城市商住樓供配電系統(tǒng)設計與分析

孫佳慧

【摘要】社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步使人們的生活越來越方便，各種電器的使用也使得小區(qū)的用電負荷不斷增加。城市現(xiàn)代化綜合住宅小區(qū)與傳統(tǒng)的住宅小區(qū)相比有著巨大的區(qū)別，其不僅在占地面積和樓層的高度上有了巨大的飛躍，更是在小區(qū)的配套設施，如公園草坪、燈光背景、健身休閑場所上一應俱全，這都決定著綜合化住宅小區(qū)配電設計要打破傳統(tǒng)觀念，運用新的理念設計住宅小區(qū)的配電。小區(qū)變配電設計合理實施，對于整個小區(qū)的用電安全和人們的財產(chǎn)生命安全是至關重要的。本文主要分析綜合住宅小區(qū)配電的特點和設計要點，分析小區(qū)的供電特點，對小區(qū)的變配電設計進行深入分析，并對變配電室的設計進行了介紹，并進一步闡述消防配電的技術要點和重要性分析。消防配電以某高層住宅樓為研究對象，進行高層建筑消防供電照明防火設計與研究。當住宅區(qū)規(guī)劃設計時，我們必須周全考慮到電力分配的難題。同時設計理念要與時俱進。在區(qū)域建設中，設計師要思量到全部的電氣設備，并預留足夠的余量。只要有進一步考慮問題就能夠做到更好的設計，對反復的施工進行杜絕，減少資源浪費。優(yōu)良的設計方案，可使整個小區(qū)的電力提高安全性和可靠性，提供一定的保證。在這種情況下，我們人員應努力探索和分析高層次住宅項目供電和方案設計方法和途徑，使高層小區(qū)向安全可靠發(fā)展。

【關鍵詞】負荷計算;配電設計;消防配電

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

17.094

緒論

近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展與城市化建設進程的加快，集大型商業(yè)與住宅小區(qū)于一體的建筑（商住一體化小區(qū)）不斷涌現(xiàn)。相對于其他建筑的供配電系統(tǒng)設計而言，商住一體化小區(qū)是比較復雜的，因為不僅要考慮到高供高計的大型商業(yè)、集散式商業(yè)體的要求，還要考慮到裝表到戶的店鋪、住宅用戶及地下車庫、公共設施、幼兒園等高供低計的要求，此外，還耍考慮安全可靠性和經(jīng)濟性的要求。如何進行商住一體化小區(qū)供配電系統(tǒng)的設計，使其與集大型商業(yè)與住宅于一體的小區(qū)相適應是一個值得研究的問題。本文對商住一體化小區(qū)的電氣設計思路與方法做了一些探討和優(yōu)化，可為類似建筑的電氣系統(tǒng)設計提供有益借鑒。

一、現(xiàn)代化小區(qū)配電特點

1.用電特點

一是區(qū)域建筑面積愈來愈大，樓層數(shù)量越來越多。居住人民的生活電器越來越多，因此人民的電力需求也在不斷增加;二是隨著生活水平的提高，目前城市居民使用更節(jié)能的電器，如空調，電磁爐，冰箱等，如果這些設備同時打開，特別是在夏天，電力負荷就大大增加，導致較大的電負載。不光加大了供電和分配的難度，同時考慮到因為設備負荷增加所帶來的安全可靠性問題;三是由于現(xiàn)代化住宅基礎設施和娛樂設施越來越完整，越來越多元化。如住宅電梯，商業(yè)設備，消防設備，各種泵等。區(qū)外的兒童與醫(yī)院，娛樂和健身場所的配電質量，電氣穩(wěn)定性和安全性也有較大的需求。隨著越來越多的住宅建筑建起，建筑面積也在增長，這決定了區(qū)域供電范圍大，電力質量高。這么多離散負荷載點的特點，從而增加了區(qū)內分配的難度。

