綜合住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動化分析

汪 巍

黃山供電公司，安徽省黃山市 245000

綜合住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動化分析

汪 巍

黃山供電公司，安徽省黃山市 245000

隨著房地產業(yè)的迅猛發(fā)展和居民生活水平的提高,居民住宅小區(qū)由小型分散建設向大型集中規(guī)劃模式轉變，住宅小區(qū)建設規(guī)模也越來越大，大型綜合小區(qū)的供配電要求,也隨之不斷提高。本文根據(jù)綜合住宅小區(qū)的現(xiàn)狀，提出了負荷測算方法、供電方案選擇、供配電系統(tǒng)優(yōu)化以及配網(wǎng)自動化措施，以便滿足大型住宅小區(qū)用戶的用電可靠性和需求，同時也有利于供電部門的日常維護管理。

住宅小區(qū)；用電負荷；供配電系統(tǒng)；自動化

引言

隨著城市建設規(guī)模的快速擴大，以及人們居住水平的不斷提高，綜合性、多功能大型住宅小區(qū)成為人們居住的理想住宅。大型綜合居民小區(qū)的出現(xiàn)，給當前供電企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展營造了有利的發(fā)展機遇。如何制定安全、可靠、節(jié)能的供配電方案，無疑是擺在各地供電企業(yè)面前的重大課題。但是，由于住宅小區(qū)供配電標準不統(tǒng)一、供電措施不規(guī)范等原因，使小區(qū)用電可靠性不高、變壓器運行損耗偏大等問題均有不同程度體現(xiàn)。因此，這就要求供電部門全面提升職能服務，結合小區(qū)的建設規(guī)模、總體規(guī)劃及用電負荷特征，認真研究大型住宅小區(qū)的供配電設計工程，已達到具備供配電系統(tǒng)可靠、簡便、節(jié)能的供電需求。

一、綜合住宅小區(qū)的現(xiàn)狀

伴隨著黃山市經(jīng)濟的持續(xù)升溫，黃山市徽州區(qū)近幾年房地產業(yè)得到了快速發(fā)展，2011年正在建設中的大型住宅小區(qū)已多達十多個項目。不少小區(qū)建設占地100000M2；甚至有個別小區(qū)已超過300000M2，這些住宅小區(qū)集高層商品房、娛樂城、商業(yè)大樓、學校、幼兒園于一體，負荷類別已達到二級或一級標準，這就要求小區(qū)應急照明、電梯、消防水泵等重要負荷具備雙電源或雙回路的供電模式，以便達到高可靠持續(xù)供電的標準。但目前徽州區(qū)主干供電網(wǎng)發(fā)展滯后，結構薄弱，絕大小區(qū)地塊不具備雙電源或多回路的供電條件，個別已建成的大型綜合小區(qū)也只能采用單條10kV線路供電，其供電容量有限，僅夠一期入住需求，無法滿足后期發(fā)展。當?shù)毓╇姴块T應利用當前有利時機，向上積極爭取資金，加快電網(wǎng)建設，解決變電站10kV出線間隔及線路通道的不足，增加變電站的供電能力，采用多條10kV線路進線并結合開閉所分供的形式，滿足不同用電負荷的需求。

二、小區(qū)供電負荷測算及配電變壓器的配置

隨著人們生活水平逐步提高，居民用電呈現(xiàn)高速增長的趨勢。所以，在對居民住宅小區(qū)的供電設計時要本著超前計劃的原則，為今后小區(qū)居民用電預留5～10年負荷發(fā)展需求。這樣才能避免供電部門今后不間斷的更新供電設備，減少不必要的重復投資和頻繁變更給用戶帶來用電上的不便。

對于大型綜合小區(qū)，其配套設施完備，除小區(qū)住宅外基本配備電梯、中央空調、小區(qū)小學、幼兒園、娛樂會所、商業(yè)中心、高低壓水泵等設施，這些用戶中既有重要負荷，也有一般負荷，既有居民負荷，也有公共負荷，因此在供電方案制定中的一般采用單位建筑面積負荷指標法進行負荷預測。其單位面積負荷指標法公式：Pje=∑（Pn×K）

公式中Pje為計算負荷（最大負荷），K值為同時系數(shù)，Pn為不同用電類別的負荷密度。

（一）容量配備參考標準

居民住宅用電容量配置依據(jù)《安徽省中低壓配網(wǎng)技術導則》，小區(qū)單戶建筑面積在60M2～120M2，每戶按8KW配置；單戶建筑面積在120M2～150M2，每戶按不低于12KW配置，單戶建筑面積150M2以上的住宅，基本配置容量為16KW.小區(qū)供水按每戶0.2KW,道路按每平方米4.5W,小區(qū)學校按每平方米30W，物業(yè)辦公樓按每平方米60～100W，商業(yè)中心按每平方米100～150W等進行配置。

（二）同時系數(shù)

