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        某民用住宅小區(qū)10/0.4kV配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2022-05-24 07:35:08李金和高純斌
        關(guān)鍵詞:住宅小區(qū)用電容量

        李金和,高純斌

        (吉林工程技術(shù)師范學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130052)

        本設(shè)計(jì)的對(duì)象是安徽省某居住小區(qū)。小區(qū)由23棟二類高層住宅樓、1棟幼兒園、地下車庫(kù)以及配套用房(物業(yè)用房、社區(qū)居委會(huì)用房、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)站、未成年活動(dòng)中心、養(yǎng)老院用房、地面開(kāi)閉所、設(shè)備用房等)組成。

        1 高低壓變配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        1.1 負(fù)荷分級(jí)與負(fù)荷計(jì)算

        依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范以及結(jié)合地方標(biāo)準(zhǔn)的要求。將從供電可靠性的要求以及中斷供電對(duì)人身安全和經(jīng)濟(jì)損失來(lái)確定普通負(fù)荷等級(jí),將不同建筑物劃分為三個(gè)等級(jí)。但在平常工程設(shè)計(jì)中,很多電氣設(shè)計(jì)師往往忽視了消防負(fù)荷分級(jí),依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014(2018年版)10.1條對(duì)消防負(fù)荷等級(jí)劃分,確保消防負(fù)荷不與普通負(fù)荷的等級(jí)混淆。結(jié)合本小區(qū)的實(shí)際狀況,本小區(qū)均為二類高層住宅建筑,地下車庫(kù)為I類汽車庫(kù)。

        負(fù)荷計(jì)算作為選擇導(dǎo)線截面、開(kāi)關(guān)設(shè)備及變壓器容量的基礎(chǔ),通過(guò)了負(fù)荷計(jì)算后對(duì)導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)和變壓器等電氣設(shè)備進(jìn)行合理的匹配,滿足末端設(shè)備時(shí)刻處于額定狀態(tài)下工作,從而保障電氣系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此,負(fù)荷計(jì)算的成敗將對(duì)設(shè)備的選型和經(jīng)濟(jì)有著重要意義。

        本文將依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范以及結(jié)合地方標(biāo)準(zhǔn)的要求,將這些規(guī)范的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的對(duì)比,由于該標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)于國(guó)家規(guī)范,在本設(shè)計(jì)中將按嚴(yán)格的數(shù)據(jù)來(lái)作為設(shè)計(jì)依據(jù),則每套住宅的用電負(fù)荷見(jiàn)表1。

        表1 每套住宅用電負(fù)荷和電能表的選擇

        對(duì)于小區(qū)內(nèi)一些配套用房的用電負(fù)荷,應(yīng)按中標(biāo)廠家實(shí)際的用電設(shè)備來(lái)計(jì)算。但是往往在設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)備廠家?guī)缀醵际亲詈蟠_定的,所以我們只能采用單位指標(biāo)法對(duì)配套公建進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。配套公建的用電指標(biāo)見(jiàn)表2。

        表2 配套公建的用電指標(biāo)

        1.2 變壓器的容量和數(shù)量

        高層住宅小區(qū)用電負(fù)荷大,小區(qū)變壓器的分配不均造成有的地方過(guò)載運(yùn)行,影響小區(qū)內(nèi)居民的生活質(zhì)量。因此,合理地選擇和分配變壓器的額定容量、數(shù)量、運(yùn)行方式和變壓器的型號(hào),以及預(yù)留有一定的富余容量以方便日后新增加的用電設(shè)備在經(jīng)濟(jì)上有重要意義的。

        本設(shè)計(jì)依據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)要求對(duì)變壓器容量進(jìn)行選擇,住宅部分配置系數(shù)采用0.6,負(fù)載率采用85%;配套公建配置系數(shù)采用0.7,負(fù)載率采用95%進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算變壓器容量如公式1所示。

        (1)

        式中 Sjs—變壓器所需容量,kVA;

        Pn—變壓器供電的住宅部分有功功率之和,kW;

        Kp—配置系數(shù);

        K1—變壓器負(fù)載率。

        由上述計(jì)算方法可知,該小區(qū)公變電房變壓器的計(jì)算所需總?cè)萘繛?1325kVA。分別用10臺(tái)容量為800 kVA的變壓器和6臺(tái)容量為630 kVA的變壓器進(jìn)行供電。

