住宅小区的配电系统相关的设计.docx

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住宅小区的配电系统相关的设计

住宅社區的配電系統相關的設計

１居住建築用電負荷

居住建築用電負荷分為兩類：

一類是住宅用電負荷，含住宅照明和家用電器；另一類是公共區用電負荷，含公共區照明和動力兩部分負荷。

１．１戶內照明負荷

住宅各種房間的不同使用功能及人員活動的頻率決定了光源的種類、燈具的形式及對光線變化的不同要求。

反映在電氣設計上便是照度要求。

（1）確定建築標準。

根據國家住宅與居住環境工程中心在２００２年編寫的《健康住宅技術設計要點２００２年修訂版》，再根據建設住宅的平均建築面積參數，以建築面積１００ｍ２為例。

（2）確定照度標準：

《建築照明設計標準》（ＧＢ５００３４－２００４）對居住建築內照度標準及照明功率密度值做了規定（見表1）。

首先我們算出居室內燈具的光通量，然後通過光通量可以查表得出光源容量，將各居室的容量相加，便可以得出一戶的總照明燈具容量。

計算過程不一一羅列，最後計算的結果是居室內照明容量約為４００Ｗ.

１．２家用電器負荷

家用電器是住宅內負荷的主要因素。

家用電器負荷的確定應考慮兩個主要因素：

第一，採暖、炊事及洗浴能源方式。

當大範圍採用電採暖、單元式集中空調、電熱水器和電灶，住宅內用電負荷應根據具體情況進行計算；第二，家用電器的普及率。

家用電器普及率是標誌著某類家用電器進入家庭的程度，當前的家用電器普及率可以反映出居民的生活水準，決定了居民用電負荷。

１．３公共區照明負荷

公共區照明含有幾部分：

一是經常有人員來往的地方，如樓梯間、電梯前室、走道等；二是如人防、水泵房、設備層等公共設施所在場所；三是樓內的疏散照明及事故照明。

場所不同，所選用燈具、光源不同，燈具控制方式不同，因此不同的公共區照明會有不同的需用係數。

１．４公共區動力負荷

一是高層住宅樓內的電梯負荷（受建築物及電梯本身的參數，以及運行條件影響）；二是樓內的給、排水及通風設備負荷（排汙泵、生活水泵等）；三是住宅供暖設備負荷。

２住宅社區負荷計算

住宅社區負荷計算在不同的設計階段採用不同的計算方法：

在方案設計階段多採用單位面積功率法，在初步設計和施工圖設計階段多採用需用係數法。

（1）１９９９年８月，北京供電局下發了《關於城鎮居民新建住宅實施一戶一表的技術方案》（簡稱《方案》），即（９９）首規辦秘字第３１９號。

對住宅的"用電負荷標準及電度錶規格"（表2）做了調整，給出了"不同戶數的需用係數"（表3）。

《方案》第一條中提出"用電負荷按遠期每戶不小於６千瓦計算"。

６ｋＷ/戶的的規劃容量有下列三個前提原則：

第一，北京地區屬於採暖區，現階段以市政或社區集中式供暖為主，暫不考慮電採暖方式；第二，北京市現階段炊事能源以天然氣、液化石油氣及燃煤為主，只能用電飯鍋等小型電炊具而不能用電灶；第三，按北京市城鄉規劃委員會"關於在住宅設計中安裝（預裝）家用空調器的有關規定"（９４）首規辦規字第１７０號，一般職工住宅安裝空調器兩臺。

６ｋＷ/戶的規劃容量有下列兩層含義：

一個是遠期要求，其目的是指導設計人員在具體設計時，對於居住建築內的開關、導線、電度錶等的選擇應留有餘量，不得小於３０A；一個是應當保證用戶能夠達到的最大負荷。

以現有設計條件為例：

４ｋＷ/戶為計算負荷，是用電負荷計算的標準；６ｋＷ/戶為最大負荷，是單體設計中導線、開關等電氣組件的選擇依據。

該標準是一個"基本標準"，是一般居住區的建設標準，即使是搬遷民宅也必須達到這個最低的條件，並非是"豪華"級標準。

如果是一個較高檔次的居民區或每戶的用電結構有了變化，就應當對用電負荷的計算容量重新做調整。

（2）２００２年７月北京市供電局下發了《關於調整住宅用電指標和配置住宅變壓器標準的通知》即京供計【２００２】１７３號（見表4）。

以普通住宅為例，建築面積１００ｍ２/戶計，用電負荷６ｋＷ/戶計，則單位面積負荷為６０Ｗ/ｍ２.按（表3）計算變壓器容量（按普通住宅計）：

Ｓ＝（Ｐ×ＫＴ）/（ＣＯＳΦ×ＫＦ）

＝（６０×０．２）/（０．８５×０．６５）

＝２１．７１ＶＡ/ｍ２

Ｐ--每平米用電指標６０Ｗ/ｍ２（用戶級）；

ＫＦ--供電部門推薦變壓器負荷率０．６５；

ＫＴ--供電部門推薦同時係數０．２；

ＣＯＳΦ--功率因數０．８５.

