淺談居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設計問題

溫州華電實業(yè)有限公司 盧 瓊

關鍵字：居民住宅小區(qū)；供配電系統(tǒng)；設計要點

1 引言

由于各種民用建筑、商用建筑向著大面積、高層次、多功能的方向發(fā)展，對城市居民住宅建筑電氣設計提出了更高的要求。居民小區(qū)住宅的供電方案、供電設計是住宅設計中的重要組成部分，它關系到住宅建筑的美觀、保障居民的生命財產(chǎn)安全、降低住宅造價等。在人民的生活中離不開供電系統(tǒng)的服務，一個良好的供配電設計能夠提升人民的生活質(zhì)量。但是在實際供配電設計中，由于部分設計人員缺乏對新技術、新工藝的接觸與了解，在供配電設計方面還存在很多缺陷。

2 居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計要點以及原則

2.1 設計要求

當前，社會發(fā)展十分迅速，城市居民生活水平有了很大程度的改善，對于住宅小區(qū)建設功能性和美觀性提出了更高的要求[1]。但是居民住宅小區(qū)在實際建設中，要特別注重供配電系統(tǒng)的設計，全面有效地提升設計質(zhì)量水平，以滿足現(xiàn)代化居民住宅小區(qū)的功能性要求，詳細體現(xiàn)在以下幾點。

在進行住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計中，要充分有效地結合當?shù)貙嶋H情況進行方案的調(diào)整，在嚴格確保功能性和美觀性的基礎上，科學合理地進行供配電系統(tǒng)進行優(yōu)化和改良，確保其在實際當中發(fā)揮出理想的作用優(yōu)勢。如果供配電系統(tǒng)設計存在不合理的問題，那么不僅會給小區(qū)的建設和發(fā)展造成嚴重的制約，同時也會對居民的正常生活工作造成影響。

對于城鎮(zhèn)居民住宅小區(qū)而言，其供配電系統(tǒng)設計中除了要嚴格遵循當?shù)爻擎?zhèn)規(guī)劃要求以外，還需要最大限度降低資源和能源等消耗，確保供配電系統(tǒng)發(fā)揮出作用的同時，也能體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能理念。

居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計中還需要嚴格控制安全性要求，因為供電系統(tǒng)的可靠性關系著居民的生命和財產(chǎn)安全，為了防止供電安全事故的出現(xiàn)，需要盡可能地確保供配電系統(tǒng)設計的安全性和可靠性。

2.2 設計原則

居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計中需要嚴格遵循以下幾方面原則。

一是可靠性。以安全可靠為基本出發(fā)點進行供配電系統(tǒng)設計和優(yōu)化，在實際進行設計中要嚴格按照相關規(guī)范標準以及實際電負荷等級實施操作，確保系統(tǒng)在任何運行方式下都可以安全高效的為用戶提供電力供應，滿足居民的日常生活需求。

二是簡潔性。供配電系統(tǒng)主線設計與連接需要盡可能的簡單明顯，避免出現(xiàn)較多不必要的電氣設備，同時對于線路分合閘等安裝要足夠直觀，便于后續(xù)進行維修和操作，同時也能最大程度的降低供配電安全事故的出現(xiàn)，確保供配電系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

三是安全性。設計工作開展中，確保供配電系統(tǒng)設計人員操作足夠規(guī)范、相關設備性能足夠達標，不存在人員誤操作而引發(fā)的安全事故問題[2]。與此同時，系統(tǒng)各項檢修以及維護工作都需要在安全性基礎上實施，尤其是電氣設備必須要在額定的電流及電壓條件下運行，確保出現(xiàn)事故的第一時間可以進行故障清除，將事故損失降至最低。

四是選擇性。在實際進行供配電系統(tǒng)設計中，還需要嚴格遵循控制性原則，即將事故可能造成的損失確定在一個范圍內(nèi)。要想實現(xiàn)這一要求，實際當中需要采用斷路器裝置進行配合設計，并且合理控制設計范圍，確保經(jīng)濟性效果的充分體現(xiàn)。

3 居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設計問題

在實際開展居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計工作中，需要重視以下兩方面的設計工作，即斷路器的選用設計和回路設計，詳細分析如下：

