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摘要： 本文主要阐述了本人对高层住宅生活泵房采用变频恒压方式进行二次供水的配电控制系统在设备选型设计时的几点想法和建议。
关键词：二次供水、配电、变频、恒压供水
中图分类号： TK284 文献标识码： A
概述
现在的城市，高层住宅越来越多，为了将自来水供到每家每户，一般六层以上的高层住宅的生活用水都是由小区生活泵房二次加压供给的。目前二次加压供水方式有很多，有屋顶水箱供水方式、无负压供水方式、变频恒压二次供水方式。关于变频恒压式高层住宅生活泵房配电控制系统的设计选型，这里有几点想法拿出来与大家探讨一下。
变频恒压二次供水系统机电设备的组成
变频恒压二次供水方式不是简单地在住宅小区生活泵房内设几台泵将自来水加压到各家各户，而是根据楼层高度不同将高层住宅分成几个加压分区，一般来说：六层以下采用市政自来水直供；六层以上，每六层一个加压分区，即六层到十二层一个加压分区，十二层到十八一个加压分区，往上以此类推。每个分区设一个加压泵组，由几台水泵组成，从一个或几个水箱取水向住户供水。水箱来水取自市政自来水，水箱水位由遥控浮球控制。通常生活泵房设在高层住宅大楼的底层，一般是在地下室，为了防止泵房被淹，泵房设总进水电动阀一个，排污泵两台。由于是水箱供水，所以需要定时清洗和消毒，因此泵房也设自动消毒器，一个水箱配一个或多个消毒器。
变频恒压二次供水配电系统设计选型的几点想法和建议
为了配电及布线方便，变频恒压供水泵房宜设配电柜，配电柜的作用是方便管理和控制泵房用电，对应每个加压分区宜设一个恒压控制柜。
3.1关于配电柜内器件选型设计的建议
根据JGJ 242-2011《住宅建筑电气设计规范》规定“10－18层的二类住宅建筑生活泵房用电为二级负荷，19层以上高层住宅建筑生活泵房用电为一级负荷”。因此小区二次供水的电源进线至少为两回路供电，所以配电柜内应设进线隔离器、双电源切换器、配电断路器、电流指示表、电压指示表、一级电源防雷器、加热去湿器、铜质中性线母排和铜质接地母排等。
这里需要注意的是，如果高层住宅生活供水泵房配电接地系统采用TN-S系统，并且配电柜的两路进线电源取自不同的变压器，那么双电源切换器和进线隔离器就需要采用四极双电源切换器和四极隔离器，这是因为电源取自两个变压器的话，就有两个中性线，用电设备产生的中性线电流就可以从这两个不同的中性线流过，这样会产生杂散电流和电磁干扰。采用四极双电源切换器断开中性线可以有效地避免杂散电流和电磁干扰。这一点在GB 50054-2011《低压配电设计规范》中也有明确规定（规范的3.1.15条）。
3.2关于恒压控制柜内配电设备选型设计的几点想法和建议
恒压控制柜的主要作用是根据分区供水总管的压力按设定的程序对该分区的水泵机组进行起停控制和电机转速的控制，以保证高层住户的用水压力恒定。恒压控制柜中设有进线电源断路器、水泵机组回路断路器、变频器、恒压供水控制器、恒压供水操作器、接触器、如果水泵机组中有工频运行的，还应设有热继电器。
3.2.1关于变频器的选型设计的几点想法。结合高层住宅供水工艺的需求，本人认为选择合适的变频器应从三个方面来考滤：
