某居住小区供配电系统设计要点探究

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  摘要:面对人们用电量的不断增加及对生活舒适度及安全性的不断追求,合理设计住宅小区供配电系统是十分重要的.对此,需要我们对目前住宅小区在供配电系统设计方面存在的问题进行认真总结与分析,并采用合理的对策处理,以便在未来住宅小区的建设过程中避免相应问题的出现,从而给居民提供更为安全、可靠、稳定的供配电系统,满足生态宜居城市的建设需求。
  关键词:住宅小区;供配电系统;设计;问题;对策
  中图分类号:U223文献标识码: A
  引言
  随着经济的发展和人们生活水平不断的提高,日常用电量也逐渐增多,人们日常生活的安全用电对保证人们生活的便利、高效具有重要作用。住宅小区是居民生活的基本聚集单位,保证小区供电的安全性是保证供电系统正常运行的重要保证,这就要求设计人员必须结合小区实际情况,合理选择住宅小区的供电方式,以确保供电系统能可靠、安全的运行。本文结合实际工程(天津中新生态城其中05-06-04住宅项目三期)进行对小区供电进行分析。
  一、住宅小区的供配电特征
  1、小区内设置变电所实现电压的转换
  我国住宅小区的供配电方式在经过了一定时期的发展以后,也发生了较大的变化,不同于以往采用箱变的方式进行电压的转换,目前,我国的多数住宅小区都采用了设置变电所的方式来满足电压变更的需求。其中有一部分原因在于箱变的缺点更明显一些,首先它的供电可靠性比较低,并且没有电动机构,不能实现配电的自动化,另外它也不具备电容器装置,故而不利于减弱线损。此外,箱变增容不变,难以满足用户增容后的用电需求,不符合目前人们对生活舒适度与便捷性的追求。故需要根据住宅小区域所在的地方供电部门配置要求和小区内供电需求,有针对性设置变配电室位置和供电形式。
  对于天津中新(中国-新加坡)生态城其中05-06-04住宅项目三期进行整体供电设置。此地块共分三个住宅区域单元(10#、7#、6#地块)及变配电室设置如图1所示;
  
  图1 05-06-04住宅小区总图及变配电室设置图
  
  其中地块内建筑指标如下表1所示:
  表1 05-06-04住宅小区建筑技术指标参数
  
  
  
  2、住宅建筑面积决定其配电方式
  不同建筑具有不同的使用目的和建设规律,对于住宅小区来说,每栋楼房之间的空间相对比较大,需要满足较大的供电面积需求。住宅小区中的用户相对密集,所以需要有供电回路对每一家用户进行供电;建筑面积与用户数量的差异导致供电方式会有所不同,比如复式楼房的建筑面积比较大采用三相电源就比较合理。对于复式楼来说,建筑面积比较大,用户对用电的需求可能会相对集中,为了保障用电安全在进行供配电设计时采用三相电源式供电会更好一些;用户具有生活用电和舒适性用电等多种不同的用电需求,比如照明属于前者,空调用电则属于后者,建设时要进行具体的考虑,小区面积比较大的情况下,用电的负荷点是比较多的,并且也比较分散,在对其进行建设的时候,要注意变电所的合理设置。尽量在减小运行成本的同时提升用户用电的质量。因各地方建筑部门和供电部门对当地住宅小区住宅对应有相应的供电要求,设计前需要考察和收集相关资料、并与当地供电等相关部门进行沟通进行进一步的了解和设计过程需要仔细核对当地地方规定和规范要求,做到有针对性和有的放矢,以免出现出入和不符合当地规定,耽误业主方向供电部门申报用电,造成不必要的损失。
  
  二、负荷计算
  为了合理向用户提供足够且可靠的电力,准确地预测小区的电力负荷是非常重要的。居住小区用电负荷的计算主要有单位面积法和需要系数法、利用系数法等,但各地都有本地区的实际情况,相关政策也有所不同,计算标准千差万别。新的《住宅设计规范》、《住宅建筑电气设计规范》对各类住宅的用电负荷标准、电表规格、进户线截面都规定了下限值。很多省、市、自治区也根據此规范并结合本地区情况,出台了地方住宅设计标准,对上述用电指标均作了等同或高于《住宅设计规范》的规定。据此,一般采用单位指标法进行负荷计算。
  即Pc=ΣKx×Pe×N式中Pe——单位用电指标,如:6kW/户(不同户型的用电指标不同),可根据《住宅设计规范》或各地区的地方住宅设计标准的规定选取。
  N——单位数量,即户数(对应不同面积户型的户数)
  Kx——需要系数,《住宅设计规范》对其取值未作规定,有些地方标准有规定,但是差别较大。如果地方标准无规定,可参照《全国民用建筑工程设计技术措施-节能专篇/电气》的推荐值,表2.2.4-1的规定取,具体按接三相配电计算时所连接的基本户数选定。对小区内的商业、办公等配套公建及路灯用电负荷需用其他方法单独计算。
  根据天津地标及住宅设计规范等技术要求,住宅户内配电配置要求如下表2所示:
  表2 用电负荷标准及电能表规格
  
