住宅小區電氣設計經驗要點

何學宇， 邵 楠， 高學文

(1.中國建筑設計研究院有限公司，北京100044；2.北京北控城市開發有限公司，北京101400)

0 引言

住宅電氣設計是建筑電氣設計中的傳統項目，本文總結了住宅配電方案的一些設計要點和注意事項，為剛從業的電氣工程師提供一些參考。

本文引用項目案例位于北京市懷柔區(效果圖見圖1)，設計范圍包括8個地塊的住宅樓、公建樓、地下汽車庫，總建筑面積608 146.78m2，其中，地上住宅建筑面積417 169.26m2，地上配套公共服務設施面積11 192.13m2，地下建筑面積179 785.39m2，設計總戶數4 443戶。

此項目雖建筑面積龐大，但每個地塊被市政道路分隔相對獨立，小區配電方案的推演方式基本一致，本文以其中一個地塊(10C-10)為例進行配電方案設計說明。

1 單體住宅電氣方案設計

1.1 住宅用電負荷計算

在進行住宅設計之初，根據北京市地方標準DB11/T 1147-2015《10kV及以下配電網建設技術規范》來預估住宅負荷。

規范中闡述，普通住宅每戶供電容量負荷計算指標為:建筑面積80m2(不含)以下為6kW/戶；建筑面積80m2～120m2(不含)為8kW/戶。

居民住宅小區用電負荷計算公式為:

式中，P為用戶計算最大負荷，kW；Q為負荷計算指標，kW/戶或 kW/m2；F為戶數或建筑面積，戶或m2；K為需用系數，取值范圍詳見表1。

各類住宅面積用電負荷需用系數表 表1

根據上述條件，結合本住宅小區的面積指標，計算得出小區的用電復核，結果詳見表2。

1.2 住宅配電室設備布置

由表2中每棟住宅樓的負荷可推算出π接柜光柜及其下端配電柜數量。

根據每個住宅樓電梯數量、消防設備數量、公共用電需求、地下室功能等情況推算出π接柜力柜及其下端配電柜數量。

住宅樓負荷計算表表2

圖1 示例工程全局效果圖與示例地塊效果圖

根據GB 50054-2011《低壓配電設計規范》:固定柜單排布置時，屏前距離不小于1.5米，屏后距離不小于0.8米。雙排面對面布置時，屏前距離不小于2米，屏后距離不小于0.8米。雙排背對背布置時，屏前距離不小于 1.5米，屏后距離不小于1.3米。

π接柜的標準尺寸為500×1 000×2 200，配電柜的標準尺寸為800×800×2 200。根據π接柜、配電柜數量以及配電柜間距要求，合理完成π接室及配電間的設備布置工作。π接室與配電間的布置方案詳見圖2。

圖2 π接室與配電間的布置方案

2 住宅小區電氣方案設計

2.1 小區負荷計算

本設計除去地上住宅部分外，還有地下車庫部分。其中地下車庫部分(除充電樁)用電指標按15W/m2計算。

充電樁系統根據Q/CSG 11516.2-2010《電動汽車充電站及充電樁設計規范》中闡述需要系數推薦值為0.8，但該數值明顯適用于商用充電站。考慮到住宅小區內充電樁使用高峰期為住戶用電低谷，并且充電樁安裝基數較大，但現今電動汽車保有量較少，故本次設計充電樁需要系數應根據實際情況進行確定。

根據上述條件，結合本住宅小區的面積指標可得:地上住宅負荷710.4 kW，地下面積20 765m2，地下用電指標15 W/m2，地下車庫負荷311.5kW，充電樁數量79，充電樁功率7kW，充電樁需用系數0.2，充電樁總容量110.6kW，共計1 132.5kW，變壓器總容量2 220.5，變壓器選型2×800kVA。

其中，變壓器總容量計算公式為:S＝P/cosΦ/K2，cosΦ＝0.85，K2＝60%(K2系數取自《10kV 及以下配電網建設技術規范》)。經與供電深化單位溝通，結合北京地區多年供電實際經驗數據，本地塊選用2×800kVA變壓器即可滿足使用需求。

2.2 小區電氣站房選址

住宅及附屬建筑(車庫等)的供電順序為:開閉站—變電站—π接柜—光、力配電柜—電表箱—住戶配電箱。一般住宅電氣設計在配電系統中是設置兩類變配電室，一個變配電室負責住宅用電負荷，另一個變配電室負責地下車庫與公建等負荷。

本項目設計定位為保障型住房，主要功能包括住宅、地下儲藏、地下汽車庫。用電負荷為住宅及其配套設備。住宅配套用電負荷呈現出負荷小、用電時間短、負荷等級高、非高峰時間用電等特性，因此在保證此類負荷安全性與可靠性的前提下，設計以簡化配電系統、節約開發成本、提高系統效率為目標進行系統優化。通過對比設置兩個變電站與設置一個變電站的方案后，確定本地塊采用設置一處2×800kVA變電站，住宅配套用電單獨設置電表進行計量收費的方案。經與供電部門溝通小區設置一處低基變配電室服務地塊的所有用電設備。

根據《10kV及以下配電網建設技術規范》:低基配電室面積一般不小于150m2，設備層的板底凈高不小于3.5m，梁底凈高不小于3m，當柱距影響設備布置時，其建筑面積需適當加大。

在確定π接室、配電室、變電站數量及面積后，進行站房選址時，尤為重要的是需要設計師綜合考慮高低壓供電路由的合理性與經濟性。10C-10地塊變配電室及π接室布置示意圖詳見圖3。

變配電室位置選定應趨近整個地塊中心位置，各住宅樓的π接室位置也應靠近變配電室一側，選址方案能有效保證變配電室至各住宅樓的供電半徑且方便市政高壓管線引入。以減少施工和維護工作量、降低路由成本為準則進行布置。

電氣外線路由是貫穿起整個小區配電系統的基礎。在設計之初就要構建好外線設計的形式及路由，并且在設計中做好各專業管線綜合，提前在建筑、結構圖紙中預留、預埋相應孔洞便于后期施工及電纜敷設。10C-10地塊電氣外線圖示意圖詳見圖4。

圖3 10C-10地塊變配電室、π接室布置示意

圖4 10C-10地塊電氣外線圖示意

3 經驗總結

(1)小區方案設計先進行住宅及其配套用電負荷計算，再匯總停車庫、商業等附屬建筑用電，并綜合分析負荷種類、負荷等級、用電時間等因素進行變電站需用系數取值。

(2)在確定變電、配電等站房時，應充分考慮外線路由和建筑內部各專業管道綜合問題，合理優化設計思路。

(3)考慮到住宅小區內充電樁安裝基數大且使用率較低，充電樁需用系數取值范圍為0.2～0.35。

(4)變配電室位置選定于趨近整個地塊中心位置，能有效保證變配電室至各住宅樓的供電半徑。

(5)住宅小區變配電室建設數量和性質需要根據用電計算容量與負荷性質進行規劃，并將優化后的方案與當地供電部門溝通，征得同意后再實施。

(6)住宅低基配電室變壓器選型最大為1 000kVA變壓器，若容量超出1 000kVA，應根據實際情況增加變壓器數量或變電站選址。