住宅小區供配電系統設計淺析

梁 赟(筑博設計股份有限公司廣州分公司,廣州 510635 )

住宅小區供配電系統設計淺析

梁 赟
(筑博設計股份有限公司廣州分公司,廣州 510635 )

本文以某大型住宅小區供配電系統設計為例，結合國家現行相關規范的要求及本人的實際設計經驗，對供配電系統及涉及到相關的設計內容進行設計分析及經驗總結。

電氣設計;供配電;高低壓電器;選址

1 前言

近幾年來，隨著城市建設的發展，中大型住宅小區的數量越來越多，同時由于人們生活水平的提高，也對住宅設計提出了更高的要求。為了規范及提高設計質量，國家制定出版了一系列住宅設計的相關規范，如《住宅設計規范》GB50096-2011，《住宅電氣設計規范》JGJ 242-2011，同時供電部門如廣東電力公司下發了《廣東省高層建筑及小區供用電管理暫行規定》、《10kV及以下業擴受電工程典型設計》等行業標準。本文以廣州保利云埔住宅小區的供配電系統設計為例，結合上述設計規范及行業標準，按照相應的設計思路，談談個人設計體會。

2 建筑概況

廣州保利云埔住宅小區北區的總建筑面積約30萬m2，屬于大中型綜合性住宅小區。建筑類型主要有：一二類高層住宅、配套商業服務性網點、地下停車庫、會所、幼兒園、小學等。根據供電部門的相關要求及用電負荷計算，本區內共設置2個10kV高壓開關房和14 個變配電室，其中住宅公用變配電房10個，專用變配電房4個。

具體設置見表1 ：、

表1 云埔住宅小區北區變配電室明細表

3 供配電系統

對建筑電氣設計而言，供配電系統設計是其核心內容，設計初期需確定其設計方案。

3.1 設計一般性原則

（1）按照用電負荷性質、容量、結合當地供電條件及供電部門的技術要求確定系統方案。（2）系統設計應確保供電安全可靠、經濟合理；系統架構簡單明確、便于管理維護。

3.2 用電負荷等級

明確供電電源的電壓等級及擬采用的供電方案。廣州保利云埔住宅小區北區按一路10KV高壓電源設計，同時按照廣州供電局的要求，需要設置柴油發電機組作為一級負荷的應急電源。

3.3 負荷計算

負荷計算是選擇電器設備，開關元器件及電纜電線等的依據，并用于計算電壓壓降和功率損耗；也可作為電能消耗及無功功率補償的計算依據。住宅建筑的負荷計算一般采用單位指標法和需要系數法相結合。對于民用建筑，由于單相負荷偏多，在進行負荷計算時應注意單相負荷的計算方法。

3.4 無功補償

民用建筑由于感性負載的存在，如電動機、變壓器等設備，造成了供配電系統的功率因數小于1。而功率因數的大小是衡量供電設備的輸出效率高低的重要參數，較低的功率因數不僅降低了電氣設備有效的輸出，同時增大變壓器和配電線路中的無功損耗。為減少供電線路的無功損耗，提高設備的利用率，必須采取加裝并聯電容器裝置進行無功補償的措施：（1）10kV 及以下供配電系統的無功補償宜低壓側補償，且補償后的功率因數不宜低于 0.9；（2）無功補償應根據就地平衡的原則進行配置，以分散就地補償為主，采用分散就地補償和集中補償相結合的方式。變壓器容量在 100kVA 及以上的配變電所，必須進行無功補償。其中室內變電站和預裝箱式變電站宜采取動態無功補償裝置。（3）無功補償宜采用動態補償方式。

4 配變電所

4.1 選址

配變電所的位置涉及到建筑平面的確定，在設計初期即需提供。設置的主要原則：（1）盡量靠近負荷中心；（2）考慮進出管線敷設、大型設備運輸方便；（3）不應設在衛生間、廚房或其他經常積水場所的正下方，且不宜與上述場所貼鄰。如果貼鄰，相鄰隔墻應做無滲漏、無結露等防水處理；（4）配變電所可設置在建筑物的地下層，但不宜設置在最底層。配變電所設置在建筑物地下層時，需有保證電房正常工作環境的相關措施；（5）配變電所宜按供電半徑集中設置，當供電負荷較大，供電半徑較長時，也可分散設置，盡量減少配變電所數量。

4.2 實際設計中應考慮的問題

廣州保利云埔住宅小區北區地下為兩層，按照廣州供電局的要求，公用變配電房可以設置在地下一層，所以本項目公用及專用配變電所均設置在地下一層。在實際設計中還要注意以下問題：（1）考慮設置在用電負荷中心處；并要滿足供電半徑的要求，低壓柜至低壓用戶進線處距離不宜大于200m；（2）地下室的用途一般為車庫，層高不高，為滿足電房高度要求、合理利用地下室空間，減少土建造價，配變電所盡量在高層住宅投影范圍內，靠外墻側設置，也便于電纜進出管線的敷設；（3）若高層住宅首層為住戶，配變電所上空設置雙層樓板，盡量減少對首層住戶影響，同時也避免住宅衛生間直接設置在配變電所上方。