第一方面，采用几个变频器？一般，每个分区供水机组都设有两台以上的水泵，有一用一备的，二用一备的，三用一备的等等，有的生活小区还设有一台小流量泵，专供高层住户夜间用水。不管有几台水泵，现已建成的的大部份恒压控制柜只设有一台变频器，并且做成一拖多的工作模式，好一点的也才有两台变频，都没有做成一拖一的方式（每台水泵都是由自已专用的变频器拖动运行）。本人认为，变频恒压供水应采用变频一拖一的方式，关于这一点，主要基于以下几个原因：首先是因为恒压供水的可靠性要求非常高，这一点可以从生活泵房至少是二类负荷用电以及水泵采用n+1的模式中看出来，采用一拖一的方式可以保证恒压供水的可靠性。其次采用一拖一的方式可以有效地保证出水水压的恒定，不会出现工频泵起动或停止时对出水水压的影响。可能有的同志认为采用变频一拖N的方式也可以实现的，就是先将一台泵升频到50HZ，如果出水水压还不够，用旁通接触器旁通这一台水泵，变频器再拖动下一台水泵。对于这种用法，我认为深深的不妥，这是因为变频器不是软起动器，它是先将交流市电整流成直流电，然后再将直流电调制成等幅不等宽的脉冲电压作用于水泵电机，即变频器输出的电压不是正弦交流电，更谈不上三相相序和市电同相，这样的两种电压在旁通切换电机过程中产生的电流比电机直接起动时产生的电流还要大，是电机额定电流的十几倍，这个冲击电流对电机造成的伤害非常大。第三、采用一台变频拖动一台水泵电机方式的控制回路简单直接，恒压供水控制器软件编程调试过程相对来说也比较容易实现。第四、配电系统功率因数高。如果选用自带电抗器的变频器，功率因数一般都在0.9以上，基本满足供电局对功率因素的要求，不需要再进行电容补偿。第五、高层二次供水水泵电机功率一般都在15KW以下，变频器大约在7000元左右，增加的费用和由此而增加的社会效益是不成正比。
第二方面、采用多大容量的变频器？变频器容量的选用和空开、接触器的选用有所不同，首先变频器在整流和调制脉冲波形的过程中会发热，因此，它对环境温度有一定的要求，一般温度不能超过40℃，当环境超过40℃时需要根据实际环境温度选择比电机额定电流大一档或几档的变频器。其次，变频器载波频率为4KHZ时可以根据电机额定电流来选择变频器的容量，但如果为了保护电机或减少电流谐波分量而提高变频器的载波频率时需要选择较电机额定电流大一档或几档的变频器。再次，海拔高度对变频器的使用也有一定的影响，1千米内 变频器可以不考虑降容使用，海拔每升高2—3千米时考虑变频器实际输出电流能力降5%的情况选用变频器。综合考虑，本人认为，在选择变频器时宜选用容量较电机额定电流大一档的变频器。
第三方面、采用什么样的变频器？变频器是个非线性负载，市电正弦电压施加在变频器上会产生谐波，当变频器产生的谐波容量过大时，会对电网和变频周围的电器产生一定的影响，因此，从减少谐波的角度考虑，本人认为，选用自带电抗器、功率因数高的变频器为佳，如果变频器本身不带电抗器的话，需另加进线电抗器，不要因为变频器容量小而不考虑。
3.2.2关于恒压供水控制柜内断路器选择的几点想法和建议。
根据GB 50054-2011《低压配电设计规范》3.1.3条规定“当维护、检测和检修设备需断开电源时，应设置隔离电器。”因此恒压控制柜内断路器应选择具有隔离功能的断路器或加装隔离器。考虑到“当配电系统是TN-C系统时严禁将中性线接入开关电器”，所以断路器以三极为佳。再考虑到变频器在接通电机时存在漏电电流，所以斷路器不能选择漏电保护断路器。综合考虑，变频恒压控制柜内断路器宜选用具有隔离功能，不带漏保功能的三极断路器。
3.2.3关于变频器回路是否串入接触器的想法和建议。
由于高层住宅供水变频器不是始终在运行的，而变频本身就是个耗能电器，所以在采用一拖一方式进行变频恒压供水的动力回路中加装接触器有助于节电和增加系统的安全性，因此本人认为，在断路器和变频器之间加装接触器是合适的。
结束语
随着科学技术的发展，现在生产配电器件设备的厂家越来越多，市面上各种同功能的电器设备型号繁多，同样功能的电器器件彼此之间也存在着许多不同的地方。因此，在设备选型使用上，一定要根据实际产品的技术资料或产品的使用说明书综合考虑设计才能决定。