2.配電特點

隨著城市現(xiàn)代化程度進一步加快，造就許多居住樓層建成。現(xiàn)代小區(qū)樓盤通常一期一期來設計，分階段建設，因此每個小區(qū)和每個住戶人數(shù)都有很大差異，導致各大樓的用電量的不相同，電力的性質也是不相同。通常用三相供電給整個建筑物供電，然后單相向住宅用戶供電。因此，在選擇供電方式時，必須調查每座建筑物的戶數(shù)。由于綜合住宅小區(qū)配套設備比較多，例如電梯、商業(yè)設備、消防設備、各種水泵等。他們的電器功率和家用電器的數(shù)量是不同的，導致電力和混合型電力模式的類型不同。例如：消防各類電器，電梯，住戶平時生活用電，娛樂場所，道路兩旁綠化照明的公共用電等。

二、綜合性住宅工程供配電設計方式

1.配電房的位置選擇

住宅小區(qū)設計總體規(guī)劃中應包括地面配電室，變壓器，母線槽和電纜溝等區(qū)域配電設施。管道等領域必須進行綜合規(guī)劃;高低壓配電室住宅區(qū)應獨立設置，無其他設備共享。也可以與主樓建設相結合，按照一般定位于一樓或兩樓的規(guī)范，也可以設置一樓，但不應與住宅樓相鄰。當條件有限并且必須位于地下室時，不應設置在地板的底部，其目的是防止水分或淹水的影響。當前來看，通常新房地產(chǎn)分配室通常設在樓盤一樓或樓盤底下層。當規(guī)劃在樓層的首層時，應注意不應各種有關的水設施系統(tǒng)等容易積水、發(fā)熱的場所相鄰，不應有供水管和排污管等非電管線穿越。當區(qū)域配電室設在建筑物的地下室時，需要部署地面高度高于室外地面10cm。配電設備通常設置防潮底座，防止戶外水積聚入配電室和設備，配電室應具有排水，防潮，防滲水功能;如有必要，可以使用獨立通風設備，如消防車，滅火系統(tǒng)，并設置到出口到外面的安全。

2.住宅小區(qū)負荷計算

基于人口相對集中的小區(qū)樓盤來說，電力的使用復雜化，供電安全性要有較高的要求。因此，要精確計算各類住戶的電量使用情況，再選擇適合的變電站設備。具體來說，滿足電源需求，負載分類。如樓盤小區(qū)的消防電力電量分為：消防電梯，消防給水系統(tǒng);生活照明系統(tǒng)分為應急和住宅兩類;完成好電力用電量計算，根據(jù)實際情況實地考察每個住戶的最大用電量是多少，在此基礎上，合并全部住戶的最大用電量，然后得出整棟樓層的最大負載是多少。

3.變壓器容量和性質的確定

隨著社會發(fā)展，城市地區(qū)各種建筑的防火間距相對比較大，供電范圍也相對比較廣，負荷點隨著小區(qū)樓盤的防火間距也在處于范圍廣，離散的特點。因此，按照合理可靠的經(jīng)濟方案開展變配站的施工。在公用開關站建造中，應分為主樓公共配電站、商業(yè)配電站和住宅公共開關站三部分[2];建設專用配電房應分為住宅用戶專用配電房和物業(yè)專用配電房兩部分。

4.10kV接線模式

基于高層住宅，其建設程度相對大，建筑高度較高，用電量大，配電安全性較強，在公共供配電站和專用供配電站方面經(jīng)常需要設定兩路10kv電源線路，以確保設計方案要求。具體來說，主要涉及到以下工作：其一，當10kv的公用站，選擇一條母線進行分斷，同時兩路電源進入常供，運用母聯(lián)開關進行分斷開來;其二，設計二次控制原理圖，使用自動化設備進行無人分合功能。

