统的主要负荷包括：动力负荷、照明负荷及电子设备负荷。其中动力负荷主要包括通风机、排污泵等，约占总容量的85～90％，照明负荷约占总容量的10～15％，电子设备负荷约占总容量1％。
又如，城市电力电缆隧道内通风机的总容量约占负荷总容量的70％～80％，直接影响超高压电缆线路输送容量的通风机设备在夏季最大运行方式时需全部开启，而在其它季节无运行人员进入时基本不用开启。其运行方式与变电站内主变冷却器设备显然存在较大不一致。
同时，城市电力电缆隧道供电系统的用电设备分散布置在电缆线路全线，分布距离大且分布较均匀，为满足此负荷分布特点，需沿电缆线路路径分区供电，设置多台变压器，但单台容量通常不大，此供电方式也与变电站集中供电方式不同。
综上，城市电力电缆隧道供电系统负荷构成以及负荷特性、供电方式、运行方式等均与变电站站用电负荷存在较大不同，负荷计算采用变电站站用电负荷计算容量换算系数不尽合理，容易造成电缆隧道供电系统负荷统计的偏差，进而造成主设备容量选择的不合理。
发明内容
本申请提供了一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法，以解决在城市电力电缆隧道供电系统设计负荷计算中采用变电站负荷换算系数造成的负荷统计计算不准确、主设备容量选择不合理的问题。
一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法，包括：
确定负荷的负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η和功率因数
根据所述负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η、功率因数和换算系数计算公式，确定换算系数。
可选的，通风机、潜水排污泵设备的所述换算系数公式为：
可选的，通风机换算系数确定中，同时率Kt的取值范围为0.7～0.75或1；负荷率Kf的取值范围为0.75～0.85；回路效率η的取值为0.95；功率因数取值为0.85；通风机的换算系数取值范围为：0.7～0.8或0.9～1。
可选的，潜水排污泵设备换算系数确定中，同时率Kt的取值为0.5；负荷率Kf的取值范围为0.75～0.85；回路效率η的取值为0.9；功率因数取值为0.85；潜水排污泵设备的换算系数取值范围为：0.5～0.6。
可选的，电子设备换算系数确定中，同时率Kt的取值为1；负荷率Kf的取值范围为0.6～0.7；回路效率η的取值为0.95；功率因数取值为0.8；电子设备的换算系数取值范围为：0.8～0.9。
可选的，照明设备的所述换算系数公式为：
其中，α为镇流器及其它附件损耗系数，选用气体放电灯，取值0.2；同时率Kt的取值为0.6；功率因数取值为0.9；照明设备的换算系数取值为0.8。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
与现有技术相比，本申请提供了一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法，包括确定负荷的负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η和功率因数根据负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η、功率因数和换算系数计算公式，确定换算系数。城市电力电缆隧道供电系统中四类主要负荷类型包括通风机、潜水排污泵、电子设备和照明设备，其中，通风机、潜水排污泵、电子设备的换算系数的计算公式与照明设备不同，综合考虑城市电力电缆隧道供电系统的运行工况，确定各设备的负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η和功率因数可有效提高电力电缆隧道供电系统负荷计算的准确性，提高供电变压器容量选择的合理性，降低成本投入，提高设备运行效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法步骤示意图。
具体实施方式
请参考附图1，该图示出了本申请实施例提供的一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法步骤示意。
