何學(xué)宇， 邵 楠， 高學(xué)文

(1.中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京100044；2.北京北控城市開發(fā)有限公司，北京101400)

0 引言

住宅電氣設(shè)計(jì)是建筑電氣設(shè)計(jì)中的傳統(tǒng)項(xiàng)目，本文總結(jié)了住宅配電方案的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，為剛從業(yè)的電氣工程師提供一些參考。

本文引用項(xiàng)目案例位于北京市懷柔區(qū)(效果圖見圖1)，設(shè)計(jì)范圍包括8個(gè)地塊的住宅樓、公建樓、地下汽車庫(kù)，總建筑面積608 146.78m2，其中，地上住宅建筑面積417 169.26m2，地上配套公共服務(wù)設(shè)施面積11 192.13m2，地下建筑面積179 785.39m2，設(shè)計(jì)總戶數(shù)4 443戶。

此項(xiàng)目雖建筑面積龐大，但每個(gè)地塊被市政道路分隔相對(duì)獨(dú)立，小區(qū)配電方案的推演方式基本一致，本文以其中一個(gè)地塊(10C-10)為例進(jìn)行配電方案設(shè)計(jì)說明。

1 單體住宅電氣方案設(shè)計(jì)

1.1 住宅用電負(fù)荷計(jì)算

在進(jìn)行住宅設(shè)計(jì)之初，根據(jù)北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 1147-2015《10kV及以下配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》來預(yù)估住宅負(fù)荷。

規(guī)范中闡述，普通住宅每戶供電容量負(fù)荷計(jì)算指標(biāo)為:建筑面積80m2(不含)以下為6kW/戶；建筑面積80m2～120m2(不含)為8kW/戶。

居民住宅小區(qū)用電負(fù)荷計(jì)算公式為:

式中，P為用戶計(jì)算最大負(fù)荷，kW；Q為負(fù)荷計(jì)算指標(biāo)，kW/戶或 kW/m2；F為戶數(shù)或建筑面積，戶或m2；K為需用系數(shù)，取值范圍詳見表1。

各類住宅面積用電負(fù)荷需用系數(shù)表 表1

根據(jù)上述條件，結(jié)合本住宅小區(qū)的面積指標(biāo)，計(jì)算得出小區(qū)的用電復(fù)核，結(jié)果詳見表2。

1.2 住宅配電室設(shè)備布置

由表2中每棟住宅樓的負(fù)荷可推算出π接柜光柜及其下端配電柜數(shù)量。

根據(jù)每個(gè)住宅樓電梯數(shù)量、消防設(shè)備數(shù)量、公共用電需求、地下室功能等情況推算出π接柜力柜及其下端配電柜數(shù)量。

住宅樓負(fù)荷計(jì)算表表2

圖1 示例工程全局效果圖與示例地塊效果圖

根據(jù)GB 50054-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》:固定柜單排布置時(shí)，屏前距離不小于1.5米，屏后距離不小于0.8米。雙排面對(duì)面布置時(shí)，屏前距離不小于2米，屏后距離不小于0.8米。雙排背對(duì)背布置時(shí)，屏前距離不小于 1.5米，屏后距離不小于1.3米。

π接柜的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為500×1 000×2 200，配電柜的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為800×800×2 200。根據(jù)π接柜、配電柜數(shù)量以及配電柜間距要求，合理完成π接室及配電間的設(shè)備布置工作。π接室與配電間的布置方案詳見圖2。

圖2 π接室與配電間的布置方案

2 住宅小區(qū)電氣方案設(shè)計(jì)

2.1 小區(qū)負(fù)荷計(jì)算

本設(shè)計(jì)除去地上住宅部分外，還有地下車庫(kù)部分。其中地下車庫(kù)部分(除充電樁)用電指標(biāo)按15W/m2計(jì)算。

充電樁系統(tǒng)根據(jù)Q/CSG 11516.2-2010《電動(dòng)汽車充電站及充電樁設(shè)計(jì)規(guī)范》中闡述需要系數(shù)推薦值為0.8，但該數(shù)值明顯適用于商用充電站?？紤]到住宅小區(qū)內(nèi)充電樁使用高峰期為住戶用電低谷，并且充電樁安裝基數(shù)較大，但現(xiàn)今電動(dòng)汽車保有量較少，故本次設(shè)計(jì)充電樁需要系數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。

根據(jù)上述條件，結(jié)合本住宅小區(qū)的面積指標(biāo)可得:地上住宅負(fù)荷710.4 kW，地下面積20 765m2，地下用電指標(biāo)15 W/m2，地下車庫(kù)負(fù)荷311.5kW，充電樁數(shù)量79，充電樁功率7kW，充電樁需用系數(shù)0.2，充電樁總?cè)萘?10.6kW，共計(jì)1 132.5kW，變壓器總?cè)萘? 220.5，變壓器選型2×800kVA。

