安 娜

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京100045)

0 引言

由于地區(qū)差異，住宅建筑的供配電系統(tǒng)具有其自身特點(diǎn)，即各地區(qū)供電部門對(duì)住宅建筑10kV開閉站、10/0.4kV變配電室的設(shè)置要求不盡相同，因此設(shè)計(jì)前期應(yīng)首先了解當(dāng)?shù)毓╇姴块T的具體要求，結(jié)合小區(qū)規(guī)模、用電容量及負(fù)荷性質(zhì)，對(duì)系統(tǒng)中的主要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從而確定經(jīng)濟(jì)合理的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本文結(jié)合以往的工程案例，從住宅小區(qū)的10kV開閉站、變配電室、住宅樓π接室、配電室及用電計(jì)量等方面，探討各地區(qū)住宅小區(qū)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，總結(jié)了住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 住宅小區(qū)的整體供電設(shè)計(jì)思路

住宅小區(qū)通常是分期開發(fā)建設(shè)，為了方便對(duì)整個(gè)地塊的供配電系統(tǒng)及電氣室外管線路由進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，在方案設(shè)計(jì)階段就應(yīng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T充分溝通，了解當(dāng)?shù)仉娫辞闆r、高壓系統(tǒng)接地形式、高低壓計(jì)量方式、變配電室位置及進(jìn)出線形式、變壓器容量限制、住宅樓內(nèi)動(dòng)力及照明計(jì)費(fèi)方式、用戶電表設(shè)置及維護(hù)管理等內(nèi)容。

2 10kV高壓系統(tǒng)

2.1 10kV開閉站

開閉站也叫開關(guān)站，一般用于10kV電力的接受與分配，設(shè)有中壓配電進(jìn)出線、對(duì)功率進(jìn)行再分配的配電裝置(不設(shè)電力變壓器)，其特征是電源進(jìn)線側(cè)與出線側(cè)的電壓相同。

開閉站相當(dāng)于上一級(jí)變電站母線的延伸，可用于解決變電站進(jìn)出線間隔有限、進(jìn)出線走廊受限，以及減少相同路徑的電纜數(shù)量等問題，并在區(qū)域中起到電源支撐的作用。

開閉站設(shè)置的基本要求有如下兩點(diǎn)。

(1)宜地上獨(dú)立建設(shè)，也可與配套公建合建。開閉站(與變配電室合用)，用地面積為 270～300m2。獨(dú)立建設(shè)的開閉站應(yīng)設(shè)有衛(wèi)生間，如距站30m內(nèi)有公共衛(wèi)生間，可不在站內(nèi)設(shè)置。

(2)開閉站的梁下凈高應(yīng)≥3m，電纜夾層凈高≥1.9m。

2.2 10kV電纜分界室

規(guī)模較小的住宅小區(qū)，10kV電源可考慮從臨近的開閉站引來，小區(qū)內(nèi)僅設(shè)置10kV電纜分界室。

電纜分界室宜設(shè)置在首層，建筑面積為25～30m2。電纜分界室梁下凈高≥3m，電纜夾層凈高≥1.9m。

2.3 10kV開閉站帶小區(qū)變壓器容量計(jì)算

式中，I為一路10kV電源電纜(銅芯300mm2)的額定載流量，取550A；U為額定電壓，10kV；K1為一路10kV電源電纜的負(fù)荷率，取50%；K2為所帶小區(qū)配電變壓器的負(fù)荷率，取60%；K3為所帶小區(qū)配電變壓器的總?cè)萘?，最大?fù)荷的同時(shí)系數(shù)取0.6。因此，S＝2 3IUK1/K2/K3＝2× 3×550×10×0.5/0.6/0.6＝26 460 kVA

開閉站帶小區(qū)變壓器的容量一般控制在26 000kVA以內(nèi)。住宅小區(qū)的建筑面積在40萬m2以上時(shí)，通常需考慮建一座10kV開閉站。

3 變配電室分類與配電范圍

3.1 變配電室分類

以北京地區(qū)為例，住宅小區(qū)變配電室按管理屬性可分為局管(低基)和自管(高基)兩類，兩者的維護(hù)管理、設(shè)計(jì)要求、計(jì)量方式和電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等各不相同，詳見表1。

局管(低基)變配電室和自管(高基)變配電室的比較 表1

3.2 配電范圍

(1)局管(低基)變配電室配電范圍

1)居民戶內(nèi)用電；2)住宅樓內(nèi)非居民用電，如電梯、公共區(qū)域照明、地下室污水泵、自行車庫、人防等；3)服務(wù)于住宅的電氣及設(shè)備用房:π接室、配電室、弱電機(jī)房、熱交換站、水泵房等；4)不大于100kW的商業(yè)用戶。

(2)自管(高基)變配電室配電范圍

1)托兒所、幼兒園、小學(xué)、辦公類公共建筑等；2)大于100kW的商業(yè)用戶，如會(huì)所、商業(yè)、配套公建等。

4 10/0.4kV變配電室設(shè)計(jì)

