淺談居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題

沈鵬

（中鐵四局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230000）

1 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)展也不斷在加快。與此同時(shí)，居民住宅小區(qū)的數(shù)量也在逐年增加，居民住宅小區(qū)內(nèi)居民樓數(shù)量的增加和空調(diào)、電梯等大功率電器的大量使用，對小區(qū)供配電設(shè)計(jì)的可靠性和安全性是一個(gè)極大的考驗(yàn)[1]。而優(yōu)質(zhì)的供配電設(shè)計(jì)則能維護(hù)居民住宅安全用電。但是部分設(shè)計(jì)人員在使用新的技術(shù)工藝進(jìn)行供配電設(shè)計(jì)時(shí)，極易出現(xiàn)技術(shù)缺陷。為了防止由于技術(shù)缺陷而導(dǎo)致住宅小區(qū)存在安全隱患，使住宅小區(qū)擁有一套穩(wěn)定的供電系統(tǒng)，建立一套科學(xué)有效的供配電方案，是一件勢在必行并存在一定研究意義的工作。筆者通過對居民住宅小區(qū)供電特點(diǎn)進(jìn)行剖析，從而分析得出供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中所存在的不足，基于上述發(fā)現(xiàn)提出相應(yīng)的解決方案。以保證供配電設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

2 居民住宅小區(qū)供配電模式

目前，居民住宅小區(qū)整體現(xiàn)象表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：小區(qū)占地面積較小，住宅樓數(shù)量較大導(dǎo)致樓與樓之間的間距無法滿足規(guī)范要求，所需電能的總量以指數(shù)式上漲。但供配電系統(tǒng)的有效使用范圍和自身的性能存在極限。針對上述問題，目前主流的解決方案是設(shè)立多個(gè)供電箱用于滿足現(xiàn)在高用電量的住宅小區(qū)。正如引言部分所說，許多大功率電器的使用會(huì)導(dǎo)致用電出現(xiàn)高峰期，為了避免用電高峰期存在超負(fù)荷運(yùn)行問題，供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)回路時(shí)應(yīng)降低單一線路模式的使用次數(shù)。應(yīng)與住宅小區(qū)本身的建筑布置和住宅樓結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使用最佳的供配電系統(tǒng)，保證電能配給與各棟各層居民的實(shí)際用電情況相符合。

現(xiàn)在較為主流的供電模式有以下2種[2]：①單項(xiàng)電源模式，其適用于以聯(lián)體結(jié)構(gòu)為主的住宅樓區(qū)；②三相供電模式，其適用于以復(fù)合式結(jié)構(gòu)為主的住宅樓區(qū)。住宅小區(qū)通常會(huì)為自身的供配電系統(tǒng)設(shè)置專門的調(diào)配中心，以確保電能能按照設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行分配輸送。

供配電模式目前在用的有5種方案[3]：①以單路進(jìn)線的配電方案；②以雙路進(jìn)線的配電方案；③重點(diǎn)區(qū)域的供配電方案；④環(huán)形供配電方案；⑤采用不間斷電源構(gòu)建的方案。居民住宅小區(qū)的供配電模式通常以單路進(jìn)線或者雙路進(jìn)線為主。但整體線路中某條或者多條線路出現(xiàn)故障時(shí)，可以自主將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他線路中。對住宅小區(qū)的配電系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，要全面了解該區(qū)域內(nèi)的居民用電特性，結(jié)合實(shí)際情況，保證方案的安全性、科學(xué)性。

3 居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)存在的問題

3.1 斷路器的適用性問題

在居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)中斷路器的選用一直是一個(gè)具有爭議的問題[4]，一部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)供配電方案時(shí)一般會(huì)采用更加先進(jìn)的斷路設(shè)備，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為越先進(jìn)的斷路設(shè)備對提高供配電系統(tǒng)和居民用電系統(tǒng)的安全指數(shù)有著正向影響，以此保障居民們的用電需求。但是從實(shí)際的工程運(yùn)用方面來說，高級斷路設(shè)備尾端位置出現(xiàn)故障電流后，會(huì)導(dǎo)致多級斷路設(shè)備發(fā)生跳轉(zhuǎn)現(xiàn)象。除此之外，在選取斷路設(shè)備時(shí)仍普遍存在選取較多的非選擇性裝置。而在平均用電量較少的住宅小區(qū)會(huì)導(dǎo)致非選擇性裝置設(shè)置過多，這會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)從而提高了設(shè)計(jì)成本。除此之外，存在的常見問題還有由于下級的斷路設(shè)備所選擇參數(shù)相較于上級過電流脫扣器所設(shè)置的參數(shù)較高，而引發(fā)選擇性裝置失效。如果在電路運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障，斷路設(shè)備失效，則會(huì)引發(fā)較大的安全事故和產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 回路設(shè)計(jì)問題