一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法，包括：
步骤S1：确定负荷的负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η和功率因数
步骤S2：根据负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η、功率因数和换算系数计算公式，确定换算系数。
城市电力电缆隧道内的主要用电负荷包括通风设备、排水设备、照明设备及二次线设备，通风设备主要包括通风机，排水设备主要包括潜水排污泵，照明设备主要包括气体放电灯等，二次线设备主要为各种电子设备、报警器等。其中，城市电力电缆隧道内通风机的总容量约占负荷总容量的70％～80％，直接影响超高压电缆线路输送容量的通风机设备在夏季最大运行方式时需全部开启，而在其它季节无运行人员进入时基本不用开启。
因此，不同于变电站电力系统负荷计算过程中的换算系数，用于城市电力电缆隧道供电系统负荷统计的换算系数，需综合考虑供电系统的运行环境，确定合理的换算系统，提高供电变压器容量选择的合理性，提高设备的有效利用效率。
可选的，通风机、潜水排污泵设备的换算系数公式为：
式中，Kt为同时率；Kf为负荷率；η为回路效率；为功率因数。
可选的，通风机换算系数确定中，同时率Kt的取值范围为0.7～0.75或1；负荷率Kf的取值范围为0.75～0.85；回路效率η的取值为0.95；功率因数取值为0.85；通风机的换算系数取值范围为：0.7～0.8或0.9～1。
经长期调研发现，电力电缆隧道在正常施工、运维期间，一个供电区内同时开启通风机设备数量约占通风机总数的0.7～0.75，即可确定用于通风机计算的换算系数中，同时率Kt取值范围为0.7～0.75；如果在夏季最大运行方式下，需要全部通风机长期运行，则通风机设备的同时率Kt取1。
通风机负荷率Kf按照工业配电设计中生产用通风机常规取值，取0.75～0.85。
通风机功率因数按照工业配电设计中鼠笼式通风机常规取值，取0.85。
通风机的回路效率η按照电信电缆隧道工程供电线路计算器回路损耗后，取0.95。
将通风机的同时率Kt、负荷率Kf、功率因数回路效率η带入通风机的换算系数公式中，可得到通风机的换算系数取值范围为：0.7～0.89或0.9～1。
通风机设备直接影响超高压电力电缆线路输送容量时，其换算系数取0.9～1；通风机设备对超高压电力电缆线路输送容量无直接影响时，其换算系数取0.7～0.8。
可选的，潜水排污泵设备换算系数确定中，同时率Kt的取值为0.5；负荷率Kf的取值范围为0.75～0.85；回路效率η的取值为0.9；功率因数取值为0.85；潜水排污泵设备的换算系数取值范围为：0.5～0.6。
经调研发现，电缆隧道在正常施工、运维期间一个供电区内同时开启潜水排污泵设备数量约占总数的0.5，则潜水排污泵设备的同时率Kt的取值为0.5。
潜水排污泵设备的负荷率Kf按照工业配电设计中生产用水泵常规取值，取0.75～0.85。
潜水排污泵设备的功率因数按照工业配电设计中鼠笼式水泵常规取值，取0.85。
潜水排污泵设备的回路效率η按照典型电缆隧道工程供电线路计算器回路损耗后，取0.9。
将潜水排污泵设备的同时率Kt、负荷率Kf、功率因数回路效率η带入潜水排污泵设备的换算系数公式中，可得到潜水排污泵设备的换算系数取值范围为：0.5～0.6。
可选的，电子设备换算系数确定中，同时率Kt的取值为1；负荷率Kf的取值范围为0.6～0.7；回路效率η的取值为0.95；功率因数的取值为0.8；电子设备的换算系数取值范围为：0.8～0.9。
电缆隧道中的电子设备包括状态监控系统、环境监控系统及火灾自动报警系统等，这些电子设备在正常运行时均需同时运行，因此电子设备的同时率Kt的取值为1。
电子设备的负荷率Kf按照工业级民用配电设计中电子计算机设备的需要系统值进行选取，取0.6～0.7。
电子设备的功率因数按照工业级民用配电设计中电子计算机设备的功率因数值，取0.8。
电子设备的回路效率η按照电信电缆隧道工程供电线路计算器回路损耗后，取0.95.