3.1 斷路器選用

在以往的供配電系統(tǒng)設計工作中，很多情況下存在斷路器選擇不合理的情況，很多設計人員實際考慮不周全，在方案制定中選擇使用功能性強大的高級斷路器裝置，盲目的認為功能性越強越高級的斷路器安全性越高，但是實際當中這種高級斷路器裝置存在很大的弊端，例如末端位置故障電流產(chǎn)生并且突增時，高級斷路器裝置極有可能造成多級短路裝置跳轉。不僅如此，該裝置選擇中還存在一些不足，對于一些居住人數(shù)比較少的小區(qū)來說，本身對于電能需要并不高，而實際線路中流經(jīng)的電流參數(shù)最大值為百安培，在此情況下如果設置較多的非選擇性裝置，不僅不會起到實質(zhì)性的效果，同時也會造成資源浪費，不符合可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)設計理念[3]。除此之外，在實際進行斷路器裝置設計中，要科學合理的明確裝置參數(shù)信息，確保與實際供配電系統(tǒng)的各項參數(shù)相匹配。

3.2 回路設計

目前，我國居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計中，很多情況下對于回路設計工作重視力度不夠高，一些設計工作者為了節(jié)能作業(yè)時間，通常會將照明以及插座等位置的回路數(shù)大幅減少，更有甚者完全不考慮這一項工作，由于回路配置不合理，設計不到位，實際的供配電系統(tǒng)中線路結構橫截面難以滿足規(guī)范要求，導致后續(xù)系統(tǒng)運行中出現(xiàn)超負荷的情況，容易引發(fā)一系列的安全事故。當線路處于超負荷狀況下時，會對原有結構的絕緣性能造成破壞，溫度參數(shù)會短時間迅速上升，對配套的電氣設備性能造成很大程度的干擾和影響，嚴重的還會導致更大規(guī)模的系統(tǒng)損壞，影響電力正常供應的同時，造成較大經(jīng)濟損失。因此，設計開展供配電系統(tǒng)設計規(guī)劃中，要加強回路設計工作，同時結合各個住戶的實際配電模式，對整體回路結構進行有效調(diào)整和優(yōu)化，確保安全風險隱患的有效排出，為供配電系統(tǒng)的正常有序運行奠定堅實基礎。

4 居民住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)設計實踐

本次研究將結合具體的工程案例，對居民住宅小區(qū)設計供配電系統(tǒng)設計要點和注意事項進行詳細分析，具體如下：

4.1 設計思路

某住宅小區(qū)由于屬于分期開發(fā)建設，所以在實際當中為了確保供配電系統(tǒng)設計的正常進行，在設計工作開展前需要與當?shù)毓╇姴块T進行有效溝通協(xié)調(diào)，明確區(qū)域內(nèi)電源情況、高壓系統(tǒng)接地形式以及變配電室位置等等信息，然后以此為基礎進行主要的供配電系統(tǒng)設計[4]。

4.2 設計要點

4.2.1 10 kV 高壓系統(tǒng)

4.2.1.1 10kV 開關站

住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)中開關站通常用于10kV電力接受和分配，在實際當中設置了中壓配電進出線以及功率再分配裝置，其電源進線側和出線側的電壓數(shù)值相同。對于該裝置而言，可以看作是上一級變電站母線的有效延伸，主要對變電站進出線間隔有限問題進行控制和解決，同時降低相同路徑下電纜數(shù)量，最終起到支撐電源運行的實質(zhì)性目的。在實際對開關站進行設計中，需要滿足以下兩方面內(nèi)容：第一，選擇小區(qū)地上合適的位置進行單獨設置，一般占地面積在300m2左右為宜；第二，對開關站的相關參數(shù)信息進行控制，例如梁下凈高應當確保在3m 以上，電纜溝凈高在1.15m 以上，如此可以讓裝置發(fā)揮出理想的作用效果[5]。