5.主要設備的選型

（1）高壓開關柜

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代化的小區(qū)樓盤變電室位于樓層地底下，按設計規(guī)范不得用油式斷路器。一般來說有三種類型的開關用于設計人員選擇：高壓空氣斷路器，六氟化硫開關和真空斷路器。目前，在住宅樓層使用SF6開關較為普遍，主要考慮成本。因此，應根據(jù)地下室設計相關規(guī)范，選擇符合國家標準的高壓設備。

（2）低壓配電柜

根據(jù)規(guī)范，一次供電設備一般稱為配電中心。他們一般在企業(yè)和房地產(chǎn)變電所設置，配電到分配設備的下屬不同地點。這個級別的電氣設備主要是通過降壓變壓器，所以電氣技術參數(shù)比較高，輸出電路容量比較大。二次配電設備，一般集中配電柜。配電柜通常分布更多的分散負載，環(huán)路較少的地方。他們將配電設備的電路分別輸送給附近的用戶。本設備為負載提供保護，控制和監(jiān)控。最終配電設備稱為照明配電箱，它們是分散的小容量配電設備，到達總配電箱。

（3）應急備用發(fā)電組

現(xiàn)在大部分柴油發(fā)電機都有緊急備用電源。一般說來，外資的高樓大夏已經(jīng)使用汽輪發(fā)電機，這種設備體積小，質量輕，反應速度快，故障率低。緊急備用機組必須快速自啟動。一般應該能夠在15s內恢復供電。從可靠性來看，最佳選擇兩臺，容量較小時也可選用一臺。

（4）斷路器

在住宅區(qū)的配電設計中，很多設計師在選擇斷路器時設計的不合理等因素，一些設計人員經(jīng)常選擇先進的設計而不是實際的斷路器。他們覺得斷路器越高級越好，能保護更多區(qū)域的穩(wěn)定性需求。其實，選擇高級斷路器有一定的缺陷，當分配主要或大的故障電流結束時，高級斷路器可能導致更多的切斷下一級切斷;除斷路器的選用另外還有一種情況，就是太多選擇可調節(jié)的斷路器，基于電力需求小的住宅區(qū)，電流需求大約只有100A以上，功耗總的來說比較小。所以在這種情況下，該區(qū)選用可調節(jié)的塑殼開關，似乎多余，浪費資源。其次是斷路器性能參數(shù)不準確或與電源線參數(shù)不匹配。通常容易發(fā)生短時過流釋放的最大電流太小，甚至小于下級塑殼開關的瞬時過流釋放的額定電流或瞬時過流的額定電流釋放太小生產(chǎn)會破壞選擇性開關的選擇動作，在發(fā)生電路故障的情況下，斷路器失去其應有的作用可能會導致無法修復的損壞。

對于大電流端子，應選用塑殼開關類型，短路延時過流釋放電流不得小于最大開關短路時間或瞬時過流釋放電流的下限1.2～1.3倍，延遲時間不應小于對應的時間。選擇瞬時過流釋放電流盡要大。應使用斷路器的中間級保護來破壞容量，安全性，選擇性和維護簡單方便的保險絲。上，下保險絲的電流比應不小于其過流選擇比，即1.6：1。端子回路保護器具不可選要求，可運用非選擇性塑殼開關，但應符合相應的技術要求，在室內配電箱的安裝中，應在入口附近選擇通常的安裝位置斷路器配有斷路器。對于只有插座電路的情況，您需要裝帶有泄漏裝置的塑殼開關。而對于插座電路的情況大于兩種情況，安裝漏電裝置可以保護，在出線電路中分為單極斷路器，同時采用大型電路設計;在住宅室內電路設計中，應對照明，空調等電氣技術參數(shù)進行區(qū)分，照明電路應采用C曲線特性的斷路器，空調等電力設備的D曲線特性斷路器。而在電路設計中一些大型電器用于電力負荷計算，并參考電路設計的結果，而大型電器設置單獨的電路，絕對不能認為是理所當然的。