5 變壓器及高、低壓電器的選擇

5.1 高壓配電柜

按照廣州供電局的要求，住宅變壓器的容量為1000KVA及以下，10KV高壓開關房、公用變配電房多采用高壓環網柜。由于高壓環網柜采用負荷開關及熔斷器組作為保護裝置，一般采用手動操作、不需另設直流操作電源，它與手車式高壓柜相比，具有柜體尺寸小、占用地方少，操作簡單、經濟實用等優點。當變壓器容量大于1000KVA 時，為保證供配電系統的安全可靠性，高壓柜選用中置式手車柜，手車柜內配套真空斷路器，其操作機構一般為直流操作，需另外設置直流屏。

5.2 變壓器

（1）在民用建筑中，單相用電設備、非線性設備較多，配電變壓器宜選用 D，ynll 接線組別的節能型變壓器，用以抑制諧波電流、提高單相接地故障靈敏性。短路阻抗:容量在 630KVA 以下，Uk=4%；容量在 630kvA 及以上：油變，Uk=4.5%；干變，Uk=6%；（2）設置在主體建筑內的變壓器，按建筑防火要求，選用干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣變壓器。同時變壓器可設置強迫風冷措施，以滿足短時過載運行要求；（3）變壓器容量及臺數的選擇應滿足供電可靠，管理維護簡單、運行經濟的要求。小區公用變壓器容量的選擇需滿足當地供電部門的要求，具體可參見《廣東省高層建筑及小區供用電管理暫行規定》。

5.3 低壓配電柜

（1）低壓配電柜分為抽屜式及固定式，常用型號如GGD,GCK, GCS, MNS 等，柜體母線的額定電流值要與與配套的變壓器容量匹配；（2）變配電室的低壓配電柜因為進線電流很大（幾千安），變壓器低壓側至低壓進線柜一般采用封閉式母線或母線槽以上進線方式安裝，而配電柜出線既可采用下出線，也可上出線形式，根據工程實際情況選擇。

5.4 電容補償柜

（1）電容補償柜的型式與低壓配電柜相同，其電容器選擇干式電容器；（2）隨著開關電源、變頻設備、整流器等非線性設備在民用建筑的大量應用，導致供電系統的諧波含量隨之增大，用于無功補償的電容器對諧波具有放大作用，諧波電流的疊加效應會減少電容器的使用壽命，所以當電容器回路的高次諧波超過規范要求后，應考慮加裝串聯電抗器。

6 對土建、設備專業的要求

6.1 對土建專業的要求

（1）位置：變配電室在其供電半徑的范圍，盡可能設置在負荷中心，同時結合小區的總圖規劃，協調好其他專業的相關要求；（2）向結構專業提供變配電房的電氣布置平面，變壓器、高低壓開關柜的設備重量，以及在結構樓板上預留洞口尺寸；3）電房高度的要求根據《民規》要求，室內配電裝置距離頂板高度一般不小于0.8m ，距梁底不小于0.6m。計算變配電室高度時，電房梁高按0.8m考慮，柜體含基礎槽鋼按2.3m，考慮上出線時柜頂的橋架占用空間為0.6m（電纜彎曲半徑），那么電房的層高應大于3.7m。高壓環網柜柜型只設下出線，高壓房一般設電纜溝，若受土建條件限制，不能設電纜溝時，就要考慮將高壓環網柜柜體局部墊高，留出柜體下方的空間作為電纜溝。

6.2 設備的運輸通道要求

變配電室位于地下室時，設備運輸通道一般利用車庫的車行道，車行道范圍外的設備通道要求按凈高不小于2.5m，寬度不小于2.0m，并且滿足設備荷載，主要是變壓器重量的要求。

6.3 對暖通專業的要求

設在地下室的變配電室由于通風、散熱條件較差，需要暖通專業配合設計，滿足電氣設備運行環境的要求，但通風管道不得設置在室內配電裝置的正上方。

6.4 變配電室其他相關設計

（1）照明設計。照明燈具一般布置在操作及維護通道上方，避開室內配電裝置及電纜橋架的正上方設置，且與高、低壓配電柜的水平距離應大于0.5m，安裝距地2.5m~2.7m；（2）接地設計。設置在建筑物內的變配電室按總等電位聯結設計，設總等電位聯結端子箱(MEB)，其系統接地與保護接地共用接地裝置。

7 結語

隨著科技技術的進步，人們生活水平的提高，用電設備層出不窮，這對電氣設計提出了新的要求，也指引電氣設計新的發展方向。

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范[Z].中國建筑工業出版社,2008.

[2]住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.中國建筑標準設計研究院2009JSCS全國民用建筑工程設計技術措施——電氣[Z].中國計劃出版社,2009.

[3]中國南方電網有限責任公司10kV及以下業擴受電工程技術導則[Z].中國南方電網,2014.