4.2.1.2 開關站帶小區(qū)變壓器容量計算

變壓器容量計算公式如下所示：

上述公式中，I 代表的是一路10kV 電源電纜的額定載流量，本次研究中取值為550A；U 代表的是額定電壓，數(shù)值為10kV；K1代表一路電源電纜負荷率參數(shù)，實際取值為50%；K2代表的是住宅小區(qū)配電變壓器的負荷率參數(shù)，實際取值為60%；K3代表的是所帶小區(qū)配電變壓器總容量，最大負荷的同時系數(shù)取值為0.6，即：

由上述計算可知，開關站帶小區(qū)變壓器容量通常需要控制在26000kVA 范圍之內(nèi)，當居民住宅小區(qū)占地面積超過10萬m2時，為了確保電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，一般會選擇建立一座專門的10kV 開關站[6]。

4.2.2 變配電室分類

本次研究住宅小區(qū)地處溫州市周邊，所以實際開展供配電系統(tǒng)設計中，其變配電室分類需要嚴格按照當?shù)貥藴蕡?zhí)行，其中依據(jù)管理方面的屬性將其分為局管和自管兩種，其在計量方式、設計標準以及電價等方面存在明顯的差異，詳細見表1所示。

表1 局管和自管變配電室對比表

4.2.3 10 /0.4kV 變配電室設計

4.2.3.1 選址

本次研究中變配電室位置的選擇一般需要臨近大容量電氣設備，由于該小區(qū)建設位置處于城市周邊，所以低壓電纜供電半徑需要控制在250m 以內(nèi)最為適宜。由于高低壓電纜進出線操作比較復雜，難度相對較大，所以考慮便捷性要求，實際當中需要將其設置在內(nèi)靠外墻的地點。為了避免后續(xù)供電穩(wěn)定性受到干擾，實際進行選址過程中要有效避開以下場所，即結構底部可能存在積水的位置、衛(wèi)生間或浴室的正下方等[7]。除此之外，變配電室可以單獨進行配置，同時也能附設在小區(qū)建筑的一層或地下一層等位置。

4.2.3.2 運輸通道

當變配電室設置在建筑物的地下室時，這種情況下可以優(yōu)先考慮私家車行駛作為主要的運輸通道。為了確保運輸?shù)恼Ｓ行蜻M行，通道凈高和凈寬通常需要分別超出2.5m 和2m。在利用公共通道進行變壓器裝置的運輸時，結合實際的運輸距離，可對相關通道指標作出一定的調(diào)整。除此之外，如果小區(qū)實際當中不存在公共運輸通道，此時為了實現(xiàn)對變壓器裝置的運輸，可以采用吊裝口運輸?shù)姆绞竭M行，其中吊裝口尺寸需要控制在1.8m×2.5m 以上。

4.2.4 變壓器容量的配置

4.2.4.1 明確用戶用電設備容量參數(shù)。

在實際對該居民住宅小區(qū)用電負荷進行計算中，詳細見以下公式：

上述公式中，P 代表的是用戶計算最大的負荷參數(shù)；Q 代表的是負荷計算指標，具體數(shù)值結合表2進行選擇；F 代表的是小區(qū)建筑面積或住戶數(shù)量；K代表的是住宅用電負荷需要系數(shù)。

表2 住宅用戶供電容量負荷計算指標

4.2.4.2 局管(低基)變電室變壓器容量配置要求

變電器容量配置中計算公式如下：

上述公式中，S 代表的是配電變壓器容量參考值；P 代表的是住宅小區(qū)折算到配電變壓器的用電負荷，具體需要結合公式（2）進行計算；cosΦ 代表的是功率因數(shù)，本次研究中取值為0.85；K2代表的是變壓器的負載率，其中一臺變壓器運行時取值為85%，兩臺變壓器運行時取值為60%。通過上述計算結果，本次研究中局管(低基)變電室變壓器容量需要控制在800kVA 以內(nèi)。

綜上所述，住宅小區(qū)的品質(zhì)與日常生活息息相關，從源頭上做好其供配電系統(tǒng)設計是居民生活安全舒適的基本保障。針對各地區(qū)供電部門要求和做法的多樣性，及實際工程中存在的若干問題，需要設計師在工程實踐中不斷總結和不斷積累，努力提高設計水平，全面系統(tǒng)的了解和掌握各地區(qū)住宅項目的特點，力求住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)設計更加完善。