  
  注:每套住宅用电负荷一般按50W/平方米(建筑面积)计算,当四类住宅建筑面积计算每套住宅的用电负荷大于6 kW时,应相应增大电能表的量程。单相电能表规格可选10(40 A)、15(60 A);每户住宅用电负荷超过13 kW时,一般有三相供电。
  本项目住宅用户根据实际需求设置为4 kW、6 kW、8 kW三种类型进行供电配置,当地供电部门要求小区总报装住宅负荷用电按照50W/平方米进行提交计算负荷。住宅配套用电(例如住宅的电梯、应急照明、消防风机、水泵等负荷按照双倍负荷容量进行报装, 住宅的公共区域一般照明、插座、动力等按照实际用电容量进行报装)。小区内居民配套用电(换热站、生活泵房、三网合一站房、充电桩等) 等负荷按照双倍负荷容量进行报装;公共建筑用电按设计实际需求进行报装及设计。
  天津生态城所属天津滨海电力供电部门对住宅小区供电有以下要求:
  ■黑号站供电(供电部门设计、安装、管理范围):住宅用电;住宅配套用电;小区内居民配套用电;
  ■红号站供电(小区物业管理范围):小区内公共建筑用电(车库、消防、安防控制室、消防泵房、会所等物业管理所属房间);
  ■黑号站供电:站点供电一般情况下容量不超过2400kVA(4000kW)即每座土建室变电站设置不超过4台630kVA的变压器;小区内须设置土建室变配电室集中供电形式;
  根据计算如下表3:
  表3黑号站用电负荷统计(单位kW)
  
  
  
  天津供电部门对应住宅小区用电采用系数:住宅住户用电k1=0.5;住宅配条k2=0.5~0.8;
  故,根据以上,本项目在初期规划及设计过程,在10#地块、7#地块、6#地块各预留设置一座(黑号站)土建室变配电室,每座变电室预装4台630kVA的变压器;10#地块预留设置一座(红号站)土建室变配电室供应本项目三个地块用电,每座变电室预装2台800kVA的变压器;每个变配电室预留约210平米,最终天津供电部门按照供电要求进行复核及实施。
  
  三、变电所的选址
  住宅小区一般都会按不同的建筑类型进行分区,如别墅、公寓洋房、学校、幼儿园、会所等。对于变电所的布置,强调每条10kV供电线路及每座变电所都应有明确且比较整齐的供电区域,防止交叉重叠,近电远送。因此,在适应建筑物不同职能分区的前提下,居住小区变电所应按以下原则分区设置:
  (1)深入负荷中心,进出线方便,以降低电能损耗、提高供电质量、节省设备材料。
  (2)考虑合理的负荷分配及合理的供电半径,对于380V电源线路可输送距离约250m,以保证在最大负荷时线路末端满足各种用电设备正常工作。
  (3)设备吊装、运输方便。
  (4)当小区规模较大时,如果分期开发,要考虑建筑规划及开发商的开发时间次序,尽量按分期片区划分供电范围。
  (5)按一般次干道将小区分为几个供电分区,以避免大量电缆线路穿越马路。
  (6)与住宅楼保持一定距离,并满足防火、防噪声、防电磁辐射等要求。
  (7)远离通信机房、微机机房和消防控制室等有防电磁干扰要求的房间。
  根据天津供电部门,每个地块黑号站至住宅楼的用电供电半径不宜超过150m等相关要求,本项目结合地块实际情况设置每个地块的变配电室位置,如以上图(图1 05-06-04住宅小区总图及变配电室设置图设置)。红号站结合地块的内设备站房、会所等大用电负荷点及10#地块先期建造等情况设置在10#地块内,基本满足实际需求。
  
