溫州華電實(shí)業(yè)有限公司 盧 瓊

關(guān)鍵字：居民住宅小區(qū)；供配電系統(tǒng)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1 引言

由于各種民用建筑、商用建筑向著大面積、高層次、多功能的方向發(fā)展，對(duì)城市居民住宅建筑電氣設(shè)計(jì)提出了更高的要求。居民小區(qū)住宅的供電方案、供電設(shè)計(jì)是住宅設(shè)計(jì)中的重要組成部分，它關(guān)系到住宅建筑的美觀、保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全、降低住宅造價(jià)等。在人民的生活中離不開(kāi)供電系統(tǒng)的服務(wù)，一個(gè)良好的供配電設(shè)計(jì)能夠提升人民的生活質(zhì)量。但是在實(shí)際供配電設(shè)計(jì)中，由于部分設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)新技術(shù)、新工藝的接觸與了解，在供配電設(shè)計(jì)方面還存在很多缺陷。

2 居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及原則

2.1 設(shè)計(jì)要求

當(dāng)前，社會(huì)發(fā)展十分迅速，城市居民生活水平有了很大程度的改善，對(duì)于住宅小區(qū)建設(shè)功能性和美觀性提出了更高的要求[1]。但是居民住宅小區(qū)在實(shí)際建設(shè)中，要特別注重供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，全面有效地提升設(shè)計(jì)質(zhì)量水平，以滿足現(xiàn)代化居民住宅小區(qū)的功能性要求，詳細(xì)體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

在進(jìn)行住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要充分有效地結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行方案的調(diào)整，在嚴(yán)格確保功能性和美觀性的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地進(jìn)行供配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和改良，確保其在實(shí)際當(dāng)中發(fā)揮出理想的作用優(yōu)勢(shì)。如果供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不合理的問(wèn)題，那么不僅會(huì)給小區(qū)的建設(shè)和發(fā)展造成嚴(yán)重的制約，同時(shí)也會(huì)對(duì)居民的正常生活工作造成影響。

對(duì)于城鎮(zhèn)居民住宅小區(qū)而言，其供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中除了要嚴(yán)格遵循當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)規(guī)劃要求以外，還需要最大限度降低資源和能源等消耗，確保供配電系統(tǒng)發(fā)揮出作用的同時(shí)，也能體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能理念。

居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還需要嚴(yán)格控制安全性要求，因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)的可靠性關(guān)系著居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，為了防止供電安全事故的出現(xiàn)，需要盡可能地確保供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。

2.2 設(shè)計(jì)原則

居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)格遵循以下幾方面原則。

一是可靠性。以安全可靠為基本出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)中要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)際電負(fù)荷等級(jí)實(shí)施操作，確保系統(tǒng)在任何運(yùn)行方式下都可以安全高效的為用戶提供電力供應(yīng)，滿足居民的日常生活需求。

二是簡(jiǎn)潔性。供配電系統(tǒng)主線設(shè)計(jì)與連接需要盡可能的簡(jiǎn)單明顯，避免出現(xiàn)較多不必要的電氣設(shè)備，同時(shí)對(duì)于線路分合閘等安裝要足夠直觀，便于后續(xù)進(jìn)行維修和操作，同時(shí)也能最大程度的降低供配電安全事故的出現(xiàn)，確保供配電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

三是安全性。設(shè)計(jì)工作開(kāi)展中，確保供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員操作足夠規(guī)范、相關(guān)設(shè)備性能足夠達(dá)標(biāo)，不存在人員誤操作而引發(fā)的安全事故問(wèn)題[2]。與此同時(shí)，系統(tǒng)各項(xiàng)檢修以及維護(hù)工作都需要在安全性基礎(chǔ)上實(shí)施，尤其是電氣設(shè)備必須要在額定的電流及電壓條件下運(yùn)行，確保出現(xiàn)事故的第一時(shí)間可以進(jìn)行故障清除，將事故損失降至最低。

四是選擇性。在實(shí)際進(jìn)行供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，還需要嚴(yán)格遵循控制性原則，即將事故可能造成的損失確定在一個(gè)范圍內(nèi)。要想實(shí)現(xiàn)這一要求，實(shí)際當(dāng)中需要采用斷路器裝置進(jìn)行配合設(shè)計(jì)，并且合理控制設(shè)計(jì)范圍，確保經(jīng)濟(jì)性效果的充分體現(xiàn)。

3 居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題

在實(shí)際開(kāi)展居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，需要重視以下兩方面的設(shè)計(jì)工作，即斷路器的選用設(shè)計(jì)和回路設(shè)計(jì)，詳細(xì)分析如下：