低壓開關還配有壓力損失（失壓）保護措施，當網(wǎng)絡欠壓或失壓時，欠壓釋放裝置將立即馬上或延遲一段時間后進行動作跳閘，防止壓力過大燒壞電氣元件導致配電網(wǎng)絡系統(tǒng)癱瘓從而造成大面積范圍故障停電。低壓開關柜和控制設備一般提供的電網(wǎng)電壓為額定電壓的70%—35%，欠壓釋放動作;當電網(wǎng)電壓為35%—10%的額定電壓時，失壓（零電壓）釋放運行。欠壓釋放線圈連接到在線電壓。當線路電壓正常（額定電壓的85%—110%）時，當電樞被吸住并且線路電壓下降到額定電壓的70%以下時，欠電壓釋放芯電磁吸力減小而小于復位彈簧張力，電樞關閉杠桿的沖擊，使鉤子和鑰匙從斷路器跳閘。

6.合理確定高低壓電纜主干線

一般情況下，選擇電纜應必須確保外部環(huán)境因素，盡量避免過熱或腐食損壞，有利于在安全環(huán)境中維修檢修。人員在小區(qū)施工設計過程中，應以小區(qū)為基礎的空間結構，選用各種電源及配線。高壓線有兩種選用：母聯(lián)開關是控制電源線進出，而在低壓一般使用單總線段。這兩種方法都有自己的優(yōu)缺點，通常在城市高端住宅區(qū)應采用分段切換，是因其穩(wěn)定性，但是需要投放巨資實現(xiàn)。而另一方面卻是非常的不同，它的可靠性并不理想，但成本很低。而為了長期運行，在供電設計中，設計人員有必要放置充足的空間來調節(jié)控制設備，樓盤小區(qū)有必要運用環(huán)網(wǎng)供電電路。對于配電主要設計的要求，工作人員在設計主線是為了滿足安全性，經(jīng)濟性，靈便性等需求。

（1）可靠性

為了給住戶提供連續(xù)，高品質的電源，布線方面一定要可靠安全。主要布線的可靠性需要做好研究工作，力求避免決策上的錯誤，由于基礎數(shù)據(jù)的可靠分析不完善，設計師做好研究和研究工作是非常重要。為了提高主配線的安全可靠性，通常采用高可靠性電氣設備的運行，以便考慮到兩個方面的可靠性和經(jīng)濟性，從而使實際需要做出決定。一般來說，供配電系統(tǒng)的重要建筑的安全性需求相對較高，由于主要高層樓層人口比較密集，如果供電系統(tǒng)設計缺陷，一旦出現(xiàn)問題，對家庭生活和財產(chǎn)安全造成直接影響，同時影響企業(yè)的經(jīng)營和裝置設備的正常工作，造成經(jīng)濟損失極為嚴重。為了避開電氣線路事故的發(fā)生，設計人員需要按照實際施工電力的實際負荷水平進行。供電和配電線路的設計應該能夠做任何運行狀態(tài)，可以繼續(xù)向建筑物供電，從而保證供電的可靠性。

（2）靈活性

工作人員在進行電氣主要布線的方案設計，應在進行確定配電設計方案階段中，我們應充分減少故障引起的事故，縮小故障范圍，盡量減少居民損失。因此設計人員應選擇實際需要的斷路器進行配合。這樣可以很好地通過總線開關的信號將發(fā)電機啟動和停止，做到靈活性，合理選用電源。在檢修時，可以有效地停運斷路器開關設備，不會對電網(wǎng)造成影響，同時也保持供電連續(xù)性。

（3）經(jīng)濟性

經(jīng)濟主要體現(xiàn)在以下三個方面，使用簡易的接法，在同樣效果下盡量減少設備投入，節(jié)省成本。當初始投資的電路數(shù)量較多時，使用較少的設備條件，簡化布線。在選擇設備類型和額定參數(shù)時，要結合項目的實際情況，盡量避免以大代小，以高代低劣;在選擇電纜對齊時，要考慮到設備布局尺寸，要努力減少面積，節(jié)省空間，降低征地設備的成本。在設計斷路器時，設計人員如果大量增加斷路器選擇次數(shù)，造成經(jīng)濟影響。

