汪 巍

黃山供電公司，安徽省黃山市 245000

綜合住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動化分析

汪 巍

黃山供電公司，安徽省黃山市 245000

隨著房地產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和居民生活水平的提高,居民住宅小區(qū)由小型分散建設(shè)向大型集中規(guī)劃模式轉(zhuǎn)變，住宅小區(qū)建設(shè)規(guī)模也越來越大，大型綜合小區(qū)的供配電要求,也隨之不斷提高。本文根據(jù)綜合住宅小區(qū)的現(xiàn)狀，提出了負(fù)荷測算方法、供電方案選擇、供配電系統(tǒng)優(yōu)化以及配網(wǎng)自動化措施，以便滿足大型住宅小區(qū)用戶的用電可靠性和需求，同時也有利于供電部門的日常維護(hù)管理。

住宅小區(qū)；用電負(fù)荷；供配電系統(tǒng)；自動化

引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的快速擴大，以及人們居住水平的不斷提高，綜合性、多功能大型住宅小區(qū)成為人們居住的理想住宅。大型綜合居民小區(qū)的出現(xiàn)，給當(dāng)前供電企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?fàn)I造了有利的發(fā)展機遇。如何制定安全、可靠、節(jié)能的供配電方案，無疑是擺在各地供電企業(yè)面前的重大課題。但是，由于住宅小區(qū)供配電標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、供電措施不規(guī)范等原因，使小區(qū)用電可靠性不高、變壓器運行損耗偏大等問題均有不同程度體現(xiàn)。因此，這就要求供電部門全面提升職能服務(wù)，結(jié)合小區(qū)的建設(shè)規(guī)模、總體規(guī)劃及用電負(fù)荷特征，認(rèn)真研究大型住宅小區(qū)的供配電設(shè)計工程，已達(dá)到具備供配電系統(tǒng)可靠、簡便、節(jié)能的供電需求。

一、綜合住宅小區(qū)的現(xiàn)狀

伴隨著黃山市經(jīng)濟(jì)的持續(xù)升溫，黃山市徽州區(qū)近幾年房地產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，2011年正在建設(shè)中的大型住宅小區(qū)已多達(dá)十多個項目。不少小區(qū)建設(shè)占地100000M2；甚至有個別小區(qū)已超過300000M2，這些住宅小區(qū)集高層商品房、娛樂城、商業(yè)大樓、學(xué)校、幼兒園于一體，負(fù)荷類別已達(dá)到二級或一級標(biāo)準(zhǔn)，這就要求小區(qū)應(yīng)急照明、電梯、消防水泵等重要負(fù)荷具備雙電源或雙回路的供電模式，以便達(dá)到高可靠持續(xù)供電的標(biāo)準(zhǔn)。但目前徽州區(qū)主干供電網(wǎng)發(fā)展滯后，結(jié)構(gòu)薄弱，絕大小區(qū)地塊不具備雙電源或多回路的供電條件，個別已建成的大型綜合小區(qū)也只能采用單條10kV線路供電，其供電容量有限，僅夠一期入住需求，無法滿足后期發(fā)展。當(dāng)?shù)毓╇姴块T應(yīng)利用當(dāng)前有利時機，向上積極爭取資金，加快電網(wǎng)建設(shè)，解決變電站10kV出線間隔及線路通道的不足，增加變電站的供電能力，采用多條10kV線路進(jìn)線并結(jié)合開閉所分供的形式，滿足不同用電負(fù)荷的需求。

二、小區(qū)供電負(fù)荷測算及配電變壓器的配置

隨著人們生活水平逐步提高，居民用電呈現(xiàn)高速增長的趨勢。所以，在對居民住宅小區(qū)的供電設(shè)計時要本著超前計劃的原則，為今后小區(qū)居民用電預(yù)留5～10年負(fù)荷發(fā)展需求。這樣才能避免供電部門今后不間斷的更新供電設(shè)備，減少不必要的重復(fù)投資和頻繁變更給用戶帶來用電上的不便。

對于大型綜合小區(qū)，其配套設(shè)施完備，除小區(qū)住宅外基本配備電梯、中央空調(diào)、小區(qū)小學(xué)、幼兒園、娛樂會所、商業(yè)中心、高低壓水泵等設(shè)施，這些用戶中既有重要負(fù)荷，也有一般負(fù)荷，既有居民負(fù)荷，也有公共負(fù)荷，因此在供電方案制定中的一般采用單位建筑面積負(fù)荷指標(biāo)法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。其單位面積負(fù)荷指標(biāo)法公式：Pje=∑（Pn×K）

