房地產開發項目供電方案設計分析

陳新偉

(上海璟東房地產開發有限公司,上海 200125)

1 供電方案的重要性

地產開發過程中供電方案至關重要，包含項目供電安裝容量、開關站及變電站位置、尺寸及土建條件,將直接影響項目供電方案申報和項目規劃總圖批復。

2 編制供電方案應遵循安全、可靠、經濟、合理的原則

2.1 安全性

應滿足電網和項目安全用電的要求,確保用戶對電網電能質量的影響滿足國家標準的規定。

2.2 可靠性

供電電源、應急電源的供電線路、接入方式、運行方式等應合理可靠，滿足對項目供電可靠性的要求。

2.3 經濟性

應滿足項目近期和遠期對電力的需求，變壓器容量、臺數選用適當；無功補償裝置配置應符合國家和電力行業標準規定，計量方式、計量點設置、計量裝置選型配置正確。

2.4 合理性

項目用電性質分類正確；供電電壓選擇合理。

3 供電方案編制前需向供電部門索要原始設計資料

原始設計材料主要包括以下幾方面：

(1)供電電壓、線路規格、長度及回路數。

(2)電網中性點接地方式及電網系統單相接地電容電流值。

(3)供電端的繼電保護方式(有無自動化合閘裝置等)及對用戶受電端的繼電保護設置和時限配合的要求。

(4)對功率因數的要求。

(5)對大型特殊用電負荷啟動和運行方式的要求。

(6)電能計量要求(計費專用電能計量裝置或專用電能計量柜的安裝位置是在進線斷路器之前還是之后)及電費收取方式(包括計算方式、獎懲規定、地區電價等)。

(7)供電端電源母線的電壓在最大負荷和最小負荷時的電壓偏差范圍。

4 建筑分類

根據項目規劃經濟技術指標條件,包括各業態(商業、辦公、酒店、住宅、地下車庫)建筑高度、建筑面積、容積率等規劃條件，依據《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014)中的建筑分類(表1),確定項目建筑分類。

表1 建筑分類

5 負荷分級

結合建筑分類并依據《建筑設計防火規范》(GB 50016-2014)電氣配電及依據《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)附錄A民用建筑各類建筑確定用電負荷分級(表2)。

表2 民用建筑用電負荷分級

一級負荷：一級負荷的供電系統應有兩個電源供電，當一個電源發生故障時，另一個電源不應同時受到損壞。

二級負荷：二級負荷的供電系統宜由兩回線路供電，以保證開關、線路損壞引起的斷電。

“兩個電源”是指兩個獨立的、互不影響的電源。

“兩回線路供電”是指供電的線路有兩回，這兩回線路可能是一個電源，也可能是兩個電源。

6 電壓等級確定

6.1 《民用建筑電氣設計規范》(JGJ 16-2008)

當用電設備總容量在250 kW及以上或變壓器容量在160 kVA及以上時，宜以10(6)kV供電；當用電設備總容量在250 kW以下或變壓器容量在160 kVA以下時，可由低壓供電。

6.2 國家電網公司《業擴供電方案編制導則》

客戶用電設備總容量在250 kW及以下或需用變壓器容量在250 kVA及以下者，可采用低壓380 V供電(表3)。在用電負荷密度較高的地區，經過技術經濟比較，采用低壓供電的技術經濟性明顯優于高壓供電時，低壓供電的容量可適當提高。

表3 供電壓等級的確定標準

7 負荷計算

(1)方案設計或初步設計階段確定計算容量時，可采用單位指標法，并根據估算結果確定變壓器容量和臺數，各類建筑物的指導用電指標見表4。

表4 各類建筑物的單位建筑面積用電指標

(2) 依據《建筑電氣常用數據》(19DX101-1)、供電部門指導用電指標、地產開發企業機電設計指標，變壓器配置容量指標，并結合變壓器節能評價指標,估算下列指標：

① 變壓器安裝容量=住宅用電負荷×KP+公共建筑用電負荷×KP+地下車庫用電負荷×KP+電動汽車充電裝置負荷×KP。KP為配置系數， 綜合考慮同時率、功率因數、設備負載等因素確定。

② 根據變壓器配置指標估算項目安裝容量。S=[商業面積(m2)×商業變壓器容量指標(VA/m2)+辦公面積(m2)×辦公變壓器容量指標(VA/m2)+…+…]/1 000。