4.1 選址

(1)宜設(shè)置于負(fù)荷中心區(qū)域或靠近大容量用電設(shè)備點(diǎn)，市中心區(qū)域低壓電纜供電半徑宜≤150m，其他地區(qū)宜≤250m。

(2)考慮高低壓電纜進(jìn)出線方便，宜設(shè)置在建筑物內(nèi)靠外墻的部位。

(3)不應(yīng)設(shè)在地勢低洼、建筑結(jié)構(gòu)最底部等可能積水的場所；不應(yīng)設(shè)在廚房、衛(wèi)生間、浴室等有水房間的正下方，也不宜與其貼鄰。

(4)可設(shè)獨(dú)立式變配電室，也可附設(shè)于建筑物首層、地下一層，或與汽車庫同層建設(shè)，但不應(yīng)設(shè)在住宅樓居住房間的正下方或與其貼鄰。有條件時(shí)應(yīng)適當(dāng)拉開變配電室與居民住宅的距離。

4.2 運(yùn)輸通道

(1)變配電室附設(shè)于地下車庫內(nèi)時(shí)，優(yōu)先考慮利用汽車通道作為運(yùn)輸通道。要求通道凈高≥2.5m，凈寬≥2m，轉(zhuǎn)彎處凈寬≥2.5m。

(2)利用公共通道(如走廊、門等)運(yùn)輸變壓器時(shí)，根據(jù)運(yùn)輸穿越距離的長短，其寬度及高度應(yīng)比設(shè)備最大尺寸每側(cè)至少加大200～500mm。

(3)當(dāng)運(yùn)輸條件受限，沒有公共通道可利用時(shí)，可采用吊裝口運(yùn)輸方式。吊裝口尺寸≥1.8m×2.5m。吊裝口須與變配電室貼鄰，吊裝口如在室外地面上，應(yīng)高出地面0.5m或建防雨小屋。

4.3 變配電室設(shè)置的基本要求

(1)變配電室的板底凈高≥3.5m，梁底凈高≥3.0m。變配電室應(yīng)設(shè)電纜溝或電纜夾層。當(dāng)設(shè)置電纜溝時(shí)，應(yīng)考慮高低壓電纜轉(zhuǎn)彎半徑、電纜數(shù)量、施工及檢修情況并結(jié)合當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，確定電纜溝的寬度和深度；當(dāng)設(shè)置電纜夾層時(shí)，夾層凈高宜≥1.9m。

(2)變配電室需設(shè)兩個(gè)獨(dú)立向外開啟的門，其中1個(gè)為運(yùn)輸設(shè)備的大門，其尺寸為1.8m×2.7m。

(3)電氣設(shè)備的荷載應(yīng)提供給土建專業(yè):變壓器荷載應(yīng)根據(jù)變壓器容量確定，SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜每面約500kg；低壓開關(guān)柜每面約600kg。

4.4 變配電室布置圖實(shí)例

變配電室平面布置圖及剖面圖如圖1～2所示。

圖1 變配電室平面布置圖

圖2 變配電室剖面圖(A-A)

5 變壓器容量的配置

5.1 用戶用電設(shè)備容量的確定

住宅小區(qū)用電負(fù)荷應(yīng)按照公式(2)計(jì)算。

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，按表2選?。籉為戶數(shù)或建筑面積，戶或m2；K為需要系數(shù)，各類住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)，按表3選取。

各類住宅供電容量負(fù)荷計(jì)算指標(biāo)[4] 表2

各類住宅面積用電負(fù)荷需用系數(shù)表[2] 表3

5.2 局管(低基)變電室變壓器容量配置要求

住宅、公寓及配套公建變壓器的容量按照式(3)計(jì)算。

式中，S為配電變壓器容量參考值，kVA；P為住宅、公寓及配套公建等折算到配電變壓器的用電負(fù)荷，kW，按公式(2)確定；cosφ為功率因數(shù)，取0.85；K2為變壓器的負(fù)載率，單臺(tái)變壓器時(shí)取85%，兩臺(tái)變壓器時(shí)取60%；局管(低基)變配電室單臺(tái)變壓器容量不宜超過800kVA。

5.3 工程案例

某住宅小區(qū)總建筑面積約22萬m2，其中D地塊共有高層住宅樓8棟(為板式小高層)，居民814戶，居民用電最大負(fù)荷4 884kW；E地塊共有住宅樓23棟(均為六層帶電梯)，居民932戶，居民用電最大負(fù)荷5 592kW。

D、E地塊中設(shè)置一個(gè)開閉站及四個(gè)低基變配電室。開閉站設(shè)于D地塊，D、E地塊分別各設(shè)置兩個(gè)低基變配電室。其中D地塊中開閉站與一個(gè)低基變配電室在地上合建，D地塊中另外一個(gè)低基變配電室及E地塊中的兩個(gè)低基變配電室分別設(shè)于所屬地塊的地下車庫內(nèi)。具體變配電室設(shè)置方案可參見表4。

