編者按：

該文發(fā)表于《建筑電氣》2012年12期，累計被引用7次。

等效負荷矩的研究及應用

李炳華¹，岳云濤²，王立坤²，宋鎮(zhèn)江³，楊智勇¹

（1、CCDI悉地國際設計；2、北京建筑工程學院；3、哈爾濱工業(yè)大學）

摘要：本文論述了配變電所選址的方法。在確定以負荷中心為首要選址原則的前提下，對負荷中心的計算方法進行改進。在傳統(tǒng)的負荷矩法確定負荷中心的方法基礎上，提出等效負荷矩的概念，沿傳統(tǒng)負荷中心到各負荷點的實際路由為等效負荷矩計算準確的負荷中心，并以實際工程驗證此方法的合理性和正確性。

關鍵字：配變電所選址 負荷中心 負荷矩 等效負荷矩

Research andapplication of the equivalent load moment

Abstract: The method of distributionsubstation site selection is discussed in the paper. The method of calculating loadcentre is improved based on making sure load centre position is the mainprinciple. Based on the traditional load moment method, equivalent load momentis proposed, the exact load centre is determined based on the optimizationroute from the traditional load centre to the load points along the road asequivalent load moment,it is proved that this method is reasonableand accuracy, via an engineering project.

Keyword: distribution substation siteselection load centre load moment equivalent load moment

1前言

配變電所選址是供配電系統(tǒng)規(guī)劃中的重要環(huán)節(jié)，其位置選擇的合理性將會對線路投資費用、電能輸送質量等方面產生直接的影響^[1]。配變電所選址首要原則是靠近負荷中心，而后進一步以初投資最小或有色金屬損耗最小、功率損耗最小為基本原則來進行優(yōu)化選擇，因此準確的計算負荷中心位置就成為確定配變電所所址的重要問題。一直以來負荷中心的計算均采用負荷矩法計算^[2][3]，但是該方法均以負荷中心和負荷點之間的直線距離為計算依據(jù)，而實際工程中，直線敷設電纜的情況極少出現(xiàn)，電纜實際路由多沿道路敷設，因此以負荷中心到各負荷點的實際路由為計算依據(jù)則能更加準確的計算出負荷中心的位置，為后續(xù)的選址工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持。本文提出等效負荷矩的概念對傳統(tǒng)的計算方法進行修訂和提升，即提出負荷中心到負荷點的實際路由，利用等效負荷矩的方法計算出更準確的負荷中心的位置。

2等效負荷矩的研究

2.1負荷矩的概念

負荷矩是在某一允許電壓損失條件下，用電負荷與線路長度的乘積，單位為“kW·m”。用電負荷越大，線路長度越?。环粗?，用電負荷越小，線路長度越大。根據(jù)《民用建筑電氣設計規(guī)范》^[4]的規(guī)定，用電單位受電端的供電電壓的偏差允許值，應符合下列要求：

（1）10kV及以下三相供電電壓允許偏差應為標稱系統(tǒng)電壓的±7%；

（2）220V單相供電電壓允許偏差應為標稱系統(tǒng)電壓的+7%、-10%

常用的負荷中心計算方法包括負荷功率矩法和負荷電能矩法，此兩種方法均以物理學中重心力矩的方法衍變而來，其中負荷功率矩法是靜態(tài)負荷中心計算方法，負荷電能矩法是動態(tài)負荷中心計算方法^[3]。

負荷矩方法^[5]選擇均以二維直角坐標系為基礎，根據(jù)各個負荷點的位置坐標，計算出負荷中心的坐標。利用負荷矩的概念，負荷中心與負荷點的距離均為點到點的采用兩點間直線距離。

下面以­負荷功率矩法為例，說明負荷矩法的數(shù)學表達式。

如圖1所示，假定負荷群由n個負荷組成，各負荷的計算功率大小為P₁，P₂，…，P_n，在某一直角坐標系中，各個負荷點的坐標為

，仿照重心的力矩方程可得

--------（1）

由此可以求得負荷中心的坐標為式（2）

——（2）

式中，i=1、2、……、n

P_i為第i個負荷的計算功率；

（x_i，y_i）為第i個負荷的坐標；

（x，y）為負荷中心點坐標。

圖1 負荷功率矩法確定負荷中心

2.2等效負荷矩的提出

在實際工程中，變電所到各個負荷點的電纜敷設通常不是簡單的一條直線，而是沿著道路電力排管或綜合管廊敷設，負荷矩的方法計算基礎是以負荷中心到各個負荷點的直線距離，與實際線路長度必然存在偏差，尤其道路有弧線或環(huán)狀道路，實際路由通常要比兩點間直線距離更長，若是利用負荷矩的方法得到的負荷中心位置與實際的位置存在一定偏差，計算出的負荷中心到各負荷點的長度與實際電纜敷設長度也不一致，為了更加接近實際的路由，以使計算出的負荷中心更加準確，提出一種等效負荷矩的概念，定義如下：

圖2負荷中心到各負荷點的實際路由

下圖3所示：

圖3負荷點等效坐標位置

圖4 負荷中心的位置圖

通過以上3個步驟即可利用等效負荷矩的方法計算出負荷中心的位置。

3等效負荷矩的應用

以負荷功率距法為例說明等效負荷矩方法的應用。

以圖5中所示建筑區(qū)為例，進行等效負荷矩的計算。根據(jù)《全國民用建筑工程設計技術措施（2009）-電氣》^[6]表2.7.6 各類建筑物的單位建筑面積用電指標，估算各類建筑物用電量如表1所示。

表-1用電負荷估算

計算步驟如下：

（1）如下圖5所示，取每個地塊的中心作為地塊負荷中心，在某一直角坐標系中，設定中心點坐標為負荷點坐標，坐標值如表2所示，然后通過傳統(tǒng)的負荷功率矩法公式（2）計算出負荷中心S的位置，如下圖5中深藍色圓圈所示。

圖5 地塊規(guī)劃圖

表2 坐標值表

（2）根據(jù)計算出的S位置確定S到各地塊負荷中心點的實際路由走向，確定每一個拐點和接入點的坐標，利用公式（3）計算出實際路由的長度

圖6 等效負荷點位置圖

圖8負荷中心位置圖

由上例可以得到地塊SY-01距離原負荷中心S的直線距離較近，但是按照實際道路的路由，則需要經過一段圓弧的道路、一段直線道路，再接入負荷點，實際線路敷設長度遠大于兩點間直線距離，但經過改進后的負荷中心的位置，距離SY-01負荷點的實際路由則相對較短，同時距離其他負荷點的路由與原負荷中心相比，差距不大，可見等效負荷矩法計算出的負荷中心更加的合理。

4結論

通過以上推導過程可以得到，按照實際路由可以推算出更加準確的負荷中心位置，此位置在傳統(tǒng)的負荷矩方法基礎上進行改進，以道路敷設的實際路由長度為負荷中心到各負荷的等效負荷矩計算得出，按照實際道路敷設長度作為負荷矩的長度，更加接近實際工程情況，計算出的負荷中心的位置也就相對合理，為配變電所選址提供了合理的依據(jù)。該方法可以推廣到柴油發(fā)電機組、燃氣三聯(lián)供系統(tǒng)機組等的場址選擇。

參考文獻

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[7]李炳華，岳云濤，王立坤.燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)在城市綜合體中的應用[J].智能建筑電氣技術，2012（4）