公式中Pje為計算負(fù)荷（最大負(fù)荷），K值為同時系數(shù)，Pn為不同用電類別的負(fù)荷密度。

（一）容量配備參考標(biāo)準(zhǔn)

居民住宅用電容量配置依據(jù)《安徽省中低壓配網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》，小區(qū)單戶建筑面積在60M2～120M2，每戶按8KW配置；單戶建筑面積在120M2～150M2，每戶按不低于12KW配置，單戶建筑面積150M2以上的住宅，基本配置容量為16KW.小區(qū)供水按每戶0.2KW,道路按每平方米4.5W,小區(qū)學(xué)校按每平方米30W，物業(yè)辦公樓按每平方米60～100W，商業(yè)中心按每平方米100～150W等進(jìn)行配置。

（二）同時系數(shù)

大型住宅小區(qū)集高層商品房、娛樂城、商業(yè)大樓、學(xué)校等設(shè)施與一體，同時系數(shù)K值應(yīng)按不同用電類別劃分取值，本文依據(jù)《安徽省中低壓配網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》，建議居民配變?nèi)萘恳话悴恍∮?.5的配置系數(shù)進(jìn)行配置，公共服務(wù)設(shè)施應(yīng)按實際設(shè)備容量計算（K值取1），若設(shè)備容量不明確時，按上一條負(fù)荷密度估算。例如某大型小區(qū)居民用戶1500戶，每戶面積為130M2，根據(jù)行業(yè)規(guī)范每戶應(yīng)按12KW進(jìn)行配置，若排除小區(qū)其他負(fù)荷因素，僅小區(qū)居民住宅總計算負(fù)荷為Pje=1500×12×0.5=9000KW.根據(jù)功率因數(shù)有關(guān)規(guī)定,取標(biāo)準(zhǔn)值0.9，則Sje=計算負(fù)荷Pje／cos＠=9000/ 0.9=10000KVA,

（三）變壓器負(fù)載率

小區(qū)變壓器配置測算過程中應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)運行方案,依據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》, 小區(qū)變壓器的負(fù)載率取系數(shù)0.65為最佳經(jīng)濟(jì)運行數(shù)據(jù),則該小區(qū)最終居民變壓器配置容量為Se=Sje/0.65=10000kVA/0.65=15384KVA

（四）小區(qū)居民用電變壓器配置

依據(jù)小區(qū)居民用電變壓器應(yīng)符合小容量，多布點已利于節(jié)能的原則，單臺變壓器不應(yīng)大于630KVA, 考慮小區(qū)用電設(shè)施建成后難以改變局面，故配電室、電纜線路、變壓器及開關(guān)柜等應(yīng)按滿負(fù)荷配置，該小區(qū)居住生活用電變壓器應(yīng)分期配備630kVA變壓器24臺。由于新建居民小區(qū)前期1～3年內(nèi)入住率較低，小區(qū)變壓器通常會處于“大馬拉小車”的狀態(tài)，變壓器空載損耗大?？稍诿總€配電室安裝兩臺變壓器，在通過對兩臺配電變壓器實行低壓聯(lián)絡(luò)的方式，做到負(fù)荷較低單臺運行，一旦后期負(fù)荷較高實行兩臺并列運行的降損節(jié)能方式。另外，通過一個配電室配置兩臺變壓器，有利于減少占地面積，美化小區(qū)環(huán)境；還可提高供電可靠性，當(dāng)其中一臺配電變壓器損壞、檢修時，由另一臺暫時代替所有負(fù)荷，以減少停電時間。