此結果為普通住宅社區變壓器容量計算指標（變壓器級）。

此指標（通常取值２２VA/m2）乘以住宅總建築面積則是本區的變壓器容量。

（3）需用係數

需用係數是住宅社區設計非常重要的參數。

仔細研究一下（表2）及（表3）這兩個需用係數表會發現二者之間不能吻合。

例如：

在２００戶時係數分別是０．２６（用戶級）及０．２（變壓器級）設計者如何確定需用係數呢？

筆者認為：

1）（表2）是需用係數在各種用戶量時連貫起來的一條曲線，是與國際上慣用的曲線基本一致的，在十多年的設計實踐中為行業人士所認可的。

因此，建議設計者在進行住宅的配電系統設計中，如元器件的參數計算及選型、導線的參數計算及選型、繼電保護的參數計算及整定等，仍按這個曲線確定需用係數。

2）（表3）是供電部門推薦的，並在供電局的方案審查中已開始按這個參數確定配電變壓器的容量。

但此參數僅在居住區計算變壓器容量時使用。

3）當按表2中的係數ＫＴ＝０．２６時，則Ｓ＝２８．２４ＶＡ/ｍ２。

可以看出在計算結果上（表2）比（表3）留有較大的餘地，這就為適應住戶今後的特殊要求預留了增容的條件。

兩表中的係數不同，在不同設計過程中採用不同的係數。

３住宅社區的配電系統設計

３．１社區變電室的分類

根據北京電力管理部門的管理要求，社區變電室分為兩種：

局管變電室和自管變電室。

局管變電室由供電部門管理，採用低壓計量，住宅一戶一表，為住宅用戶和住宅社區中小於１００kＷ的非居民用電負荷（如電梯、公共照明、小店鋪、物業用房等）供電。

自管變電室，由用戶管理，採用高壓計量，為住宅社區中大於１００kＷ的非居民用電（如商業、會所等）。

局管變電室和自管變電室的不同之處。

（1）計量

自管變電室為高壓計量，供電部門根據高壓計量表向用戶收費。

局管變電室為低壓計量；供電部門根據低壓計量表向用戶收費，住宅計量到戶，非居民用電在每棟住宅樓配電櫃中設低壓計量表。

（2）電價：

自管變電室高壓計量按峰穀電價收費。

局管變電室的低壓計量中住宅按居民電價，其餘按非居民電價。

（3）運行管理：

局管變電室日常的運行管理和維護由供電部門負責，費用不從小區物業管理費中出，或可申請社區公共維修基金。

（4）設計要求不同：

自管變電室要設單獨由供電部門管理的１０kＶ電纜分界室；局管變電室不要單獨房間，可以和低壓櫃設於同一房間。

３．２變壓器容量的估算及台數的確定（以局管變電室為例）

每個居住社區的１０ｋＶ變配電室均按雙路１０ｋＶ電纜供電。

高壓無聯絡，低壓有聯絡，聯絡斷路器自投自複。

考慮今後中遠期的用電水準，以近期為主選擇變壓器。

變壓器的總容量包括居民戶內的用電，居民建築中的公共照明及建築物內各類輔助動力的容量，以及居民生活所必需的小型配套建築（如熱力站、生活泵房等）的全部負荷。

但不含獨立建築（如醫院、大型商場等）用電容量。

變壓器的台數ｎ應能保證在一路電纜故障或一臺變壓器故障時，其餘ｎ－１臺能滿足全部用電負荷的需要。

例如雙路１０ｋＶ電纜進線兩臺變壓器分列無聯絡運行時，每臺變壓器的容量應滿足總計算容量的要求。

供電局推薦普通高層住宅社區變電所變壓器負荷率按６５％計，功率因數按０．８５計。

３．３社區變電所位置的選擇

確定了住宅社區負荷選定變壓器後，需要確定變電所的位置。

變壓所位置的選擇至關重要，決定著住宅社區配電系統的合理性。

選址時要特別注意以下問題：

①盡可能接近負荷中心或大容量設備處，以減少電能損失和減小電壓降；②靠近電源側，進出線方便。

當高低壓電纜進出線不能從室外直接引入電纜夾層時，要分別設置高壓、低壓電纜井；③便於設備運輸、裝卸和搬運。

社區變電所通常與地下一層汽車庫平層建設，便於設備運輸和防止進水；④避免設在住宅的正下方，尤其首層為住宅時。

以盡可能減少電力設備的低頻雜訊和震動對居民生活造成影響；⑤不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方或帖鄰。

