黃堅福

（福建億興電力設(shè)計院，福建 泉州 362000）

住宅小區(qū)是人們生活和居住的重要場所，為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的居住需求，我國陸續(xù)開啟棚戶區(qū)改造項目和老舊小區(qū)改造項目。同時，由于小區(qū)內(nèi)各種電器的大量使用（例如空調(diào)、家用電器、電梯等各種大功率電器），對供配電設(shè)計提出了更高的要求。在設(shè)計過程中，設(shè)計單位的布局不僅要科學(xué)合理，還需要選擇符合規(guī)范的供配電設(shè)備，嚴(yán)格按照相關(guān)部門的要求配備合理的線路和輔助設(shè)備，避免在用電過程中出現(xiàn)跳閘、停電等故障，為小區(qū)居民提供可靠安全的用電保障。

1 項目概況

該工程為南益清源春曉小區(qū)配電工程項目，位于萬安街道塘西段西側(cè)，項目總用地面積67752m2，共16 棟住宅，1 棟商務(wù)辦公樓，1 棟住宅管理中心及相關(guān)配套幼兒園，其中1#樓27 層、2#樓31 層、3～9#樓46 層，10～18#樓6層，項目共兩期，供配電設(shè)計內(nèi)容為所有住宅、地下車庫和社區(qū)配套建筑，設(shè)計有4 座變配電室（見圖1）。

圖1 變配電室位置（變配電室3）

根據(jù)小區(qū)用戶的用電需求進(jìn)行一戶一表負(fù)荷測算，擬配置配變?nèi)萘?2000kVA，專變部分?jǐn)M配置400kVA，總?cè)萘?2400kVA。根據(jù)《10kV 及以下電力用戶業(yè)擴工程技術(shù)規(guī)范》DB35/1036—2016 以及《福建省電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》DBJ 13—278—2017、J 14078—2017相關(guān)規(guī)定進(jìn)行負(fù)荷預(yù)算，其中一類住宅按4kW/套，二類住宅按6kW/套，三類住宅按8kW/套，四類住宅建筑面積140m2以上的，每增加40m2增配4kW。

2 住宅小區(qū)負(fù)荷計算及分級設(shè)計分析

2.1 小區(qū)負(fù)荷計算分析

根據(jù)現(xiàn)行民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)政策規(guī)范，在設(shè)計一類住宅高層建筑的用電負(fù)荷時，應(yīng)該對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟情況、居民消費水平及習(xí)慣等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，嚴(yán)格遵循一級標(biāo)準(zhǔn)，精心計算供配電負(fù)荷，使設(shè)計滿足住宅小區(qū)居民用電需求，并為后續(xù)增容留有余量[1]。不同設(shè)備的負(fù)荷等級要求需要遵循以下原則：1）一級負(fù)荷包括消防用電設(shè)備，如火災(zāi)自動滅火系統(tǒng)、水泵風(fēng)機、防火卷簾等，設(shè)計規(guī)范明確，消防水泵房、控制室及消防電梯等供電，必須設(shè)計在最末級配電箱，以確保消防供電可靠性；2）設(shè)計小區(qū)應(yīng)急照明系統(tǒng)、公共照明系統(tǒng)等應(yīng)采用分層供電的方式；3）新規(guī)中住宅小區(qū)生活用水、供暖鍋爐房、換熱站等供配電負(fù)荷設(shè)計不低于二級，在舊規(guī)中則遵循三級負(fù)荷設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[2]。

該住宅小區(qū)供配電設(shè)計需要同時滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)、電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、小區(qū)用電需求及住宅小區(qū)類型等的要求，對該項目中居住住宅的用電負(fù)荷進(jìn)行以下配置，如表1 所示。

表1 住宅項目用電負(fù)荷配置表

該項目在確定客戶用電負(fù)荷后，再對小區(qū)的總負(fù)荷需求進(jìn)行計算， 一期總共有620 戶60m2～120m2戶型，96 戶220m2戶型；二期總共有780 戶60m2～120m2戶型，108 戶220m2戶型，兩期共計住戶1604 戶，另有商業(yè)用戶82 戶，汽車車位1619 個（根據(jù)測給報告），按照戶數(shù)1604 戶，將配置系數(shù)設(shè)定為0.4。以此為依據(jù)，在計算負(fù)荷時，將用電量精確至每棟建筑、每個單元樓，并考慮戶型、套數(shù)等參數(shù)，最終計算出該小區(qū)住戶用電總負(fù)荷為8850.5kW。值得注意的是，在計算配變?nèi)萘繒r，必須明確配電需用系數(shù)、單臺配變所供電區(qū)域[3]，見表2。