大型住宅小區(qū)集高層商品房、娛樂城、商業(yè)大樓、學校等設施與一體，同時系數(shù)K值應按不同用電類別劃分取值，本文依據(jù)《安徽省中低壓配網(wǎng)技術導則》，建議居民配變容量一般不小于0.5的配置系數(shù)進行配置，公共服務設施應按實際設備容量計算（K值取1），若設備容量不明確時，按上一條負荷密度估算。例如某大型小區(qū)居民用戶1500戶，每戶面積為130M2，根據(jù)行業(yè)規(guī)范每戶應按12KW進行配置，若排除小區(qū)其他負荷因素，僅小區(qū)居民住宅總計算負荷為Pje=1500×12×0.5=9000KW.根據(jù)功率因數(shù)有關規(guī)定,取標準值0.9，則Sje=計算負荷Pje／cos＠=9000/ 0.9=10000KVA,

（三）變壓器負載率

小區(qū)變壓器配置測算過程中應考慮經(jīng)濟運行方案,依據(jù)《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》, 小區(qū)變壓器的負載率取系數(shù)0.65為最佳經(jīng)濟運行數(shù)據(jù),則該小區(qū)最終居民變壓器配置容量為Se=Sje/0.65=10000kVA/0.65=15384KVA

（四）小區(qū)居民用電變壓器配置

依據(jù)小區(qū)居民用電變壓器應符合小容量，多布點已利于節(jié)能的原則，單臺變壓器不應大于630KVA, 考慮小區(qū)用電設施建成后難以改變局面，故配電室、電纜線路、變壓器及開關柜等應按滿負荷配置，該小區(qū)居住生活用電變壓器應分期配備630kVA變壓器24臺。由于新建居民小區(qū)前期1～3年內入住率較低，小區(qū)變壓器通常會處于“大馬拉小車”的狀態(tài)，變壓器空載損耗大。可在每個配電室安裝兩臺變壓器，在通過對兩臺配電變壓器實行低壓聯(lián)絡的方式，做到負荷較低單臺運行，一旦后期負荷較高實行兩臺并列運行的降損節(jié)能方式。另外，通過一個配電室配置兩臺變壓器，有利于減少占地面積，美化小區(qū)環(huán)境；還可提高供電可靠性，當其中一臺配電變壓器損壞、檢修時，由另一臺暫時代替所有負荷，以減少停電時間。

五、供配電方案制定過程的前期考慮

新建住宅小區(qū)用電是一套系統(tǒng)工程，從基建用電、小區(qū)報裝、竣工驗收、裝表接電、表箱預埋、一戶一表報裝等各環(huán)節(jié)緊密相連，其中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能影響小區(qū)的整體工程進度，綜合型住宅小區(qū)供電方案的制訂必須與小區(qū)整體規(guī)劃同步進行，方能保持供電系統(tǒng)與小區(qū)整體的協(xié)調。這就要求供電部門在小區(qū)規(guī)劃階段，做到提前介入，在項目規(guī)劃初期積極與房地產開發(fā)商及當?shù)匾?guī)劃部門溝通，做到小區(qū)供配電系統(tǒng)建設與小區(qū)整體規(guī)劃同步設計施工，同時加強各環(huán)節(jié)點基礎工作的有效落實，避免出現(xiàn)小區(qū)建設完工后，出現(xiàn)用電困難或電力工程建設返工現(xiàn)象，造成供電服務影響事故。

四、綜合住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)常規(guī)方案

（一）常規(guī)方案：某小區(qū)以兩條引至上級變電站的10kV雙回線路進線，并結合小區(qū)開閉所（環(huán)網(wǎng)柜）引至各個小區(qū)配電室的供電。（如圖1所示）開閉所10kV一段母線引出一路干線電纜，以放射式引入各小區(qū)配電室，干線電纜最后引至開閉所10kV另一段母線。開閉所內兩臺進線開關柜設置二合一機械閉鎖裝置，正常運行時一條進線開關柜運行，另一條進線開關柜備用。小區(qū)配電室每路高壓母線開關分別負載兩臺變壓器，低壓設置雙電源自動切換裝置。當一臺變壓器檢修或故障時，投入低壓母聯(lián)。當小區(qū)10kV主用電源進線線路因故停電而短時間內無法恢復時，運行人員可將已停電的主用電源進線開關柜開關斷開，合上備用電源進線開關柜開關，在短時間內恢復小區(qū)供電，保證了一、二級負荷的用電。

這種接線形式其優(yōu)點：單條線路運行損耗少，建設投入少，接線簡單，操作維護方便，適用于中小型住宅小區(qū)的接線方案。

這種接線形式其缺點：由于放射式供電接線的限制，小區(qū)每個配電室10kV高壓配電間隔較多，浪費了資源。主供電源只有一條10kV線路，供電容量有限，當小區(qū)規(guī)模增大到一定程度時，一條10kV線路供電容量就無法滿足小區(qū)負荷的需求。另外該接線方案未設置母聯(lián)斷路器，小區(qū)內10kV主供母線其中任何一處遭到外力破壞，將造成備用電源無法投運，導致小區(qū)配電室全停的惡性事故。