        1.3 10kV系統(tǒng)

        由上述的負(fù)荷等級(jí)可知。結(jié)合本小區(qū)的實(shí)際狀況采用電纜+開(kāi)閉所+配電房的供電方式,本小區(qū)由市政引來(lái)2路不同變電站10kV電源進(jìn)入小區(qū)地塊內(nèi)。本小區(qū)內(nèi)設(shè)置10kV開(kāi)閉站,負(fù)責(zé)對(duì)本小區(qū)10kV電源的分配。電源分別接入小區(qū)中心開(kāi)閉所I、II段母線,母線之間設(shè)置有聯(lián)絡(luò)。為了保障一、二級(jí)用電負(fù)荷用電。公變電房10kV電源由中心開(kāi)閉所I段母線和II段母線引接,形成環(huán)網(wǎng)供電方式,公變電房8座共設(shè)4個(gè)小環(huán)。1#專變電房、2#專變電房、3#專變電房,則10kV電源由中心開(kāi)閉所兩段母線分別接入電房?jī)山M高壓進(jìn)線柜內(nèi),以保證小區(qū)配套設(shè)施(二級(jí)負(fù)荷)具備雙電源。

        2 建筑物防雷與接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        當(dāng)前,我國(guó)城市化進(jìn)程的步伐越來(lái)越快,所建建筑樓層越來(lái)越高,同時(shí)人們的生活水平也不斷上升,小區(qū)內(nèi)不斷引進(jìn)各種電氣設(shè)備與智能化設(shè)備越來(lái)越豐富,這將增加電氣系統(tǒng)復(fù)雜性。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能伴隨故障的發(fā)生,一旦有故障發(fā)生而造成了一些不必要的損失。因此,依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的規(guī)范,結(jié)合本住宅小區(qū)所處的年平均雷暴日以及建筑物屬性,來(lái)確定小區(qū)內(nèi)建筑物的防雷級(jí)別,則對(duì)防雷與接地系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)。

        2.1 建筑物防雷類別

        為了更合理設(shè)置防雷措施接地形式,先對(duì)建筑物所處的環(huán)境以及建筑物的高度、規(guī)模來(lái)判斷,雷電可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)以及可能產(chǎn)生的損壞進(jìn)行全面評(píng)估。住宅小區(qū)防雷設(shè)計(jì)將按照建筑物的重要性以及發(fā)生雷電事故的可能性和后果的嚴(yán)重性,把建筑物防雷等級(jí)分為三類。建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)計(jì)算如公式2所示。

        N=k×Ng×Ae

        (2)

        式中:N—建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/a);

        k—校正系數(shù);

        Ng—建筑物所處地區(qū)雷擊大地的平均密度(次/km2/a);

        Ae—與建筑物截收相同雷擊大地的年平均密度(km2);

        其中:Ng=0.1Td,Td為當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤誂e=[LW+2(L+W)√D+πD]×10^(-6)。D為建筑物每邊擴(kuò)大寬度,當(dāng)建筑物的高度不超100m時(shí),D=√(H(200-H));L、W、H分別為建筑物的長(zhǎng)、寬、高。

        結(jié)合上述計(jì)算方法,以本住宅小區(qū)的5#樓為例進(jìn)行年雷擊計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如表3所示。依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010可知,該5#樓屬于第三類防雷建筑。剩余建筑物的計(jì)算方法相似,經(jīng)計(jì)算本小區(qū)所有單體建筑物均屬于第三類防雷建筑物。

        表3 年雷擊計(jì)算表

        2.2 建筑物防雷措施

        對(duì)于雷擊的防范,將采取的措施是使用厚度為12mm鍍鋅圓鋼做避雷帶,并沿屋面易受雷擊的部位進(jìn)行明敷設(shè)置,將屋面的避雷帶形成不大于20m×20m或24m×16m的網(wǎng)格。避雷帶的支持卡高度為100mm,且在水平和轉(zhuǎn)角處分別設(shè)置長(zhǎng)度為1000mm、500mm的支架固定在女兒墻上或現(xiàn)澆的混凝土支座上。引下線將利用建筑物柱內(nèi)的兩根不小于?16mm主鋼筋作為防雷引下線,且引下線上端與避雷帶必須可靠焊接,下端經(jīng)接地電阻測(cè)試卡與接地裝置可靠焊接。對(duì)于接地系統(tǒng)將利用基礎(chǔ)圈梁內(nèi)最外層對(duì)角兩根大于?12mm主鋼筋可靠焊接連作為建筑物接地裝置,接地電阻應(yīng)小于1歐姆,這樣才能迅速地疏散雷電流。如接地電阻達(dá)不到要求,可沿基礎(chǔ)四周敷設(shè)一圈?40x4鍍鋅扁鋼埋深0.8m與接地可靠焊接。