关键词：二次供水、配电、变频、恒压供水
中图分类号： TK284 文献标识码： A
概述
现在的城市，高层住宅越来越多，为了将自来水供到每家每户，一般六层以上的高层住宅的生活用水都是由小区生活泵房二次加压供给的。目前二次加压供水方式有很多，有屋顶水箱供水方式、无负压供水方式、变频恒压二次供水方式。关于变频恒压式高层住宅生活泵房配电控制系统的设计选型，这里有几点想法拿出来与大家探讨一下。
变频恒压二次供水系统机电设备的组成
变频恒压二次供水方式不是简单地在住宅小区生活泵房内设几台泵将自来水加压到各家各户，而是根据楼层高度不同将高层住宅分成几个加压分区，一般来说：六层以下采用市政自来水直供；六层以上，每六层一个加压分区，即六层到十二层一个加压分区，十二层到十八一个加压分区，往上以此类推。每个分区设一个加压泵组，由几台水泵组成，从一个或几个水箱取水向住户供水。水箱来水取自市政自来水，水箱水位由遥控浮球控制。通常生活泵房设在高层住宅大楼的底层，一般是在地下室，为了防止泵房被淹，泵房设总进水电动阀一个，排污泵两台。由于是水箱供水，所以需要定时清洗和消毒，因此泵房也设自动消毒器，一个水箱配一个或多个消毒器。
变频恒压二次供水配电系统设计选型的几点想法和建议
为了配电及布线方便，变频恒压供水泵房宜设配电柜，配电柜的作用是方便管理和控制泵房用电，对应每个加压分区宜设一个恒压控制柜。
3.1关于配电柜内器件选型设计的建议
根据JGJ 242-2011《住宅建筑电气设计规范》规定“10－18层的二类住宅建筑生活泵房用电为二级负荷，19层以上高层住宅建筑生活泵房用电为一级负荷”。因此小区二次供水的电源进线至少为两回路供电，所以配电柜内应设进线隔离器、双电源切换器、配电断路器、电流指示表、电压指示表、一级电源防雷器、加热去湿器、铜质中性线母排和铜质接地母排等。
这里需要注意的是，如果高层住宅生活供水泵房配电接地系统采用TN-S系统，并且配电柜的两路进线电源取自不同的变压器，那么双电源切换器和进线隔离器就需要采用四极双电源切换器和四极隔离器，这是因为电源取自两个变压器的话，就有两个中性线，用电设备产生的中性线电流就可以从这两个不同的中性线流过，这样会产生杂散电流和电磁干扰。采用四极双电源切换器断开中性线可以有效地避免杂散电流和电磁干扰。这一点在GB 50054-2011《低压配电设计规范》中也有明确规定（规范的3.1.15条）。
3.2关于恒压控制柜内配电设备选型设计的几点想法和建议
恒压控制柜的主要作用是根据分区供水总管的压力按设定的程序对该分区的水泵机组进行起停控制和电机转速的控制，以保证高层住户的用水压力恒定。恒压控制柜中设有进线电源断路器、水泵机组回路断路器、变频器、恒压供水控制器、恒压供水操作器、接触器、如果水泵机组中有工频运行的，还应设有热继电器。
3.2.1关于变频器的选型设计的几点想法。结合高层住宅供水工艺的需求，本人认为选择合适的变频器应从三个方面来考滤：