３．４社區低壓配電系統（以局管變電所為例）

因住宅社區低壓外線設計通常由供電部門完成，因此這裏僅簡單介紹一下住宅社區低壓配電系統的三種配電方式：

放射式、樹幹式和環式。

放射式配電系統是從小區變電所用低壓幹線直接向各用戶配電，適用於大容量用戶。

社區內的高層住宅多採用這種方式配電。

照明和動力負荷宜以不同的回路分別供電，照明、動力作為雙路電源，為建築內的一級、二級負荷（如電梯、消防電梯、正壓風機等）供電。

樹幹式配電系統是變電所低壓幹線送出，採取π接的方式把電送到各用戶，適用於線路有較大容量而負荷容量不大的建築。

社區內的多層住宅多採用這種方式配電，其照明和動力負荷宜採用同一回路供電。

環式配電系統是將兩π接系統在末端採取電纜π接櫃相連，形成環路。

平時開環運行，事故時通過操作π接櫃內的開關進行供電。

初期投資大，π接櫃內開關的操作有嚴格要求。

４工程實例

某住宅總建築面積６５３７２ｍ２，９個單元，地下二層為人防，地下一層為自行車庫。

１單元２６層，９單元２４層，每層均為３戶三居室，２戶二居室（首層為３戶三居室、１戶二居室和１戶一居室）；２單元和８單元均１８層，３～７單元均為１４層，每層均為２戶三居室（首層為１戶三居室和１戶二居室）。

其中：

一居室６０～６５建築平米，二居室７５～８０建築平米，三居室１００～１２０建築平米。

（1）依據"住宅社區配電變壓器簡算方法"中給出的公式（普通住宅社區變壓器容量＝住宅用電指標（變壓器級）×住宅面積（建築面積））可以算出變壓器的容量：

Ｓ＝２２×６５３７２/１０００＝１４３８ｋＶＡ

因此，選用兩臺８００ｋＶＡ變壓器為２４號樓供電。

（2）按需要係數法核算一下社區變壓器的容量

查表2可知：

一居室為３kＷ/戶，二居室為４kＷ/戶，三居室為４kＷ/戶；因此本樓住宅照明負荷為１８４６kＷ；該樓住宅共４６２戶，平均分配到三相時每相帶１５４戶，查表3可知該樓住宅照明負荷需要係數為０．３３.該樓內公共照明、動力等設備容量總和為４５０kＷ，則本樓總設備容量為：

Ｐｅ＝１８４６＋３５０＝２１９６kＷ

照明計算容量：

Ｐｊｚ＝Ｐｅｚ×Ｋｘ＝１８４６×０．３３＝６０９kＷ

公共區（照明、動力）計算容量：

Ｐｊｄ＝１９７kＷ

折算到社區變壓器容量：

Ｓｊ＝Ｐｊｓ/（ＣＯＳΦ×ＫＦ）

=（６０９＋１９７）/（０．８５×０．６５）

＝１４５９ｋＶＡ

可以看出，這兩種方法計算出來的變壓器負荷大體相當。

５結論

隨著我國經濟的快速發展，城鄉人們物質文化生活水準不斷提高，家用電器在人們生活中迅速普及，住宅用電負荷增長很快。

為適應二十一世紀的用電水準，住宅社區配電系統設計應跟上時代的步伐，住宅社區配電系統應預留發展裕量，滿足未來一段時間負增長的需要，以免住宅社區建成後留下種種隱患。

宣導電氣安全設計合理減少建築耗電

建築智能化、自動化使建築用電量猛增。

這些都要求建築電氣工程師發揮才智，既要滿足建築功能要求，給居民提供舒適、方便的生活空間，還要盡可能地做到減少建築耗能，在建築電氣設計安全和節能兩個方面尤其如此。

安全性分析

建築電氣設計的安全性需要從電力供應、供電線路、電氣設備的接地、建築消防控制方面進行考慮。

電力供應。

電力在現在建築中佔有重要作用，沒有了電，建築就會處於癱瘓狀態。

保證建築電力的穩定供給是保證居民正常生活的基礎。

因此，為了保證供電可靠性，現代高層建築至少應有兩個獨立電源，具體數量應根據負荷大小及當地電網條件而定。

兩路獨立電源原則上是兩路同時供電，互為備用。

此外，還須裝設應急備用柴油或燃汽輪發電機組，要求在15秒鐘內自動恢復供電，以保證事故照明、消防設備、電梯等事故用電。

對於高壓開關櫃應根據建築標準，選用具有"五防"功能的真空開關手車式高壓開關櫃。

對於電力變壓器，根據防火要求，主樓內不允許裝設大容量的油浸電力變壓器。

對於容量低壓配電屏的出線