某工程變配電室設(shè)置方案 表4

6 計(jì)量裝置

(1)居民住戶按供電部門要求采用一戶一表計(jì)量，電度表采用智能卡式電度表，電度表一般采用4倍表，如10(40)A、20(80)A等，需根據(jù)各戶計(jì)算負(fù)荷確定。電度表安裝在各層電氣豎井內(nèi)的電表箱中，表前設(shè)隔離開關(guān)，表后設(shè)微型斷路器。動(dòng)力和公共照明負(fù)荷計(jì)量分別在配電室的光、力柜上。

(2)配套商業(yè)店鋪按戶設(shè)計(jì)量電表，電表集中設(shè)于配電間；對(duì)動(dòng)力負(fù)荷等樓內(nèi)公共用電設(shè)備負(fù)荷在總進(jìn)線柜內(nèi)集中設(shè)表計(jì)量。

7 電氣豎井設(shè)置

(1)強(qiáng)、弱電線纜宜分別設(shè)置豎井。當(dāng)條件受限需合用時(shí)，強(qiáng)、弱電線纜應(yīng)分別布置在豎井兩側(cè)或采取隔離措施。

(2)高層住宅建筑中，非進(jìn)人(利用建筑通道做檢修面)電氣(強(qiáng)電)豎井的凈寬度宜≥0.8m。

(3)非進(jìn)人(利用建筑通道做檢修面)弱電豎井的凈寬度對(duì)于多層住宅來說宜≥0.35m；對(duì)于7層及以上的住宅建筑來說宜≥0.6m。

8 公共區(qū)域管線敷設(shè)

根據(jù)JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《民規(guī)》)第8.1.6款:敷設(shè)在鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓板內(nèi)的電線導(dǎo)管的最大外徑不宜大于板厚的1/3[3]。

以一層四戶高層住宅為例，從強(qiáng)、弱電豎井沿每層公共區(qū)域引至各戶的管線為:1根SC32管至家居配電箱(強(qiáng)電箱)＋1根SC20管至家居配線箱(弱電箱)＋1根SC25管至戶內(nèi)對(duì)講機(jī)，共12根管。此外，各層公共區(qū)域內(nèi)還有照明、應(yīng)急照明、消防報(bào)警、消防聯(lián)動(dòng)等各類管線，故建議公共區(qū)域的照明類和消防報(bào)警、聯(lián)動(dòng)類管線采用豎向敷設(shè)布線，以避免與引至各戶的水平管線交叉而影響結(jié)構(gòu)板厚。

同時(shí)，工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，根據(jù)建筑高度、每層戶數(shù)、結(jié)構(gòu)板厚等條件，密切配合結(jié)構(gòu)專業(yè)，在同層水平管線較多、管徑較大的情況下，酌情加大公共區(qū)域局部樓板厚度，以滿足《民規(guī)》第8.1.6款的要求。

9 室外管線簡介

(1)住宅小區(qū)內(nèi)的室外電纜線路分為用戶線路和供電局線路兩類。

(2)供電部門規(guī)定，供電局線路不允許穿用戶線路電纜排管的管孔敷設(shè)，也不得敷設(shè)于用戶線路的電纜溝內(nèi)。

(3)同一路徑的電纜數(shù)量不超過12根時(shí)，宜采用電纜排管(即管加井方式)敷設(shè)，超過12根時(shí)應(yīng)采用電纜溝敷設(shè)。

(4)住宅小區(qū)室外電纜管井及路由的設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合弱電、水暖設(shè)備管線、管井及場地標(biāo)高等條件統(tǒng)籌考慮，盡量使引至各住宅樓及配套建筑的低壓電纜路由經(jīng)濟(jì)合理。

10 其他地區(qū)住宅項(xiàng)目供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

住宅項(xiàng)目設(shè)計(jì)不僅要滿足國家相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，還應(yīng)充分結(jié)合各地區(qū)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及供電部門的具體要求，常見的做法有以下幾種。

(1)市政僅能提供一路10kV電源，需設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。

(2)變配電室位于地下一層時(shí)，其地面需抬高，防止雨水、消防水等流入。

(3)變配電室下設(shè)電纜溝，高壓電纜溝寬1m、深1.2m；低壓電纜溝寬0.8m、溝深1m。溝后設(shè)檢修蓋板。設(shè)計(jì)時(shí)需注意電纜溝底部與基礎(chǔ)地梁的豎向標(biāo)高關(guān)系。

(4)住宅樓內(nèi)直接設(shè)配電室(不需設(shè)π接室)。(5)電表選型:機(jī)械表、磁卡表等。

(6)電表箱安裝位置:與電表選型有關(guān)，或是集中安裝在首層或公共區(qū)域，或是安裝在各層電井內(nèi)或外等。

11 結(jié)束語

住宅小區(qū)的品質(zhì)與日常生活息息相關(guān)，從源頭上做好其供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是居民生活安全舒適的基本保障。針對(duì)各地區(qū)供電部門要求和做法的多樣性，及實(shí)際工程中供電方案批復(fù)時(shí)間相對(duì)滯后等若干問題，需要設(shè)計(jì)師在工程實(shí)踐中不斷總結(jié)和不斷積累，努力提高設(shè)計(jì)水平，全面系統(tǒng)的了解和掌握各地區(qū)住宅項(xiàng)目的特點(diǎn)，力求住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加完善。