  四、电气主接线方式
  1、10kV电气主接线
  对于容量较大的高层及小高层住宅小区,每栋楼一般都会有配套电梯、消防及喷淋设施,还有地下室人防及消防用电,均为二级及以上等级负荷,要求双电源供电。为满足其供电要求,小区内应设10kV开闭所,开闭所内部10kV电气一次接线可根据小区的负荷性质和外围电气网络情况的不同,采用两条独立的单母线或单母线分段接线。
  天津供电设计部门根据市政供电要求,于项目外的二期工程内的市政10kV开闭所(由市政110kV变电站直接配电)分别引至每个地块黑号站2路市政10kV供电电源。10#地块红号站用电由本地块黑号站10kV供电分配间隔提供2路10kV供电电源,并采用高压计量方式。
  黑号站内10kV供配电系统如下图2所示:
  图210kV供配电系统示意
  
  
  2、0.4kV电气主接线
  0.4kV电气主接线一般采用单母线或单母线分段接线。单母线分段接线时,两台变压器相互联络,分列运行,两台低压进线断路器和母联断路器之间,加装可靠的电气及机械联锁,采用“三合二”形式。
  黑号站内0.4kV供配电系统:住宅用电由变电室低压配电柜放射至各栋住宅住宅用电计量表柜,住宅楼内配套负荷放射至楼内配套住宅计量电表柜,如下如图3、4所示:
  图3住宅楼内0.4kV供配电系统示意
  
  其中供电回路分别由不同变压器的低压母线段引至,以保证楼内2级以上负荷(天津当地称为安保负荷)的可靠用电;
  图4黑号站10/0.4kV供配电系统示意
  
  
  
  五、电气设备选型
  1、高压设备选型
  配电变压器应采用节能环保型、低损耗、低噪音变压器,接线组别为Dyn11.户内配电站必须采用干变,户外欧式箱变可采用干变或油变.干式变压器应选用相当于SCB11及以上型号变压器,单台容量不宜大于800kVA.箱式变电站容量不宜大于630kVA.欧式箱变应选用外壳耐腐蚀、设计有通风、入口可以锁、高可靠性、少维护的开关设备.高压电缆应采用阻燃型交联电力电缆,绝缘等级选用8.7/15kV;电缆头宜采用冷收缩、预制式比较可靠.环网柜环网单元宜采用4-6单元,柜内开关宜选用断路器或SF6负荷开关,SF6负荷开关使用三工位开关,并采用弹簧储能操作机构,出线均应配备带电显示器和接地故障指示器。配电站、开关站、环网柜应选用短路容量能满足较长期发展需要、可靠性高、体积小、维护工作量少和操作简单的技术成熟设备,高层建筑可使用小型化断路器,采用SF6全密封充气绝缘;对于大型配电站、开关站,宜采用断路器、中置式开关柜,并配置相应的数字式继电保护装置。
  本项目供电部门采用UniSwitch-SDC 12kV-630 kVA间隔式空气绝缘金属封闭负荷开关设备,以满足本项目配电自动化要求。
  2、低压设备选型
  低压电缆应采用阻燃型交联聚乙烯绝缘电缆.低压电缆分支箱应采用箱体为不锈钢或SMC树脂材料外壳的分支箱.低压开关柜应采用抽屉式或固定分隔式开关柜.应根据无功功率的需量及电能质量要求装配无功补偿装置,应采用智能型免维护无功自动补偿装置。
  本项目采用GMD 0.4kV固定分隔式开关柜,由低压配电柜送至住宅楼采用金属铠装YJV22-0.6/10kV电缆穿玻璃钢套管室外埋地敷设方式。
  3、配电自动化
  在配网自动化规划区域内新建住宅的小区高压配电网,应考虑预埋通讯电缆管孔,预留好配网自动化设备装设的安装位置,以便在电网改造时减少对建筑物的破坏.目前,在变电室内部一般设计采集器等自动化装置。本项目由变配电室至各住宅楼预留光纤,以备供电部门设置智能城市电网使用。
  结束语
  总之,小区供电系统的设计,不仅要考虑其技术上的可行性,布局上的科学合理性,经济上的适用性,更应该考虑其使用上的安全性和可靠性。如何不断地提高居民小区的配电设计水平,实现安全、可靠的配电系统一直是设计人员一直关注的话题。因此,必须结合工程实践,不断优化设计,创建一个优质合格的供电系统工程。
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