超高層住宅小區供配電系統設計分析

周 銘

(湖南柄先電力建設有限公司 湖南 長沙 410000)

超高層住宅小區供配電系統設計分析

周 銘

(湖南柄先電力建設有限公司 湖南 長沙 410000)

隨著我國國民經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，人們對供電質量的要求也越來越嚴格。良好的供電方案不僅能滿足人們供電需求，而且有利于電網的安全、穩定運行。本文以某大型住宅小區供配電系統設計為例，結合住宅供配電設計標準，從負荷計算、供配電設計方案、設備選型、電能計量等方面對住宅供配電系統進行設計總結。

大型住宅;負荷計算;供配電設計;設備

一、引言

目前中國的超高層建筑越來越多，超高層建筑由于業態復雜、供電半徑較大，比一般建筑需要更高的供電可靠性及安全性，大多數超高層的一級負荷及特別重要負荷都采用了雙電源進線作保障。本文重點討論超高層建筑的供配電設計問題。

二、建筑概況

某大型住宅小區項目總用地面積14000.62m2，文化景觀大道將基地分為A、B、C三個地塊，建筑面積44m2，其中住宅約41萬m2，商業3萬m2，其他3200m2。高層建筑最高為99.9m，地上32層，地下2層;別墅為3層，建筑高度為12m。

三、住宅小區用電負荷計算

(一)負荷性質分類

負荷等級不同，對供電要求也就不同，負荷等級越高，對供電系統的安全性和可靠性要求也越高［1］。一級負荷供電要求雙電源供電，配備應急電源;二級負荷宜由兩回線路供電;三級負荷只需一路電源供電。

(二)負荷容量計算

根據新型住宅小區住戶用電負荷預測，按每戶8kW的容量進行負荷計算，選擇變壓器容量。例如B區，共有352戶60～90m2戶型，20戶230m2戶型，經計算住戶總負荷為2392kW。由于配變容量按單臺供電范圍獨立計算，有一定的配置需用系數，根據B區總戶數372戶，選定配置系數為0.5。

根據民用建筑的規范、設計手冊等，按85%的負載率，按以下公式得出計算總容量:

E=Q×kx/(M ×cosΦ)=1563kW

式中Q——每戶用電總和，計算得出2392kW;kx——配置系數;M——負載率，取0.85;cosΦ——功率因數，取0.9。

按計算結果可選擇2臺800kVA的變壓器。

四、供配電系統設計

(一)供電方案設計

住宅小區中一、二級負荷，應采用雙電源或環網方式供電。一級負荷為特別重要負荷，除由雙電源供電外，還應配置應急電源［2］。新建住宅小區采取高壓供電方式時使用高壓開關站和配電室供電方式，單母線分段接線，設置分段開關，如下圖1。

圖1 單母線分段接線

本項目由兩路電源供電，內設高壓開關站，并采用單母線分段接線方式。低壓供電半徑不應超過200m，設置有兩臺及以上變壓器的配電室應裝設0.4kV分段開關，低壓進線開關與分段開關之間加裝閉鎖裝置 (電氣聯鎖+機械連鎖)。

(二)變配電所位置的選擇

該項目低壓供電半徑不宜大于250m，變配電所的設置應該靠近負荷中心。該項目16號樓位于15和17號樓之間，16號樓一層為架空層，結合B區地下室結構，將B區變配電所設在16號樓地下一層的位置，變配電所到各樓棟的終端線路均在150m以內，實現低壓線路敷設的最優化。

(三)設備選型

1.高壓設備選型

戶外環網單元使用SF6或真空開關，戶內環網單元采用間隔型的單元柜;環網使用負荷開關，饋出線使用負荷開關或斷路器;變壓器單元保護采用負荷開關－熔斷器組合，出線間隔接入變壓器容量超過1250kVA時宜配置斷路器及繼電保護。變壓器設置如下:1)配電室、箱式變電站內的變壓器應選用13型及以上系列的低損耗油浸全密封變壓器，樓內配電室選用10型及以上系列低損耗干式變壓器，一般采用Dyn11接線方式;2)干式變壓器外殼防護等級不能低于IP2X，變壓器外殼的防護等級不能低于IP3X;3)干式變壓器應配有溫控、風機等設備，帶有金屬外殼，設置主變超溫遠程告警裝置［3］。

2.低壓設備選型

低壓開關柜選用抽屜式開關柜，采取下進風、上出風的散熱結構，防護等級不低于IP31。母線選用額定電流為2000A、2500A，額定短時耐受電流不小于65KA/1S。低壓進線、分段采用電子控制的框架斷路器，額定運行短路分段能力不小于65KA，出線采用塑殼真空斷路器，額定運行短路分段能力不小于50KA。

3.電纜型號選擇

10kV電纜一般選用三芯繞包型交聯聚乙烯絕緣銅芯電力電纜，電纜鎧裝接地線與屏蔽接地線分開，鎧裝接地線截面積不小于10mm2，屏蔽接地線截面面積不小于25mm2，10kV電纜額定電壓 (U0/U)采用8.7/15kV。低壓配電線路從配電室低壓出線至各棟樓單元電表間，戶表至用戶配電箱均選用交聯聚乙烯絕緣、阻燃、縱向阻水的銅芯電纜，額定電壓0.6V/1kV。進出開關站、配電室的電纜，采用阻燃電纜。

(四)計量與補償

現今新建居民住宅都采用一戶一表的供電方式，由供電部門設置遠程計量系統進行統一管理。接入中性點絕緣系統時，采用三相三線接線方式，其電流互感器二次繞組與電能表之間采用四線連接;接入中性點非絕緣系統時，采用三相四線接線方式。選擇計量箱應采用非金屬、高強度、阻燃、耐老化的環保材料，表箱安裝在專用表箱間，采用壁掛式設計，安裝高度為表箱下沿距樓面 (地)距離1.2m±0.2m。該項目采用3層集中電表箱安裝方式，個別樓棟有12層，均為1梯兩戶，樓層間的電井面積較小，所以一個單元24戶共安裝有2個總電表箱，并設置于同層的配電房中。該項目采用低壓集中補償方式，在變壓器低壓側安裝電容器無功補償屏，依據變壓器容量的30%進行配置，功率因素大于0.9。

五、結束語

超高層住宅的供配電系統，其與一類高層住宅大部分設計內容相同，但系統設計的某些方面較一類高層有所提高，設計時應重點關注。合理選擇發電機的容量并配之以合適的EPS容量;大戶型需選用合理的負荷計算指標;某些供電線路允許使用銅、鋁或合金材質的導體，既可以滿足基本功能的需求同時也可以大大降低金屬的消耗數量，提升成本的控制水平。

［1］李炳華，劉文坤.民用建筑中供配電系統若干問題的再思考［J］.建筑電氣，2010，29(12):3－8.

［2］楊軍.淺談老舊住宅小區供配電系統改造方案［J］.技術與市場，2012，19(4):139－139.

［3］?；菝?居住小區供配電設計［J］.現代建筑電氣，2013，4(7):22－25.