表2 配備安裝容量配置系數(shù)表

根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范可設(shè)定負(fù)載率為85%，結(jié)合公式（1）計算總?cè)萘俊?/p>

式中：Q—每戶用電總和；kx—配置系數(shù)；M—負(fù)載率；cosΦ—功率因數(shù)。

根據(jù)計算結(jié)果，項目設(shè)計時設(shè)置的4 座配電室與理論計算值吻合，但在實際運行中，已經(jīng)超過了66W/m2的負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)存在偏差，也沒有考慮住宅小區(qū)供配電特征，即過于集中化、季節(jié)化、存在單一線路模式等，尤其沒有考慮夏季及夜晚用電高峰這一特征。因此，在確定住宅小區(qū)設(shè)計方案時，要在保證供電安全、穩(wěn)定、節(jié)能的基礎(chǔ)上，參考小區(qū)實際用電需求，如除了用電高峰期外，多數(shù)時間處于低負(fù)載運行狀態(tài)，選擇更加經(jīng)濟、合理的設(shè)計方案，盡可能減少設(shè)備運行損耗，延長設(shè)備使用壽命，降低投資成本。

2.2 住宅小區(qū)供電回路設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)行建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，住宅小區(qū)在進(jìn)行供配電設(shè)計時，需要設(shè)計多個一級負(fù)荷，且采用雙重電源供電模式，當(dāng)其中一個電源出現(xiàn)故障或者需要檢修時，另一路電源可保持正常供電。而在設(shè)計供電電壓時，須按照相關(guān)原則選擇對應(yīng)變壓器和電源進(jìn)線，當(dāng)變壓器功率≤50kVA時， 應(yīng)選用適用于220/380V 交流電的電源進(jìn)線；當(dāng)變壓器功率大于50kVA 時，應(yīng)選用適用于10kV 電壓等級的電源進(jìn)線。

該工程屬于大型住宅小區(qū)，在進(jìn)行供電回路設(shè)計時，須考慮目前日益增多的住宅人數(shù)、家用電器及大功率電器等因素導(dǎo)致的用電荷量跨越式增長情況以及供電、跳閘、短路等故障問題。因此，在選擇電源進(jìn)線時一般選擇10kV的電源進(jìn)線，可選擇的供電方案主要有以下幾種：1）設(shè)計兩個10kV 電源進(jìn)線互為備用，被稱為雙回路；2）另一個雙回路是將10kV 電源進(jìn)線設(shè)計為一個主供電所用，一個作為備用回路；3）單回路，以一組10kV 電源進(jìn)線為主，并將柴油發(fā)電機組作為備用電源進(jìn)行供電。分析考量這3個設(shè)計方案可知，10kV 電源進(jìn)線雙回路設(shè)計，需要從兩個不同變電站將電源引出，但這種情況下，主網(wǎng)電壓設(shè)計將和地區(qū)電力網(wǎng)呈現(xiàn)為并網(wǎng)狀態(tài)，若想獲得兩個獨立電源，將面臨較大的挑戰(zhàn)。

為確保工程保質(zhì)保量完成，且不會產(chǎn)生較大投資成本，重新思考設(shè)計電源進(jìn)線和供電方式。如果選用YJV22-8.7/15kV 型號電纜用于雙回路10kV 電源進(jìn)線，就會不可避免地增加電纜施工安裝費用，增加供電項目建設(shè)投資。因此，可以對回路設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，除特殊供電區(qū)域外，針對裝機容量大于10000kV 的電源進(jìn)線，設(shè)計雙回路的10kV電源進(jìn)線方式，一般情況下選擇單回路，將10kV 電源與柴油發(fā)電機組作為備用電源是目前住宅小區(qū)供配電設(shè)計的首選方案，而該項目的總配變?nèi)萘窟_(dá)12000 kVA，因此可選用回路的供電方式，按兩路電源雙環(huán)網(wǎng)四進(jìn)線設(shè)計。