從目前大部分居民住宅小區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案來看，很少有人會(huì)注意回路設(shè)計(jì)部分[5]?，F(xiàn)在部分設(shè)計(jì)人員會(huì)減少甚至?xí)耆辉O(shè)計(jì)回路。會(huì)導(dǎo)致電氣線路的橫截面積達(dá)不到規(guī)范要求，使其在超負(fù)荷的工作環(huán)境下運(yùn)行，這會(huì)降低線路表面包裹的橡膠皮套的絕緣性能，使其工作溫度升高，導(dǎo)致居民用電設(shè)備被不同程度損壞。如果回路問題等不被重視，則會(huì)為以后的使用帶來嚴(yán)重的安全隱患。

4 解決方案

在設(shè)計(jì)居民住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)時(shí)，首先要注意的是：應(yīng)選擇相交適宜的斷路設(shè)備，特別是在電流較高的反饋電路中，這樣可以增加反饋電路的靈敏度和準(zhǔn)確性能。同時(shí)在設(shè)置短延時(shí)過電流脫扣設(shè)備時(shí)要超過下級斷路設(shè)備的損失電流的120%，而一個(gè)延時(shí)周期至少要超過0.3 s。設(shè)置瞬時(shí)過電流脫扣設(shè)備的參數(shù)時(shí)在保證成本的同時(shí)盡量提升其數(shù)值。選擇位于線路中央的保護(hù)裝置時(shí)要以分?jǐn)嘈阅転榍疤幔|(zhì)量為主，利于維護(hù)斷路設(shè)備。

而位于末端位置的回路保護(hù)位置主要以非選擇類型的斷路設(shè)備為主，唯一要求則是保證發(fā)生接地問題后能及時(shí)處理。同時(shí)在設(shè)計(jì)回路時(shí)根據(jù)情況設(shè)漏電保護(hù)裝置。當(dāng)居民用戶只存在單回路時(shí)，要在回路上設(shè)置漏電斷路裝置。當(dāng)居民用戶回路超過兩路時(shí)，要在回路上設(shè)置漏電保護(hù)體系，并在各個(gè)用電設(shè)備上裝置單獨(dú)的斷路裝置。在進(jìn)行回路設(shè)計(jì)時(shí)，要特別注意冰箱、照明裝置等大功率設(shè)備的插座回路，同時(shí)要以測試結(jié)果為依據(jù)，設(shè)計(jì)規(guī)范為約束，切不可以主觀判斷為主要的設(shè)計(jì)依據(jù)。

4.1 電力荷載

首先，為了滿足居民的用電要求，在居民建筑上設(shè)計(jì)兩組電源并以各自獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)建筑電力負(fù)荷時(shí)，應(yīng)注意設(shè)置專用線路的自啟動(dòng)裝置的供電時(shí)長要大于電源轉(zhuǎn)換時(shí)長。除此之外，還需保證自啟動(dòng)部分的內(nèi)部專用線路的系統(tǒng)可以滿足上述條件，為了使居民住宅的消防負(fù)載滿足規(guī)范要求，要設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)需滿足供電時(shí)長大于電源切換時(shí)間的要求。在滿足建筑居民用電需求下，需根據(jù)不同的用電需求和設(shè)備性能對居民用電進(jìn)行分級，同時(shí)要以電氣設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)，有效地設(shè)計(jì)電力荷載等級。采用上述方式，能夠極大地提升居民用電的安全系數(shù)，使居民能夠擁有良好的用電體驗(yàn)。

其次，在設(shè)計(jì)電力負(fù)載的過程中需要根據(jù)住宅內(nèi)部的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及供電要求，來設(shè)計(jì)合適的供電系統(tǒng)。如對一級負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保其內(nèi)部含有一組可持續(xù)供電的電源，并應(yīng)設(shè)置兩組獨(dú)立電源以保證其中一組電源中斷供電，另一組電源仍能正常供電或者兩組電源均中斷供電后，工作人員需迅速恢復(fù)其中一個(gè)電源供電。與此同時(shí)，為了避免住宅內(nèi)部的電源系統(tǒng)因故障而影響其他電氣設(shè)備正常使用，需根據(jù)一級負(fù)荷在住宅內(nèi)部的運(yùn)行狀況，提前設(shè)計(jì)一套能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電源系統(tǒng)運(yùn)行及檢修情況的系統(tǒng)。