五、供配電方案制定過程的前期考慮

新建住宅小區(qū)用電是一套系統(tǒng)工程，從基建用電、小區(qū)報裝、竣工驗收、裝表接電、表箱預(yù)埋、一戶一表報裝等各環(huán)節(jié)緊密相連，其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能影響小區(qū)的整體工程進(jìn)度，綜合型住宅小區(qū)供電方案的制訂必須與小區(qū)整體規(guī)劃同步進(jìn)行，方能保持供電系統(tǒng)與小區(qū)整體的協(xié)調(diào)。這就要求供電部門在小區(qū)規(guī)劃階段，做到提前介入，在項目規(guī)劃初期積極與房地產(chǎn)開發(fā)商及當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門溝通，做到小區(qū)供配電系統(tǒng)建設(shè)與小區(qū)整體規(guī)劃同步設(shè)計施工，同時加強各環(huán)節(jié)點基礎(chǔ)工作的有效落實，避免出現(xiàn)小區(qū)建設(shè)完工后，出現(xiàn)用電困難或電力工程建設(shè)返工現(xiàn)象，造成供電服務(wù)影響事故。

四、綜合住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)常規(guī)方案

（一）常規(guī)方案：某小區(qū)以兩條引至上級變電站的10kV雙回線路進(jìn)線，并結(jié)合小區(qū)開閉所（環(huán)網(wǎng)柜）引至各個小區(qū)配電室的供電。（如圖1所示）開閉所10kV一段母線引出一路干線電纜，以放射式引入各小區(qū)配電室，干線電纜最后引至開閉所10kV另一段母線。開閉所內(nèi)兩臺進(jìn)線開關(guān)柜設(shè)置二合一機械閉鎖裝置，正常運行時一條進(jìn)線開關(guān)柜運行，另一條進(jìn)線開關(guān)柜備用。小區(qū)配電室每路高壓母線開關(guān)分別負(fù)載兩臺變壓器，低壓設(shè)置雙電源自動切換裝置。當(dāng)一臺變壓器檢修或故障時，投入低壓母聯(lián)。當(dāng)小區(qū)10kV主用電源進(jìn)線線路因故停電而短時間內(nèi)無法恢復(fù)時，運行人員可將已停電的主用電源進(jìn)線開關(guān)柜開關(guān)斷開，合上備用電源進(jìn)線開關(guān)柜開關(guān)，在短時間內(nèi)恢復(fù)小區(qū)供電，保證了一、二級負(fù)荷的用電。

這種接線形式其優(yōu)點：單條線路運行損耗少，建設(shè)投入少，接線簡單，操作維護(hù)方便，適用于中小型住宅小區(qū)的接線方案。

這種接線形式其缺點：由于放射式供電接線的限制，小區(qū)每個配電室10kV高壓配電間隔較多，浪費了資源。主供電源只有一條10kV線路，供電容量有限，當(dāng)小區(qū)規(guī)模增大到一定程度時，一條10kV線路供電容量就無法滿足小區(qū)負(fù)荷的需求。另外該接線方案未設(shè)置母聯(lián)斷路器，小區(qū)內(nèi)10kV主供母線其中任何一處遭到外力破壞，將造成備用電源無法投運，導(dǎo)致小區(qū)配電室全停的惡性事故。

圖一

（二）優(yōu)化方案：以兩條分別來自上級不同變電站的10kV進(jìn)線，同時停電的概率低，10kV主接線按拉手單環(huán)網(wǎng)接線設(shè)計，由開閉所10kV一母線引出一路干線電纜，引入小區(qū)1號配電室的高壓母線，再經(jīng)1號配電室高壓環(huán)網(wǎng)柜逐個引至下一個配電室，直至引入另一條10kV母線。根據(jù)圖2所示，兩臺進(jìn)線開關(guān)柜G01、G02與聯(lián)絡(luò)開關(guān)LS01設(shè)置三合二的機械閉鎖。正常運行時依據(jù)均分負(fù)荷的原則，線路1帶1#、2#、3#配電室，線路2帶4＃、5＃、6#配電室，其中3＃配電室的聯(lián)絡(luò)開關(guān)LS01作為單環(huán)的開環(huán)點。小區(qū)配電室接線為單母線接線方式，一段母線帶2臺變壓器，低壓為單母線分段，帶聯(lián)絡(luò)，當(dāng)一臺變壓器故障時，投入低壓母聯(lián)，由另一臺變壓器帶出全部負(fù)荷。而當(dāng)一路10KV電源故障時，可以根據(jù)需要將另路10KV電源投入支援，保證小區(qū)正常供電。