其中，變壓器總?cè)萘坑?jì)算公式為:S＝P/cosΦ/K2，cosΦ＝0.85，K2＝60%(K2系數(shù)取自《10kV 及以下配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》)。經(jīng)與供電深化單位溝通，結(jié)合北京地區(qū)多年供電實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本地塊選用2×800kVA變壓器即可滿足使用需求。

2.2 小區(qū)電氣站房選址

住宅及附屬建筑(車庫(kù)等)的供電順序?yàn)?開閉站—變電站—π接柜—光、力配電柜—電表箱—住戶配電箱。一般住宅電氣設(shè)計(jì)在配電系統(tǒng)中是設(shè)置兩類變配電室，一個(gè)變配電室負(fù)責(zé)住宅用電負(fù)荷，另一個(gè)變配電室負(fù)責(zé)地下車庫(kù)與公建等負(fù)荷。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)定位為保障型住房，主要功能包括住宅、地下儲(chǔ)藏、地下汽車庫(kù)。用電負(fù)荷為住宅及其配套設(shè)備。住宅配套用電負(fù)荷呈現(xiàn)出負(fù)荷小、用電時(shí)間短、負(fù)荷等級(jí)高、非高峰時(shí)間用電等特性，因此在保證此類負(fù)荷安全性與可靠性的前提下，設(shè)計(jì)以簡(jiǎn)化配電系統(tǒng)、節(jié)約開發(fā)成本、提高系統(tǒng)效率為目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化。通過對(duì)比設(shè)置兩個(gè)變電站與設(shè)置一個(gè)變電站的方案后，確定本地塊采用設(shè)置一處2×800kVA變電站，住宅配套用電單獨(dú)設(shè)置電表進(jìn)行計(jì)量收費(fèi)的方案。經(jīng)與供電部門溝通小區(qū)設(shè)置一處低基變配電室服務(wù)地塊的所有用電設(shè)備。

根據(jù)《10kV及以下配電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》:低基配電室面積一般不小于150m2，設(shè)備層的板底凈高不小于3.5m，梁底凈高不小于3m，當(dāng)柱距影響設(shè)備布置時(shí)，其建筑面積需適當(dāng)加大。

在確定π接室、配電室、變電站數(shù)量及面積后，進(jìn)行站房選址時(shí)，尤為重要的是需要設(shè)計(jì)師綜合考慮高低壓供電路由的合理性與經(jīng)濟(jì)性。10C-10地塊變配電室及π接室布置示意圖詳見圖3。

變配電室位置選定應(yīng)趨近整個(gè)地塊中心位置，各住宅樓的π接室位置也應(yīng)靠近變配電室一側(cè)，選址方案能有效保證變配電室至各住宅樓的供電半徑且方便市政高壓管線引入。以減少施工和維護(hù)工作量、降低路由成本為準(zhǔn)則進(jìn)行布置。

電氣外線路由是貫穿起整個(gè)小區(qū)配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)之初就要構(gòu)建好外線設(shè)計(jì)的形式及路由，并且在設(shè)計(jì)中做好各專業(yè)管線綜合，提前在建筑、結(jié)構(gòu)圖紙中預(yù)留、預(yù)埋相應(yīng)孔洞便于后期施工及電纜敷設(shè)。10C-10地塊電氣外線圖示意圖詳見圖4。

圖3 10C-10地塊變配電室、π接室布置示意

圖4 10C-10地塊電氣外線圖示意

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

(1)小區(qū)方案設(shè)計(jì)先進(jìn)行住宅及其配套用電負(fù)荷計(jì)算，再匯總停車庫(kù)、商業(yè)等附屬建筑用電，并綜合分析負(fù)荷種類、負(fù)荷等級(jí)、用電時(shí)間等因素進(jìn)行變電站需用系數(shù)取值。

(2)在確定變電、配電等站房時(shí)，應(yīng)充分考慮外線路由和建筑內(nèi)部各專業(yè)管道綜合問題，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。

(3)考慮到住宅小區(qū)內(nèi)充電樁安裝基數(shù)大且使用率較低，充電樁需用系數(shù)取值范圍為0.2～0.35。

(4)變配電室位置選定于趨近整個(gè)地塊中心位置，能有效保證變配電室至各住宅樓的供電半徑。

(5)住宅小區(qū)變配電室建設(shè)數(shù)量和性質(zhì)需要根據(jù)用電計(jì)算容量與負(fù)荷性質(zhì)進(jìn)行規(guī)劃，并將優(yōu)化后的方案與當(dāng)?shù)毓╇姴块T溝通，征得同意后再實(shí)施。

(6)住宅低基配電室變壓器選型最大為1 000kVA變壓器，若容量超出1 000kVA，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增加變壓器數(shù)量或變電站選址。