住宅小區(qū)公建供電容量計算

孟浩楊春霞

(1． 太原市筑博建筑設計有限公司，山西太原030009; 2． 太原市城市規(guī)劃設計研究院，山西太原030009)

供電容量計算不僅關系到電氣系統(tǒng)的可靠性，同時關系到建設成本。如何合理計算小區(qū)供電容量，做到可靠性與經(jīng)濟性相互平衡，是電氣設計中常遇到的問題。

住宅小區(qū)用電負荷可分為居民用電和公建用電(含商業(yè)用電)。由于計量、收費、產(chǎn)權歸屬不同，需要分設居民變配電室(歸供電局管理)與公建變配電室(歸物業(yè)或業(yè)主委員會管理)。居民用電容量一般由當?shù)毓╇姴块T確定。由于篇幅有限，這里不做介紹。

1 公建用電

小區(qū)公建用電設備一般包括電梯、消防風機、消防水泵、潛污泵、小區(qū)弱電機房、有線電視機房、消防控制室等。其中含有大量的消防一、二級負荷。公建用電容量在不同運行工況下，計算結果有所區(qū)別。

為計算明確，將公建用電負荷劃分如下：消防負荷與非消防負荷；平時運行和平時不運行負荷。如消防電梯為消防負荷兼平時運行，消防加壓送風機為消防負荷，平時不運行。

變配電室內公建變壓器包括主用變壓器和備用變壓器。其高壓側應由兩個區(qū)域電站引來兩路獨立電源供電以滿足消防負荷(一級負荷或二級負荷)供電要求。

變壓器運行可分為正常工況，火災工況。主供變壓器兩種工況：主供電源正常平時工況、火災工況；備供變壓器兩種工況：主供電源故障平時工況、火災工況。供電容量計算既要滿足平時使用，同時也要滿足火災情況的負荷運行。

2 供電范圍及負荷計算

變壓器有一定的供電范圍，列出在此范圍內的樓座或車庫用電等功率及臺數(shù)、功率因數(shù)等參數(shù)。利用EXCEL的數(shù)據(jù)“分類匯總”功能，得出各類別總安裝功率，根據(jù)安裝臺數(shù)確定設備組需要系數(shù)。由此分別計算出各類負荷的計算有功功率、無功功率。

3 無功功率補償

無功功率補償直接影響著負荷及變壓器負荷率計算。住宅公建設備包括電動機負荷，如電梯、風機、水泵等，其功率因數(shù)較低，需要在變壓器低壓側安裝集中無功補償裝置來提高功率因數(shù)，減少無功損耗。由于各工況或同一設備組在不同時間段的運行情況不同，無功補償?shù)牧恳搽S之變化。在確定無功補償容量時，工程經(jīng)驗上，一般取變壓器容量的10%～30%。但在變壓器容量未定的情況下如何計算補償量。

根據(jù)GB 50052—2009供配電系統(tǒng)設計規(guī)范第6.0.5條，無功補償容量：

QC=P(tanφ1-tanφ2)

(1)

其中，QC為無功補償容量,kvar；P為設備組的計算有功功率，kW；tanφ1為補償前用電設備自然功率因數(shù)正切值;tanφ2為補償后用電設備功率因數(shù)正切值。

式中計算有功功率和補償后功率因數(shù)正切值(按補償后功率因數(shù)0.95確定)都容易確定。補償前功率因數(shù)需要根據(jù)用電設備組各負荷的自然功率因數(shù)及運行需要系數(shù)計算確定。在無功補償時，通常以30 kvar電容器為一個基本單位，因此計算值需要以30 kvar為倍數(shù)取整后投入運行。如計算值為312 kvar，向上取整后取值330 kvar，實際投入11個30 kvar電容器。

運用EXCEL計算公式：QC′=30×roundup(QC/30,0)可得出取整后的補償量。

roundup為向上取整函數(shù)。

4 變壓器高、低壓側視在功率

QC′的投入又進一步影響變壓器低壓側無功功率總量，從而影響變壓器低壓側視在功率。

Q1=0.95Q0-QC′

(2)

(3)

其中，Q0為設備組補償前無功功率；Q1為設備組補償后無功功率;QC′為向上取整后的實際補償功率;S為變壓器低壓側視在功率。

式中取設備組有功率同時系數(shù)0.85，設備組無功功率同時系數(shù)為0.95。

根據(jù)運行工況不同，S值計算結果有所不同。

換算至變壓器高壓側：

PG=P+0.01S

(4)

QG=Q1+nS

(5)

當S≤630 kVA時，n=0.05；

當S≥630 kVA時，n=0.07。

其中，PG為變壓器高壓側有功功率,kW；QG為變壓器高壓側無功功率,kvar。

其中，0.01S和nS分別為變壓器有功功率損耗和無功功率損耗。

由此可以得出變壓器高壓側視在功率。

5 變壓器容量

通常單臺變壓器容量不宜大于1 250 kVA。預裝式變電所變壓器，單臺容量不宜大于800 kVA。

根據(jù)對變壓器負荷率的要求，有以下計算：

SR=S/0.85

(6)

其中，SR為變壓器額定容量；變壓器負荷率：85%。

變壓器容量整定后，進一步影響負荷率值，通常小于85%。

6 示例

A小區(qū)有5幢住宅，1座換熱站，1座地下車庫，建筑概況如表1所示。

根據(jù)地塊及供電半徑的要求，A小區(qū)設4個變配電室，1號居民變配電室、1號公建變配電室、2號居民變配電室、2號公建變配電室。其布置及供電范圍如圖1所示。

以2號變配電室計算為例，計算如下：

公建負荷計算：

公建用電負荷包括：A5號，A6號住宅樓公建、地下車庫3號，4號配電室、生活水泵房。

1)主供正常/平時工況：

平時運行負荷包括：正常照明P1、弱電機房P2、生活水泵P3、

水暖表間潛污泵P4、應急照明P5、消防電梯P6、消防控制室P7、車庫潛污泵P8、車庫風機(消防兼平時使用)P9。其中,P4,P8,P9為非常用負荷，計算時可適當降低需要系數(shù)。

經(jīng)計算，主供正常平時工況：P=429.6 kW，Q=288.4 kvar，cosΦ1=0.83，補償至0.95補償量150 kvar，變壓器低壓側視在功率Sd=385.66 kVA，變壓器高壓側視在功率Sd=395.9 kVA。

公建變壓器取500 kVA，變壓器負載率η1=SG/SR=395.9/500=79.18%。

表1 A小區(qū)主要經(jīng)濟技術指標

2)主供正常/火災工況：

火災時考慮一幢住宅著火或車庫內一個防火分區(qū)著火，火災運行負荷包括：著火樓座應急照明、消防電梯、消防風機、電梯潛污泵、弱電機房。非著火樓座保持正常運行。

設地下車庫某分區(qū)著火，則該分區(qū)與相鄰分區(qū)消防負荷啟動，切除非消防負荷。樓座保持正常運行。

經(jīng)計算，主供正常火災時工況：P=394.2 kW，Q=285.3 kvar，cosΦ1=0.81，補償至0.95補償量150 kvar，變壓器低壓側視在功率Sd=356.29 kVA，變壓器高壓側視在功率Sd=366.0 kVA。

變壓器負載率：η2=SG/SR=366/500=73.2%。

7 結語

根據(jù)負荷分類，無功功率動態(tài)補償機制，合理計算，可有效降低項目用電申請量，保證供電可靠性，節(jié)約投資成本。限于水平及篇幅，文中有不足之處歡迎同行指正批評。