超高層住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

周 銘

(湖南柄先電力建設(shè)有限公司 湖南 長沙 410000)

超高層住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

周 銘

(湖南柄先電力建設(shè)有限公司 湖南 長沙 410000)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)供電質(zhì)量的要求也越來越嚴(yán)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(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。本文以某大型住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，結(jié)合住宅供配電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從負(fù)荷計(jì)算、供配電設(shè)計(jì)方案、設(shè)備選型、電能計(jì)量等方面對(duì)住宅供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)總結(jié)。

大型住宅;負(fù)荷計(jì)算;供配電設(shè)計(jì);設(shè)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(yè)態(tài)復(fù)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(shù)超高層的一級(jí)負(fù)荷及特別重要負(fù)荷都采用了雙電源進(jìn)線作保障。本文重點(diǎn)討論超高層建筑的供配電設(shè)計(jì)問題。

二、建筑概況

某大型住宅小區(qū)項(xiàng)目總用地面積14000.62m2，文化景觀大道將基地分為A、B、C三個(gè)地塊，建筑面積44m2，其中住宅約41萬m2，商業(yè)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(qū)用電負(fù)荷計(jì)算

(一)負(fù)荷性質(zhì)分類

負(fù)荷等級(jí)不同，對(duì)供電要求也就不同，負(fù)荷等級(jí)越高，對(duì)供電系統(tǒng)的安全性和可靠性要求也越高［1］。一級(jí)負(fù)荷供電要求雙電源供電，配備應(yīng)急電源;二級(jí)負(fù)荷宜由兩回線路供電;三級(jí)負(fù)荷只需一路電源供電。

(二)負(fù)荷容量計(jì)算

根據(jù)新型住宅小區(qū)住戶用電負(fù)荷預(yù)測，按每戶8kW的容量進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，選擇變壓器容量。例如B區(qū)，共有352戶60～90m2戶型，20戶230m2戶型，經(jīng)計(jì)算住戶總負(fù)荷為2392kW。由于配變?nèi)萘堪磫闻_(tái)供電范圍獨(dú)立計(jì)算，有一定的配置需用系數(shù)，根據(jù)B區(qū)總戶數(shù)372戶，選定配置系數(shù)為0.5。

根據(jù)民用建筑的規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等，按85%的負(fù)載率，按以下公式得出計(jì)算總?cè)萘?

E=Q×kx/(M ×cosΦ)=1563kW

式中Q——每戶用電總和，計(jì)算得出2392kW;kx——配置系數(shù);M——負(fù)載率，取0.85;cosΦ——功率因數(shù)，取0.9。

按計(jì)算結(jié)果可選擇2臺(tái)800kVA的變壓器。

四、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(一)供電方案設(shè)計(jì)

住宅小區(qū)中一、二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)采用雙電源或環(huán)網(wǎng)方式供電。一級(jí)負(fù)荷為特別重要負(fù)荷，除由雙電源供電外，還應(yīng)配置應(yīng)急電源［2］。新建住宅小區(qū)采取高壓供電方式時(shí)使用高壓開關(guān)站和配電室供電方式，單母線分段接線，設(shè)置分段開關(guān)，如下圖1。

圖1 單母線分段接線

本項(xiàng)目由兩路電源供電，內(nèi)設(shè)高壓開關(guān)站，并采用單母線分段接線方式。低壓供電半徑不應(yīng)超過200m，設(shè)置有兩臺(tái)及以上變壓器的配電室應(yīng)裝設(shè)0.4kV分段開關(guān)，低壓進(jìn)線開關(guān)與分段開關(guān)之間加裝閉鎖裝置 (電氣聯(lián)鎖+機(jī)械連鎖)。

(二)變配電所位置的選擇

該項(xiàng)目低壓供電半徑不宜大于250m，變配電所的設(shè)置應(yīng)該靠近負(fù)荷中心。該項(xiàng)目16號(hào)樓位于15和17號(hào)樓之間，16號(hào)樓一層為架空層，結(jié)合B區(qū)地下室結(jié)構(gòu)，將B區(qū)變配電所設(shè)在16號(hào)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(nèi)，實(shí)現(xiàn)低壓線路敷設(shè)的最優(yōu)化。

(三)設(shè)備選型

1.高壓設(shè)備選型

戶外環(huán)網(wǎng)單元使用SF6或真空開關(guān)，戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)單元采用間隔型的單元柜;環(huán)網(wǎng)使用負(fù)荷開關(guān)，饋出線使用負(fù)荷開關(guān)或斷路器;變壓器單元保護(hù)采用負(fù)荷開關(guān)－熔斷器組合，出線間隔接入變壓器容量超過1250kVA時(shí)宜配置斷路器及繼電保護(hù)。變壓器設(shè)置如下:1)配電室、箱式變電站內(nèi)的變壓器應(yīng)選用13型及以上系列的低損耗油浸全密封變壓器，樓內(nèi)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(hù)等級(jí)不能低于IP2X，變壓器外殼的防護(hù)等級(jí)不能低于IP3X;3)干式變壓器應(yīng)配有溫控、風(fēng)機(jī)等設(shè)備，帶有金屬外殼，設(shè)置主變超溫遠(yuǎn)程告警裝置［3］。

2.低壓設(shè)備選型

低壓開關(guān)柜選用抽屜式開關(guān)柜，采取下進(jìn)風(fēng)、上出風(fēng)的散熱結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)不低于IP31。母線選用額定電流為2000A、2500A，額定短時(shí)耐受電流不小于65KA/1S。低壓進(jìn)線、分段采用電子控制的框架斷路器，額定運(yùn)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(yùn)行短路分段能力不小于50KA。

3.電纜型號(hào)選擇

10kV電纜一般選用三芯繞包型交聯(lián)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(lián)聚乙烯絕緣、阻燃、縱向阻水的銅芯電纜，額定電壓0.6V/1kV。進(jìn)出開關(guān)站、配電室的電纜，采用阻燃電纜。

(四)計(jì)量與補(bǔ)償

現(xiàn)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(shè)置遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)時(shí)，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(diǎn)非絕緣系統(tǒng)時(shí)，采用三相四線接線方式。選擇計(jì)量箱應(yīng)采用非金屬、高強(qiáng)度、阻燃、耐老化的環(huán)保材料，表箱安裝在專用表箱間，采用壁掛式設(shè)計(jì)，安裝高度為表箱下沿距樓面 (地)距離1.2m±0.2m。該項(xiàng)目采用3層集中電表箱安裝方式，個(gè)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(gè)單元24戶共安裝有2個(gè)總電表箱，并設(shè)置于同層的配電房中。該項(xiàng)目采用低壓集中補(bǔ)償方式，在變壓器低壓側(cè)安裝電容器無功補(bǔ)償屏，依據(jù)變壓器容量的30%進(jìn)行配置，功率因素大于0.9。

五、結(jié)束語

超高層住宅的供配電系統(tǒng)，其與一類高層住宅大部分設(shè)計(jì)內(nèi)容相同，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)的某些方面較一類高層有所提高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。合理選擇發(fā)電機(jī)的容量并配之以合適的EPS容量;大戶型需選用合理的負(fù)荷計(jì)算指標(biāo);某些供電線路允許使用銅、鋁或合金材質(zhì)的導(dǎo)體，既可以滿足基本功能的需求同時(shí)也可以大大降低金屬的消耗數(shù)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(tǒng)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(qū)供配電系統(tǒng)改造方案［J］.技術(shù)與市場，2012，19(4):139－139.

［3］?；菝?居住小區(qū)供配電設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2013，4(7):22－25.