2.3 配變電所位置選擇

低壓配電系統(tǒng)中低壓的供電半徑一般設(shè)置為250m 以內(nèi)，在選擇配、變電所的位置時，應(yīng)盡量接近負(fù)荷的中心位置，以減少線路運行所帶來的損耗，因此須根據(jù)建筑群體的整體布局，合理選擇配、變電所的位置[4]。

按照建筑電氣設(shè)計規(guī)范要求，配電站房的設(shè)置應(yīng)符合政府管理部門相關(guān)規(guī)定，供配電設(shè)施設(shè)計和選址要兼具降噪、消防、安全等功能。從變壓器室選址看，須與居民住宅保持一定距離，至少隔一層高，嚴(yán)禁將其設(shè)計在居民住宅正下方。還要使用各種隔音、降噪材料和工藝，確保變壓器室滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)對噪聲的要求，獨立建筑最佳，也可結(jié)合主體建筑建設(shè)，原則上設(shè)在地面一層及以上位置。從配電站房選址看，要避免將其建設(shè)在與衛(wèi)生間、浴室或其他經(jīng)常積水場所相鄰位置，或者正下方，還要避開排水管道及消防管道。住宅小區(qū)的配變電房和發(fā)電機房也不得單獨建在地下[5]。

在設(shè)計公用配電裝置的其他設(shè)備時，可采用獨立門戶設(shè)計模式，無法實現(xiàn)獨立門戶設(shè)計的用防火墻進(jìn)行隔離，還要做好防水、排水、防潮等施工措施，保障設(shè)備運行安全，避免因外界因素影響出現(xiàn)故障及供電不穩(wěn)情況。設(shè)計人員還需考慮后續(xù)施工和檢修施工便利與否，設(shè)置相應(yīng)的消防和應(yīng)急搶修通道，配電房梁下凈高宜不少于3.9m。以該住宅項目設(shè)計為例，2#樓1 層為架空層，參考該棟樓地下室建筑結(jié)構(gòu)將1 號配變電所設(shè)置在地下1 層位置，將2號設(shè)置配變電所在此處，使其線路與需要供電的樓棟最終距離不超過150m，達(dá)到優(yōu)化低壓線路敷設(shè)、保證供電質(zhì)量的目的。2 號配變電所設(shè)置在7#樓地下1 層位置，采用二進(jìn)四出設(shè)計。設(shè)計時應(yīng)充分考慮施工、送電、搶修維護(hù)、轉(zhuǎn)電時的便利性，杜絕倒送電問題的出現(xiàn)。此外，針對住宅小區(qū)臨街商鋪和地下停車場，綜合考慮設(shè)備用房、車位及商鋪等因素，科學(xué)計算用電負(fù)荷、選定配電所位置，若與負(fù)荷中心存在一定距離，還需將線損和加降等因素加入設(shè)計考量，選擇適宜低壓供電電纜規(guī)格。

3 變壓器的選擇原則與容量設(shè)計

3.1 選擇原則

變壓器是配、變電所內(nèi)重要一次電氣設(shè)備，起到控制電力系統(tǒng)電壓、保障電能輸送安全與輸送質(zhì)量的作用。因此，在選擇變壓器時，須根據(jù)小區(qū)用戶的全部用電負(fù)荷情況選擇合適的變壓器型號，并根據(jù)住宅小區(qū)的用電負(fù)荷情況合理設(shè)置變壓器的數(shù)量與容量，避免變壓器數(shù)量多、容量大時出現(xiàn)資源浪費的問題。隨著小區(qū)發(fā)展電能需求增加，變壓器處于高負(fù)荷和超載狀態(tài)，該措施可以保障供電安全。

為確保該住宅小區(qū)電力運行安全穩(wěn)定，避免變壓器選配不合理導(dǎo)致的很多問題，需要結(jié)合項目實際情況，在遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和選用原則的基礎(chǔ)上，盡可能選擇新型、節(jié)能、科技的變壓器類型，便于后期檢修，滿足節(jié)能需求，保證供電質(zhì)量。例如在現(xiàn)階段的市場供應(yīng)中，變壓器主要有封閉型以及干式兩種，其中，在惡劣的使用環(huán)境中宜選用具有防腐、防塵效果的封閉型變壓器，而針對醫(yī)院、學(xué)校等特殊場所，因其對保供電要求相對較高，宜選用干式電力變壓器。