圖二

這種接線形式其優(yōu)點是：兩條10kV線路同時供電，互為備用，保證一、二級負(fù)荷可靠供電的同時，充分發(fā)揮兩個10kV供電電源的供電能力。與常規(guī)方案相比充分利用各配電室內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜資源，母線配合每個配電室環(huán)網(wǎng)柜逐個敷設(shè)，分段運行，不同路徑遭同時破話的可能性較低，具有良好的供電可靠性，同時干線電纜分段敷設(shè)長度較短，具備較好的經(jīng)濟(jì)性。但由于大型小區(qū)配電室較多，干線電纜敷設(shè)范圍較廣，當(dāng)某一段干線電纜出現(xiàn)故障，將會造成下個串接配電室停電，所以要求小區(qū)供配電系統(tǒng)與配網(wǎng)自動化同期建設(shè).當(dāng)某一配電室的一路電源故障時，配電自動化快速自動判斷并隔離故障點，切除故障段，投入另一方向的電源，將其余非故障段負(fù)荷轉(zhuǎn)到另一半環(huán)供電，從而縮短因母線電纜故障引起停電的時間。如圖2所示，當(dāng)進(jìn)線開關(guān)G01至分段開關(guān)SS01段母線出現(xiàn)故障，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)自動發(fā)出指令，跳開G01和SS01開關(guān)，合上LS01聯(lián)絡(luò)開關(guān)，確保了1、2、3號配電房的供電；當(dāng)分段開關(guān)SS02至分段開關(guān)SS03母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS02和SS03開關(guān)，合上LS01聯(lián)絡(luò)開關(guān)；當(dāng)分段開關(guān)SS04至分段開關(guān)SS05母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS04和SS05開關(guān)，合上LS01聯(lián)絡(luò)開關(guān)；當(dāng)分段開關(guān)SS07至分段開關(guān)SS08母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS07和SS08開關(guān)，合上LS01聯(lián)絡(luò)開關(guān)；當(dāng)分段開關(guān)SS09至分段開關(guān)SS10母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS09和SS10開關(guān)，合上LS01聯(lián)絡(luò)開關(guān)；當(dāng)進(jìn)線開關(guān)G02至分段開關(guān)SS11段母線出現(xiàn)故障，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)自動跳開G02和SS11開關(guān)，合上LS01聯(lián)絡(luò)開關(guān)，確保小區(qū)非故障段正常供電。在低壓聯(lián)絡(luò)方面，由于每個配電室內(nèi)安裝兩臺變壓器，當(dāng)配電室其中一臺變壓器故障時，配電自動化系統(tǒng)發(fā)出指令自動將低壓主進(jìn)跳開，低壓母聯(lián)投入，另一臺變壓器帶起全配電室負(fù)荷。

五、小區(qū)配網(wǎng)自動化功能

大型住宅小區(qū)配電自動化系統(tǒng)主要功能覆蓋：無人值守；數(shù)據(jù)的采集傳輸；負(fù)荷控制管理；自動無功補償；故障隔離與恢復(fù)供電等。目前，隨著自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)及配電智能裝置制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，配電自動化技術(shù)越來越引起人們的廣泛注意，在小區(qū)供配電規(guī)劃時配套建設(shè)配電自動化系統(tǒng)，實時監(jiān)控開閉所及所有小區(qū)配電室，依靠保護(hù)值的設(shè)定及主程序的運行自動識別故障并發(fā)出隔離故障的操作指令，在確認(rèn)故障隔離之后，自動發(fā)出供電恢復(fù)的操作指令，以及在故障識別、隔離和供電恢復(fù)的全過程中向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫發(fā)出相應(yīng)的報警信號。

由此可見，大型綜合住宅小區(qū)采用單環(huán)網(wǎng)的主接線方式并配合小區(qū)配電自動化的建成將大大提高小區(qū)供電可靠性。

六、結(jié)束語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，配電網(wǎng)建設(shè)中暴露出來的有電送不上,配網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，自動化水平低的矛盾日益嚴(yán)重。供電部門急需完善小區(qū)供配電設(shè)施及自動化建設(shè)。小區(qū)配電自動化技術(shù)的廣泛應(yīng)用與配電網(wǎng)整體規(guī)劃的實施，將為居民提供更安全、穩(wěn)定、可靠的供配電系統(tǒng)，優(yōu)質(zhì)合格的供電質(zhì)量，為完善城市功能和促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展提供堅實的物質(zhì)保證。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.070