3.1 斷路器選用

在以往的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，很多情況下存在斷路器選擇不合理的情況，很多設(shè)計(jì)人員實(shí)際考慮不周全，在方案制定中選擇使用功能性強(qiáng)大的高級(jí)斷路器裝置，盲目的認(rèn)為功能性越強(qiáng)越高級(jí)的斷路器安全性越高，但是實(shí)際當(dāng)中這種高級(jí)斷路器裝置存在很大的弊端，例如末端位置故障電流產(chǎn)生并且突增時(shí)，高級(jí)斷路器裝置極有可能造成多級(jí)短路裝置跳轉(zhuǎn)。不僅如此，該裝置選擇中還存在一些不足，對(duì)于一些居住人數(shù)比較少的小區(qū)來(lái)說(shuō)，本身對(duì)于電能需要并不高，而實(shí)際線路中流經(jīng)的電流參數(shù)最大值為百安培，在此情況下如果設(shè)置較多的非選擇性裝置，不僅不會(huì)起到實(shí)質(zhì)性的效果，同時(shí)也會(huì)造成資源浪費(fèi)，不符合可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)設(shè)計(jì)理念[3]。除此之外，在實(shí)際進(jìn)行斷路器裝置設(shè)計(jì)中，要科學(xué)合理的明確裝置參數(shù)信息，確保與實(shí)際供配電系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)相匹配。

3.2 回路設(shè)計(jì)

目前，我國(guó)居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，很多情況下對(duì)于回路設(shè)計(jì)工作重視力度不夠高，一些設(shè)計(jì)工作者為了節(jié)能作業(yè)時(shí)間，通常會(huì)將照明以及插座等位置的回路數(shù)大幅減少，更有甚者完全不考慮這一項(xiàng)工作，由于回路配置不合理，設(shè)計(jì)不到位，實(shí)際的供配電系統(tǒng)中線路結(jié)構(gòu)橫截面難以滿足規(guī)范要求，導(dǎo)致后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)超負(fù)荷的情況，容易引發(fā)一系列的安全事故。當(dāng)線路處于超負(fù)荷狀況下時(shí)，會(huì)對(duì)原有結(jié)構(gòu)的絕緣性能造成破壞，溫度參數(shù)會(huì)短時(shí)間迅速上升，對(duì)配套的電氣設(shè)備性能造成很大程度的干擾和影響，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致更大規(guī)模的系統(tǒng)損壞，影響電力正常供應(yīng)的同時(shí)，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。因此，設(shè)計(jì)開(kāi)展供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃中，要加強(qiáng)回路設(shè)計(jì)工作，同時(shí)結(jié)合各個(gè)住戶的實(shí)際配電模式，對(duì)整體回路結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效調(diào)整和優(yōu)化，確保安全風(fēng)險(xiǎn)隱患的有效排出，為供配電系統(tǒng)的正常有序運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐

本次研究將結(jié)合具體的工程案例，對(duì)居民住宅小區(qū)設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)分析，具體如下：

4.1 設(shè)計(jì)思路

某住宅小區(qū)由于屬于分期開(kāi)發(fā)建設(shè)，所以在實(shí)際當(dāng)中為了確保供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正常進(jìn)行，在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展前需要與當(dāng)?shù)毓╇姴块T進(jìn)行有效溝通協(xié)調(diào)，明確區(qū)域內(nèi)電源情況、高壓系統(tǒng)接地形式以及變配電室位置等等信息，然后以此為基礎(chǔ)進(jìn)行主要的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[4]。

4.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.2.1 10 kV 高壓系統(tǒng)

4.2.1.1 10kV 開(kāi)關(guān)站

住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)中開(kāi)關(guān)站通常用于10kV電力接受和分配，在實(shí)際當(dāng)中設(shè)置了中壓配電進(jìn)出線以及功率再分配裝置，其電源進(jìn)線側(cè)和出線側(cè)的電壓數(shù)值相同。對(duì)于該裝置而言，可以看作是上一級(jí)變電站母線的有效延伸，主要對(duì)變電站進(jìn)出線間隔有限問(wèn)題進(jìn)行控制和解決，同時(shí)降低相同路徑下電纜數(shù)量，最終起到支撐電源運(yùn)行的實(shí)質(zhì)性目的。在實(shí)際對(duì)開(kāi)關(guān)站進(jìn)行設(shè)計(jì)中，需要滿足以下兩方面內(nèi)容：第一，選擇小區(qū)地上合適的位置進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，一般占地面積在300m2左右為宜；第二，對(duì)開(kāi)關(guān)站的相關(guān)參數(shù)信息進(jìn)行控制，例如梁下凈高應(yīng)當(dāng)確保在3m 以上，電纜溝凈高在1.15m 以上，如此可以讓裝置發(fā)揮出理想的作用效果[5]。