3.2 主變壓器容量選擇

在選擇主變壓器時，充分考慮該住宅小區(qū)一級和二級用電負(fù)荷多、集中用電負(fù)荷大的情況，參考8850.5kW 總負(fù)荷、供配電建筑和設(shè)備選址、供電回路設(shè)計等因素，設(shè)計相應(yīng)數(shù)量的變壓器。該項目配電電氣設(shè)施設(shè)置15 臺800kVA總?cè)萘窟_(dá)12000kVA 的變壓器，以滿足項目設(shè)計的要求，同時按照相關(guān)要求，對變電所主接線方案進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計多個備用方案，結(jié)合項目的實際情況來選擇具體方案。

4 供電方案設(shè)計

4.1 供電方案的設(shè)計

該項目供電電壓設(shè)計為10kV，頻率為50Hz，相數(shù)為三相，雙回路電源供電方案。其中，第一路電源將220kV城東變的923 陽江線1#環(huán)網(wǎng)柜至2#環(huán)網(wǎng)柜間的電纜開斷設(shè)為該項目1#開關(guān)站I 段母線和2#開關(guān)站I 母線供電。第二路電源220kV 城東變915 東宅線16#桿引接電纜至新建1#配變電所1#開關(guān)站II 段母線，并從1#開關(guān)站II 段母線引接電纜至新建2#開關(guān)站II 段母線，2#開關(guān)站II 段母線引接電纜到220kV 城東變I 段915 東宅線19#桿，將220kV 城東變I 段915 東宅線16#桿至19 桿架空線開斷。

為了保證線路的穩(wěn)定運行，在設(shè)計繼電保護(hù)系統(tǒng)時，要確保繼電保護(hù)和自動裝置的設(shè)置符合GB/50062、GB/14285 及DB35/T1036-2016 等相關(guān)國家、行業(yè)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，10kV 進(jìn)線柜須裝設(shè)速斷、過電流保護(hù)，變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)分別采用電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)，同時裝設(shè)非電量保護(hù)。10kV 進(jìn)線開關(guān)處裝設(shè)備自投裝置，投切時間應(yīng)滿足負(fù)荷允許停電時間的要求，具體投切時間由保護(hù)定值人員提供，兩臺進(jìn)線柜中斷路器進(jìn)行電氣閉鎖，10kV 斷路器宜采用數(shù)字型繼電保護(hù)裝置，確保高低壓開關(guān)設(shè)備在投運后“故障不自復(fù)”。

4.2 電纜選型及設(shè)計要求

根據(jù)DB/T1036-2016 對電纜、橋架、豎井的相關(guān)規(guī)定，該項目采用阻燃低煙無鹵交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、電線或采用無鹵電力電纜、電線；消防設(shè)備供電及控制線路選擇應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定；地下室水平敷設(shè)電纜時應(yīng)使用防火阻燃型電纜橋架，且電纜總面積與橋架橫斷面面積之比應(yīng)小于49%，橋架離地面的高度通道處應(yīng)不低于2.5m。此外，公共和用房配電站房的電纜通道應(yīng)進(jìn)行區(qū)分，并進(jìn)行明確標(biāo)示。豎井凈深應(yīng)不小于60mm，設(shè)備箱前應(yīng)保留800mm 距離，以確保箱門能在不小于90°的范圍內(nèi)自由開啟關(guān)閉[6]。

5 結(jié)語

總之，在對住宅小區(qū)進(jìn)行供配電設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)對項目進(jìn)行全面深入的調(diào)研，并充分了解當(dāng)?shù)毓╇姴块T的技術(shù)要求以及周邊區(qū)域用電情況，并重視供配電設(shè)計中普遍存在的問題，科學(xué)合理地設(shè)置電力設(shè)備，選擇適宜低壓斷路器，科學(xué)設(shè)計供配電線路，確保設(shè)計的供配電方案合理有效。