第一方面，采用几个变频器？一般，每个分区供水机组都设有两台以上的水泵，有一用一备的，二用一备的，三用一备的等等，有的生活小区还设有一台小流量泵，专供高层住户夜间用水。不管有几台水泵，现已建成的的大部份恒压控制柜只设有一台变频器，并且做成一拖多的工作模式，好一点的也才有两台变频，都没有做成一拖一的方式（每台水泵都是由自已专用的变频器拖动运行）。本人认为，变频恒压供水应采用变频一拖一的方式，关于这一点，主要基于以下几个原因：首先是因为恒压供水的可靠性要求非常高，这一点可以从生活泵房至少是二类负荷用电以及水泵采用n+1的模式中看出来，采用一拖一的方式可以保证恒压供水的可靠性。其次采用一拖一的方式可以有效地保证出水水压的恒定，不会出现工频泵起动或停止时对出水水压的影响。可能有的同志认为采用变频一拖N的方式也可以实现的，就是先将一台泵升频到50HZ，如果出水水压还不够，用旁通接触器旁通这一台水泵，变频器再拖动下一台水泵。对于这种用法，我认为深深的不妥，这是因为变频器不是软起动器，它是先将交流市电整流成直流电，然后再将直流电调制成等幅不等宽的脉冲电压作用于水泵电机，即变频器输出的电压不是正弦交流电，更谈不上三相相序和市电同相，这样的两种电压在旁通切换电机过程中产生的电流比电机直接起动时产生的电流还要大，是电机额定电流的十几倍，这个冲击电流对电机造成的伤害非常大。第三、采用一台变频拖动一台水泵电机方式的控制回路简单直接，恒压供水控制器软件编程调试过程相对来说也比较容易实现。第四、配电系统功率因数高。如果选用自带电抗器的变频器，功率因数一般都在0.9以上，基本满足供电局对功率因素的要求，不需要再进行电容补偿。第五、高层二次供水水泵电机功率一般都在15KW以下，变频器大约在7000元左右，增加的费用和由此而增加的社会效益是不成正比。
第二方面、采用多大容量的变频器？变频器容量的选用和空开、接触器的选用有所不同，首先变频器在整流和调制脉冲波形的过程中会发热，因此，它对环境温度有一定的要求，一般温度不能超过40℃，当环境超过40℃时需要根据实际环境温度选择比电机额定电流大一档或几档的变频器。其次，变频器载波频率为4KHZ时可以根据电机额定电流来选择变频器的容量，但如果为了保护电机或减少电流谐波分量而提高变频器的载波频率时需要选择较电机额定电流大一档或几档的变频器。再次，海拔高度对变频器的使用也有一定的影响，1千米内 变频器可以不考虑降容使用，海拔每升高2—3千米时考虑变频器实际输出电流能力降5%的情况选用变频器。综合考虑，本人认为，在选择变频器时宜选用容量较电机额定电流大一档的变频器。
第三方面、采用什么样的变频器？变频器是个非线性负载，市电正弦电压施加在变频器上会产生谐波，当变频器产生的谐波容量过大时，会对电网和变频周围的电器产生一定的影响，因此，从减少谐波的角度考虑，本人认为，选用自带电抗器、功率因数高的变频器为佳，如果变频器本身不带电抗器的话，需另加进线电抗器，不要因为变频器容量小而不考虑。
3.2.2关于恒压供水控制柜内断路器选择的几点想法和建议。
根据GB 50054-2011《低压配电设计规范》3.1.3条规定“当维护、检测和检修设备需断开电源时，应设置隔离电器。”因此恒压控制柜内断路器应选择具有隔离功能的断路器或加装隔离器。考虑到“当配电系统是TN-C系统时严禁将中性线接入开关电器”，所以断路器以三极为佳。再考虑到变频器在接通电机时存在漏电电流，所以斷路器不能选择漏电保护断路器。综合考虑，变频恒压控制柜内断路器宜选用具有隔离功能，不带漏保功能的三极断路器。
3.2.3关于变频器回路是否串入接触器的想法和建议。
由于高层住宅供水变频器不是始终在运行的，而变频本身就是个耗能电器，所以在采用一拖一方式进行变频恒压供水的动力回路中加装接触器有助于节电和增加系统的安全性，因此本人认为，在断路器和变频器之间加装接触器是合适的。
结束语
随着科学技术的发展，现在生产配电器件设备的厂家越来越多，市面上各种同功能的电器设备型号繁多，同样功能的电器器件彼此之间也存在着许多不同的地方。因此，在设备选型使用上，一定要根据实际产品的技术资料或产品的使用说明书综合考虑设计才能决定。