4.2.1.2 開(kāi)關(guān)站帶小區(qū)變壓器容量計(jì)算

變壓器容量計(jì)算公式如下所示：

上述公式中，I 代表的是一路10kV 電源電纜的額定載流量，本次研究中取值為550A；U 代表的是額定電壓，數(shù)值為10kV；K1代表一路電源電纜負(fù)荷率參數(shù)，實(shí)際取值為50%；K2代表的是住宅小區(qū)配電變壓器的負(fù)荷率參數(shù)，實(shí)際取值為60%；K3代表的是所帶小區(qū)配電變壓器總?cè)萘?，最大?fù)荷的同時(shí)系數(shù)取值為0.6，即：

由上述計(jì)算可知，開(kāi)關(guān)站帶小區(qū)變壓器容量通常需要控制在26000kVA 范圍之內(nèi)，當(dāng)居民住宅小區(qū)占地面積超過(guò)10萬(wàn)m2時(shí)，為了確保電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，一般會(huì)選擇建立一座專門的10kV 開(kāi)關(guān)站[6]。

4.2.2 變配電室分類

本次研究住宅小區(qū)地處溫州市周邊，所以實(shí)際開(kāi)展供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其變配電室分類需要嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中依據(jù)管理方面的屬性將其分為局管和自管兩種，其在計(jì)量方式、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及電價(jià)等方面存在明顯的差異，詳細(xì)見(jiàn)表1所示。

表1 局管和自管變配電室對(duì)比表

4.2.3 10 /0.4kV 變配電室設(shè)計(jì)

4.2.3.1 選址

本次研究中變配電室位置的選擇一般需要臨近大容量電氣設(shè)備，由于該小區(qū)建設(shè)位置處于城市周邊，所以低壓電纜供電半徑需要控制在250m 以內(nèi)最為適宜。由于高低壓電纜進(jìn)出線操作比較復(fù)雜，難度相對(duì)較大，所以考慮便捷性要求，實(shí)際當(dāng)中需要將其設(shè)置在內(nèi)靠外墻的地點(diǎn)。為了避免后續(xù)供電穩(wěn)定性受到干擾，實(shí)際進(jìn)行選址過(guò)程中要有效避開(kāi)以下場(chǎng)所，即結(jié)構(gòu)底部可能存在積水的位置、衛(wèi)生間或浴室的正下方等[7]。除此之外，變配電室可以單獨(dú)進(jìn)行配置，同時(shí)也能附設(shè)在小區(qū)建筑的一層或地下一層等位置。

4.2.3.2 運(yùn)輸通道

當(dāng)變配電室設(shè)置在建筑物的地下室時(shí)，這種情況下可以優(yōu)先考慮私家車行駛作為主要的運(yùn)輸通道。為了確保運(yùn)輸?shù)恼Ｓ行蜻M(jìn)行，通道凈高和凈寬通常需要分別超出2.5m 和2m。在利用公共通道進(jìn)行變壓器裝置的運(yùn)輸時(shí)，結(jié)合實(shí)際的運(yùn)輸距離，可對(duì)相關(guān)通道指標(biāo)作出一定的調(diào)整。除此之外，如果小區(qū)實(shí)際當(dāng)中不存在公共運(yùn)輸通道，此時(shí)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器裝置的運(yùn)輸，可以采用吊裝口運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行，其中吊裝口尺寸需要控制在1.8m×2.5m 以上。

4.2.4 變壓器容量的配置

4.2.4.1 明確用戶用電設(shè)備容量參數(shù)。

在實(shí)際對(duì)該居民住宅小區(qū)用電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算中，詳細(xì)見(jiàn)以下公式：

上述公式中，P 代表的是用戶計(jì)算最大的負(fù)荷參數(shù)；Q 代表的是負(fù)荷計(jì)算指標(biāo)，具體數(shù)值結(jié)合表2進(jìn)行選擇；F 代表的是小區(qū)建筑面積或住戶數(shù)量；K代表的是住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)。

表2 住宅用戶供電容量負(fù)荷計(jì)算指標(biāo)

4.2.4.2 局管(低基)變電室變壓器容量配置要求

變電器容量配置中計(jì)算公式如下：

上述公式中，S 代表的是配電變壓器容量參考值；P 代表的是住宅小區(qū)折算到配電變壓器的用電負(fù)荷，具體需要結(jié)合公式（2）進(jìn)行計(jì)算；cosΦ 代表的是功率因數(shù)，本次研究中取值為0.85；K2代表的是變壓器的負(fù)載率，其中一臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)取值為85%，兩臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)取值為60%。通過(guò)上述計(jì)算結(jié)果，本次研究中局管(低基)變電室變壓器容量需要控制在800kVA 以內(nèi)。

綜上所述，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)際工程中存在的若干問(wèn)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。