8 變電站布置

8.1 變電站布置原則

根據《20 kV及以下變電所設計規范》(GB 50053-2013)，變電站布置原則如下：

(1)宜靠近負荷中心(節能、節約成本)。

(2)宜靠近電源側(節約成本、便于施工)。

(3)應方便進出線(便于施工及后期維護)。

(4)不應設置在距離振動或者高溫場所。

(5)不應設置在廁所、浴室、廚房或者其他有積水的地方的正上方、正下方，也不宜與設置在上述場所貼鄰的地方，當貼鄰時，相鄰的隔墻應做無滲漏、無結露的防水處理。

依據《住宅建筑電氣設計規范》(JGJ 242-2011)中的4.2.1條，單棟住宅建筑用電設備容量為250 kW以下時，宜多棟住宅集中設置配電所；單棟住宅建筑用電設備總容量在250 kW以上時，宜每棟住宅設置配電所。假設每棟單體供電容量為300 kW，結合以上條件，提出一種變電站布置方案，如圖1所示。

圖1 變電站布置方案示意圖

變電站的設置牽涉到各專業各部門，如消防車道、消防登高場地、交通動線、園林綠化、建筑日照分析、防火間距等，上述明顯方案不合理，設計不僅要考慮國家規范，還要考慮設計的合理性、便捷性、成本、人性化等因素。

8.2 供電半徑壓降校驗

線路電壓損失如圖2所示。

圖2 線路電壓損失示意圖

電壓偏差計算公式如下：

ΔUx=δUl+e-∑ΔU

式中：ΔUx為線路末端的電壓偏差,%；ΔUl為線路首端的電壓偏差,%；e為變壓器分接頭的電壓提升,%；ΔU為線路總的電壓損失,%。

利用《工業與民用供配電設計手冊》(上冊)表9.4-3中所提出的線路電壓降計算公式校驗供電半徑：

Δu%=ΔUa%IL

式中：Δu%為電壓損失百分比,%;ΔUa%為三相線路每1A·km的電壓損失百分數，%/(A·Km)[電壓降%/(A·km),可查《工業與民用供配電設計手冊》(上冊)表9.4-19];I為負荷計算電流，A;L為線路長度，km。

在供電容量、負荷計算電流不變的情況下，增加電纜截面積，可增加低壓供電半徑。

分析線路電壓降計算公式的計算結果可知：在供電半徑滿足150 m時，電壓降滿足干線壓降小于2%；在滿足干線壓降2%時，供電半徑在150 m基礎上可增加30～50 m；如果電纜截面積擴大一級，則供電半徑可增加約40 m，供電半徑約250 m。這也滿足《全國民用建筑工程設計技術措施——電氣》2009中第3.1.3條第2款的規定：低壓線路的供電半徑，干線一般不超過250 m。

8.3 合理的變電站設置方案

合理布設變電站位置，除了要考慮項目總安裝容量外，還要結合項目當地供電局的相關要求。有的地方規定，電業變電站一般不允許設置在地下室；而北京順義、杭州余杭、武漢等地則允許變電站設置在地下車庫內，這樣可以節約地面空間，優化綠化空間以及兒童、老人活動場所，提升小區居住品質。綜合考慮各方因素，圖3所示的變電站設置方案則相對較為合理：變電站及開關站靠近市政電源進線側，進出線方便，便于設備運輸及維護，又位于小區經濟價值相對較低的部位，且滿足供電半徑不超過250 m,滿足干線壓降小于2%，滿足防火間距3 m。考慮到住宅建筑的特殊性及電磁輻射和人居環境等因素的影響，建議室外變電站的外側與住宅建筑外墻的間距不宜小于20 m。因為距離10/0.4 kV變壓器外側20 m處的電磁場強度一般小于10 V/m，處于安全范圍。小于100 kW的配套用電、別墅用電采用電業分支箱配電，電業分支箱設置在綠化帶內，進行綠化裝飾處理。所以，地產開發在供電方案定案階段，會綜合考慮成本、國家技術規范、項目品質、客戶入住體驗、供電部門文件要求以及合理性等各方因素，以達到供電的安全、經濟、可靠、合理。

圖3 合理的變電站設置方案示意圖

9 結束語

從項目啟動到項目受電交付的項目開發周期全過程，電氣專業在其中都至關重要，尤其是變電站的設置直接影響到供電配套成本、節能標準，影響人居住的周邊環境、園區交通動線、園區園林綠化以及活動空間品質。