圖一

（二）優(yōu)化方案：以兩條分別來自上級不同變電站的10kV進線，同時停電的概率低，10kV主接線按拉手單環(huán)網(wǎng)接線設計，由開閉所10kV一母線引出一路干線電纜，引入小區(qū)1號配電室的高壓母線，再經(jīng)1號配電室高壓環(huán)網(wǎng)柜逐個引至下一個配電室，直至引入另一條10kV母線。根據(jù)圖2所示，兩臺進線開關柜G01、G02與聯(lián)絡開關LS01設置三合二的機械閉鎖。正常運行時依據(jù)均分負荷的原則，線路1帶1#、2#、3#配電室，線路2帶4＃、5＃、6#配電室，其中3＃配電室的聯(lián)絡開關LS01作為單環(huán)的開環(huán)點。小區(qū)配電室接線為單母線接線方式，一段母線帶2臺變壓器，低壓為單母線分段，帶聯(lián)絡，當一臺變壓器故障時，投入低壓母聯(lián)，由另一臺變壓器帶出全部負荷。而當一路10KV電源故障時，可以根據(jù)需要將另路10KV電源投入支援，保證小區(qū)正常供電。

圖二

這種接線形式其優(yōu)點是：兩條10kV線路同時供電，互為備用，保證一、二級負荷可靠供電的同時，充分發(fā)揮兩個10kV供電電源的供電能力。與常規(guī)方案相比充分利用各配電室內環(huán)網(wǎng)柜資源，母線配合每個配電室環(huán)網(wǎng)柜逐個敷設，分段運行，不同路徑遭同時破話的可能性較低，具有良好的供電可靠性，同時干線電纜分段敷設長度較短，具備較好的經(jīng)濟性。但由于大型小區(qū)配電室較多，干線電纜敷設范圍較廣，當某一段干線電纜出現(xiàn)故障，將會造成下個串接配電室停電，所以要求小區(qū)供配電系統(tǒng)與配網(wǎng)自動化同期建設.當某一配電室的一路電源故障時，配電自動化快速自動判斷并隔離故障點，切除故障段，投入另一方向的電源，將其余非故障段負荷轉到另一半環(huán)供電，從而縮短因母線電纜故障引起停電的時間。如圖2所示，當進線開關G01至分段開關SS01段母線出現(xiàn)故障，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)自動發(fā)出指令，跳開G01和SS01開關，合上LS01聯(lián)絡開關，確保了1、2、3號配電房的供電；當分段開關SS02至分段開關SS03母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS02和SS03開關，合上LS01聯(lián)絡開關；當分段開關SS04至分段開關SS05母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS04和SS05開關，合上LS01聯(lián)絡開關；當分段開關SS07至分段開關SS08母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS07和SS08開關，合上LS01聯(lián)絡開關；當分段開關SS09至分段開關SS10母線故障時，系統(tǒng)自動跳開SS09和SS10開關，合上LS01聯(lián)絡開關；當進線開關G02至分段開關SS11段母線出現(xiàn)故障，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)自動跳開G02和SS11開關，合上LS01聯(lián)絡開關，確保小區(qū)非故障段正常供電。在低壓聯(lián)絡方面，由于每個配電室內安裝兩臺變壓器，當配電室其中一臺變壓器故障時，配電自動化系統(tǒng)發(fā)出指令自動將低壓主進跳開，低壓母聯(lián)投入，另一臺變壓器帶起全配電室負荷。

五、小區(qū)配網(wǎng)自動化功能

大型住宅小區(qū)配電自動化系統(tǒng)主要功能覆蓋：無人值守；數(shù)據(jù)的采集傳輸；負荷控制管理；自動無功補償；故障隔離與恢復供電等。目前，隨著自動化技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、通訊技術及配電智能裝置制造技術的迅猛發(fā)展，配電自動化技術越來越引起人們的廣泛注意，在小區(qū)供配電規(guī)劃時配套建設配電自動化系統(tǒng)，實時監(jiān)控開閉所及所有小區(qū)配電室，依靠保護值的設定及主程序的運行自動識別故障并發(fā)出隔離故障的操作指令，在確認故障隔離之后，自動發(fā)出供電恢復的操作指令，以及在故障識別、隔離和供電恢復的全過程中向實時數(shù)據(jù)庫發(fā)出相應的報警信號。

由此可見，大型綜合住宅小區(qū)采用單環(huán)網(wǎng)的主接線方式并配合小區(qū)配電自動化的建成將大大提高小區(qū)供電可靠性。

六、結束語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟飛速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，配電網(wǎng)建設中暴露出來的有電送不上,配網(wǎng)結構薄弱，自動化水平低的矛盾日益嚴重。供電部門急需完善小區(qū)供配電設施及自動化建設。小區(qū)配電自動化技術的廣泛應用與配電網(wǎng)整體規(guī)劃的實施，將為居民提供更安全、穩(wěn)定、可靠的供配電系統(tǒng)，優(yōu)質合格的供電質量，為完善城市功能和促進城市可持續(xù)發(fā)展提供堅實的物質保證。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.070