7.健全防雷和接地系統(tǒng)

在防雷和接地系統(tǒng)建設過程中，首先要明確當?shù)氐淖匀粴庀螅x擇合適的技術參數(shù)，并在此基礎上制定相應的防雷系統(tǒng)和接地方案。一般來說，防雷系統(tǒng)的施工過程中，通常需要注意以下內容：1.是對于直接雷擊，應結合防雷帶屋頂設計的實地情況，確保良好連接屋頂金屬防雷帶;2.對于雷電波，施工應用的低壓電纜，需要在絕緣層里面設計金屬罩子圍繞電纜;3.總開關柜需要三級電壓保護的，應盡量防止設備發(fā)熱。另外，接地系統(tǒng)施工過程中，要注意以下幾個方面：1.是在低壓配電系統(tǒng)接地時，可分為TT，TN，IT三大類;2.接地裝置在此過程中，要充分利用現(xiàn)場的自然接地和人造地面接地，建立相對較好的接地電阻環(huán)境，使接地裝置系統(tǒng)的效能最大化。3.過程中的接地電阻的施工，應嚴格按照國家接地設計技術規(guī)范要求，將變壓器接地電阻控制在超限范圍內。

8.回路設計方面

近年來，城市樓層小區(qū)的配電方案，工作人員經(jīng)常忽視電路設計。一些設計人員設計為便于設計電燈之間的電源插座數(shù)少的電路，而一些設計人員甚至跳過此步驟的設計循環(huán)，不要設置線路，這導致實際的橫截面積減少或增加問題，導致不必要的費用。實際線路橫截面減少可能導致線路過載，一旦電線負載在一定時間段內超出范圍，將大大降低線路的絕緣能力，導致電氣火災和不可挽回的事故，嚴重危及居民的生命和財產(chǎn)安全。值得注意的是，一些工作人員將在線路的設計中隨機變化，自由改變埋地管道截面的地下墻和插座的房間，所以不應該改變這些位置線，導致不可逆的損失。因此，在住宅區(qū)配電設計中，室內設計的室內分布，做好循環(huán)設計工作，避免發(fā)生安全隱患。在室內電氣線路的住宅區(qū)設計首先要做的是為早期工作做準備，主要在線設計涉及到一些信息的準備，審查，調查。這些信息主要是室內裝修圖，電路圖，各種航測圖的室內比例。地圖的航測最好使用最新版本，使更符合實際網(wǎng)站，不容易出現(xiàn)測量錯誤，一旦測量出錯，就有可能造成事半功倍，浪費不必要的資源。同時設計人員在測量數(shù)據(jù)中要嚴格按照地圖的標準比例，通常一對一比例。在室內線設計中，通過點標記所有線做標記，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，考慮到所有因素，選擇最短線距設計，多分析幾個版本，然后選擇最合理的線路設計，通過設計手段改善線路的缺點。

結論：

隨著社會的發(fā)展，高層建筑或重要建筑物的電氣設計被提出要更加多樣化和個性化，以滿足要求，并可與高層住宅項目配套使用，供電和配電設備組件也是增加，高層建筑量和套數(shù)也在增加。電梯，空調，重要的消防設備越來越離不開人們的生活。相對依賴電源的安全性，配電設計的設計者必須仔細規(guī)劃，充分考慮。因此，當住宅區(qū)分布設計時，必須事先準備好設計理念。只有這樣的意識才能設計完善，從而減少不必要的重復建設和浪費。一個良好的供電和配電設計為整個區(qū)域提供安全可靠的電力提供保證。在這種情況下，要積極探索高層次綜合住宅項目供電和配電設計，使其在可持續(xù)發(fā)展的可靠，安全和靈活的方向發(fā)展。

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