最后，在目前所擁有的數(shù)據(jù)和電氣設(shè)計(jì)規(guī)范基礎(chǔ)下，并以節(jié)能環(huán)保的理念為輔助，以保證電耗預(yù)測數(shù)值精度滿足要求，計(jì)算供配電系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)，通過對上述模型進(jìn)行模擬，掌握人們對電力建設(shè)的需求。要綜合成本預(yù)算、電力技術(shù)、電力設(shè)備的數(shù)量這三者之間的關(guān)系，在確保工作成本的基礎(chǔ)上，增加電容量，搜索大量的數(shù)值，進(jìn)行供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，防止由于設(shè)計(jì)方案存在誤差，而影響電力設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用。

4.2 供電電源

首先，應(yīng)以居民住宅的用電需求為基礎(chǔ)對供電電源進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，再根據(jù)總電荷量的數(shù)值，科學(xué)合理地對負(fù)荷等級進(jìn)行劃分。在保證供配電系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行的前提下，選用兩路市電加柴油發(fā)電機(jī)組的方式[6]。為了持續(xù)為居民建筑供電，應(yīng)選用獨(dú)立的10 kV高壓電源，可以確保在供電線路傳輸期間，將電能由變配電站傳輸?shù)骄用駱切^(qū)的開關(guān)房。除此之外，為了確保居民用電的安全性，居民住宅建筑應(yīng)該采用380 V/220 V的配電電壓。

4.3 低壓斷路器

在對居民小區(qū)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注重對低壓斷路器的使用。并且在確保主體電器不受影響的前提下，重視低壓斷路器類型的選取，防止低壓斷路器由于型號(hào)不匹配而縮短了動(dòng)力、照明等系統(tǒng)的使用壽命。目前，大部分居民住宅建筑設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)居民住宅建筑所用類型，將低壓斷路器分為電源交流與直流兩種類型[6]。按照居民住宅建筑以及居民用電的需要，合理使用低壓斷路器。從而可以防止工作電壓過低，而縮短電動(dòng)機(jī)內(nèi)元件的使用壽命。

4.4 住宅小區(qū)供配電設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重注意以下兩個(gè)方面：①在設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)時(shí)，針對純用戶住宅小區(qū)供電設(shè)計(jì)方案和其他類別的用電需要以不同的方案進(jìn)行分別設(shè)計(jì)，其中純用戶住宅小區(qū)供電設(shè)計(jì)方案需要以地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)和選擇樓層電表箱時(shí)，不僅要滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)當(dāng)考慮地區(qū)供電要求。②在進(jìn)行居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免浪費(fèi)資源，必須充分考慮二次裝修問題。住戶戶內(nèi)、商鋪等部位的電氣設(shè)計(jì)簡單，部分小區(qū)不再進(jìn)行該部位電氣設(shè)計(jì)，在室內(nèi)預(yù)留電氣總配電箱[7]。使用上述設(shè)計(jì)方法不僅可以降低成本，還能減少供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)間，然而此種設(shè)計(jì)方式可能會(huì)造成其他不可預(yù)知的危險(xiǎn)，所以在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)仔細(xì)斟酌后再進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5 總結(jié)

由上述可知，在對居民住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮到居民用戶的用電量，同時(shí)還應(yīng)統(tǒng)籌考慮成本、電力技術(shù)以及安全這三者之間的關(guān)系，并以此為基礎(chǔ)考慮設(shè)計(jì)方案是否節(jié)能環(huán)保。同時(shí)應(yīng)該增強(qiáng)對回路設(shè)計(jì)的重視程度，在保證合理使用低壓斷路器的同時(shí)，減少非選擇性斷路設(shè)備的數(shù)量，減少設(shè)計(jì)的成本，并能有效降低出現(xiàn)電力故障的概率，確保居民用戶們的安全。同時(shí)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，實(shí)地考察居民建筑結(jié)構(gòu)，不斷加強(qiáng)新技術(shù)的學(xué)習(xí)，并能根據(jù)不同實(shí)際工程的情況對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。最后，應(yīng)增強(qiáng)對人員和設(shè)備的管理力度，仔細(xì)操作，將危險(xiǎn)消失在萌芽中，建造宜居小區(qū)。