将电子设备的同时率Kt、负荷率Kf、功率因数回路效率η带入潜水排污泵设备的换算系数公式中，可得到电子设备的换算系数取值范围为：0.8～0.9。
可选的，照明设备的换算系数公式为：
其中，α为镇流器及其它附件损耗系数，选用气体放电灯，取值0.2；同时率Kt的取值为0.6；功率因数的取值为0.9；照明设备的换算系数取值为0.8。
照明负荷按照以下公式进行统计：
式中，SC为总的照明负荷；PA照明安装公路，kW；Kt为同时率；α镇流器即其它附件损耗系数，城市电力电缆隧道中，常用为气体放电灯，α取值0.2；为功率因数。
经调研发现，电缆隧道内照明设备的同时率Kt约为0.6。
照明设备的常规选择为LED等或高校节能荧光灯，因此功率因数的取值为0.9。
因此，根据照明设备的换算系数公式可计算得到，用于照明设备的换算系数K取值为0.8。
以下以一实际超高压电力电缆隧道工程为例具体说明如下：
工程共设置6台10kV专用变压器，一台专用变压器供电范围的主要负荷见下表：
按变电站站用电负荷换算系数数值，一台变压器供电范围的计算负荷：150.85kVA，考虑变压器的负荷率不宜大于70％，专用变压器额定容量需选择：315kVA。
按本申请实施例提供的电缆隧道电负荷统计换算系数确定方法确定的换算系数数值，一台变压器供电范围的计算负荷：135.05kVA，考虑变压器的负荷率不宜大于70％，专用变压器额定容量需选择：200Kva。
额定容量为315kVA的10kV干式变压器造价约为6万元，额定容量为200kVA的10kV干式变压器造价约为5.5万元，即采用本申请实施例提供的换算系数数值计算，每台变压器可节约投资0.5万元，6台干式变压器设备共节约投资约3万元。
以某330kV电缆线路工程为实施例，说明本申请实施例提供的换算系数确定方法确定的换算系数取值，具体的实施方式：
330kV电缆线路隧道路径长度为8.057公里。电缆隧道内主要用电负荷包括：通风机、潜水排污泵、照明灯具、火灾自动报警系统设备、电缆本体及隧道环境监控系统等，用电负荷均匀分布在隧道沿线。根据负荷分布供电系统设计划分为6个供电区域，每个供电区域包括3～4个电缆区段，设置1台10kV专用变压器，一台专用变压器供电范围内的全部用电设备汇总见下表：
采用换算系数法进行负荷计算公式如下：
S′C＝∑KP
式中，S′C为计算负荷，kVA；K为本申请实施例提供的换算系数取值；P为各负荷的计算功率，kW。
按照以上公式进行负荷统计计算汇总见下表：
注：各负荷设备计算容量＝单台额定容量×运行台数×换算系数。
在实际工况中，为保证城市电力电缆隧道供电系统的设计要求，当一台专用变压器供电区供电范围较大时，一般为5～6个区间段，上述通风机、潜水排污泵设备、电子设备、照明设备的换算系数宜取下限值；当一台专用变压器供电范围较小时，一般为3～4区间段，上述通风机、潜水排污泵设备、电子设备、照明设备的换算系数宜取上限值。
其中，电子设备换算系数参照火力发电厂厂用电设计技术规程中电子设备的换算系数值，取0.9。
根据上表计算结果，一台变压器供电范围计算负荷为：137.85kVA。按《电力电缆隧道设计规程》，配电变压器的负荷率不宜大于70％，故所选变压器容量应不小196.9kVA，按照变压器容量参数标准序列，选择额定容量为200kVA的变压器即可。
本申请实施例提供的电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法确定的换算系数，能够合理确定设备容量，提高城市电力电缆隧道供电系统负荷计算的准确性，提高供电变压器容量选择的合理性。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种电缆隧道电负荷统计换算系数的确定方法，其特征在于，包括：
确定负荷的负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η和功率因数
根据所述负荷率Kf、同时率Kt、回路效率η、功率因数和换算系数计算公式，确定换算系数。
2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，通风机、潜水排污泵设备的所述换算系数公式为：
3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，通风机换算系数确定中，同时率Kt的取值范围为0.7～0.75或1；负荷率Kf的取值范围为0.75～0.85；回路效率η的取值为0.95；功率因数取值为0.85；通风机的换算系数取值范围为：0.7～0.8或0.9～1。
4.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，潜水排污泵设备换算系数确定中，同时率Kt的取值为0.5；负荷率Kf的取值范围为0.75～0.85；回路效率η的取值为0.9；功率因数取值为0.85；潜水排污泵设备的换算系数取值范围为：0.5～0.6。
5.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，电子设备换算系数确定中，同时率Kt的取值为1；负荷率Kf的取值范围为0.6～0.7；回路效率η的取值为0.95；功率因数取值为0.8；电子设备的换算系数取值范围为：0.8～0.9。
6.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，照明设备的所述换算系数公式为：
其中，α为镇流器及其它附件损耗系数，选用气体放电灯，取值0.2；同时率Kt的取值为0.6；功率因数取值为0.9；照明设备的换算系数取值为0.8。
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