        在小區(qū)中存在電磁脈沖是不可避免的事情,為減少電磁脈沖對(duì)電子器件的破壞,則我們將總配電柜、分配電柜、設(shè)備機(jī)房配電箱、特殊重要電子設(shè)備的配電線路,根據(jù)雷電流水平和設(shè)備耐壓水平裝設(shè)相應(yīng)浪涌保護(hù)器(SPD)等級(jí)進(jìn)行保護(hù)。

        3 消防電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用與分析

        在所有類型的災(zāi)難中,火災(zāi)是人類可以控制和避免的災(zāi)難,也是發(fā)生頻率最多災(zāi)害之一?,F(xiàn)今,高層住宅的特點(diǎn)是人員聚集廣、各種類型的電氣和電子設(shè)備多、用電量大等,容易發(fā)生火災(zāi)。一旦發(fā)生火災(zāi)將造成人員疏散困難和火災(zāi)連貫性高等現(xiàn)象,這將對(duì)本小區(qū)產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人身安全。

        在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)任意一個(gè)火災(zāi)探測(cè)器感應(yīng)濃煙或者高溫后,再與手動(dòng)報(bào)警按鈕的動(dòng)作后發(fā)生“與”關(guān)系,將信息傳送到消防控制中心,值班人員通過(guò)消防控制室圖形顯示裝置得知火災(zāi)發(fā)生的部位,確定發(fā)生火災(zāi)無(wú)誤,若發(fā)生火災(zāi)將由值班人員下達(dá)指令,通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)方式啟動(dòng)消防裝置實(shí)現(xiàn)災(zāi)情控制,并撥打火災(zāi)電話通知消防隊(duì)救援。在火災(zāi)發(fā)生后火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警聲光信號(hào)同時(shí)廣播播報(bào)火災(zāi)狀況,第一時(shí)間讓火災(zāi)發(fā)生區(qū)和非發(fā)生區(qū)域的居民及時(shí)疏散;同時(shí)消防人員通過(guò)使用消防栓后,按下消火栓按鈕,信號(hào)發(fā)送到消防控制中心,觸發(fā)消防聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵工作。若在某個(gè)火災(zāi)區(qū)域設(shè)有噴淋系統(tǒng)時(shí),發(fā)生火災(zāi)后達(dá)到預(yù)定的溫度會(huì)引破噴頭,噴淋管道內(nèi)部的水流發(fā)生較快的流量時(shí),水流指示器感應(yīng)到水壓不平衡后及時(shí)發(fā)出信號(hào)通過(guò)消防聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)噴淋穩(wěn)壓泵,當(dāng)穩(wěn)壓泵供應(yīng)不足時(shí),再次聯(lián)動(dòng)噴淋水泵啟動(dòng)工作。然而在火災(zāi)區(qū)域通過(guò)消防聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)部位的消防風(fēng)機(jī)以及防火閥等,且這些部件的動(dòng)作信號(hào)要反饋至消防控制室中心。從而降低煙氣和火勢(shì)的蔓延速度;啟動(dòng)消防應(yīng)急照明和疏散指示,為人員疏散提供安全疏散路徑;將非消防電源切斷,電梯不能作為疏散通道使用,非消防電梯自動(dòng)平層,由于消防人員身穿承重的滅火裝備,消防電梯僅為消防人員及時(shí)到達(dá)火災(zāi)區(qū)域,快速對(duì)火災(zāi)進(jìn)行及時(shí)撲滅。待火災(zāi)信號(hào)解除后,均自動(dòng)或手動(dòng)恢復(fù)正常供電。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本文介紹了住宅小區(qū)高低壓變配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建筑物防雷與接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、消防電氣設(shè)計(jì)應(yīng)用與分析,提出所有設(shè)計(jì)均滿足國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及當(dāng)?shù)仉娏鞠鄳?yīng)的供電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

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