國(guó)外居住區(qū)配電設(shè)計(jì)方案的分析

劉思嘉

北京市建筑工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，北京 100055

國(guó)外居住區(qū)配電設(shè)計(jì)方案的分析

劉思嘉

北京市建筑工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，北京 100055

以國(guó)外某項(xiàng)目為例，探討了國(guó)外設(shè)計(jì)規(guī)范中住宅區(qū)供配電設(shè)計(jì)的計(jì)算方法，比較了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)規(guī)范負(fù)荷計(jì)算的算法差異，并針對(duì)這些差異提出一些結(jié)論。

.住宅區(qū)；供配電設(shè)計(jì)；國(guó)外

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)外開放進(jìn)一步擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)企業(yè)越來(lái)越多的走出國(guó)門，參與到國(guó)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作中。與以往國(guó)內(nèi)住宅區(qū)配電設(shè)計(jì)相比，很多國(guó)外項(xiàng)目的規(guī)模和占地面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者，部分項(xiàng)目的規(guī)模甚至相當(dāng)于國(guó)內(nèi)的小城鎮(zhèn)規(guī)模。國(guó)內(nèi)較大項(xiàng)目的一般規(guī)模約為數(shù)十棟建筑，建筑面積在十幾至幾十萬(wàn)平方米，總負(fù)荷在數(shù)千kVA數(shù)量級(jí)[2,3,4,5]。而國(guó)外大規(guī)模住宅區(qū)項(xiàng)目，以本文背景為例，有時(shí)可達(dá)到數(shù)百萬(wàn)m2的建筑面積，數(shù)十萬(wàn)kVA的用電負(fù)荷。而在此情況下，憑借以往的住宅小區(qū)配電設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，可能有部分已不適用于此類規(guī)模的設(shè)計(jì)工作；另一方面，國(guó)外項(xiàng)目所依據(jù)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)在內(nèi)容甚至體系上也不同于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，這也給國(guó)內(nèi)企業(yè)參與國(guó)際項(xiàng)目帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)。本文將以某國(guó)外項(xiàng)目為背景，探討在這類大型住宅區(qū)設(shè)計(jì)中的一些經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)則。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于某國(guó)首都郊區(qū)，總占地面積約8.5km2，總建筑面積約330萬(wàn) m2，其中住宅約290萬(wàn)m2，共約15 000戶，公建面積40余萬(wàn)m2。共分11區(qū)塊，其中10個(gè)區(qū)塊為帶有少量配套公建的居住區(qū)，剩下一個(gè)區(qū)塊為公建區(qū)，規(guī)劃居住人數(shù)90 000人左右。

電源情況如下：地塊南北方向各有一路220kV供電線路，經(jīng)220/30kV變電站提供電源。電網(wǎng)頻率50Hz。

2 負(fù)荷計(jì)算

2.1 單戶負(fù)荷指標(biāo)

目前，國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)階段，對(duì)住宅負(fù)荷的計(jì)算大多采用按需要系數(shù)確定計(jì)算負(fù)荷的方法，這種方法在計(jì)算上比較簡(jiǎn)便易行，但缺點(diǎn)是精確度較低。而在本項(xiàng)目中，根據(jù)該國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和慣例，單戶住宅采用考慮多樣性的最大需求（After Diversity Maximum Demand）方法。這種方法在計(jì)算上相對(duì)繁雜，但更加準(zhǔn)確。

此項(xiàng)目的住宅大致可以分為兩種戶型，建筑面積分別為182m2和205m2，依據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)范，計(jì)算負(fù)荷如表1：

表1 單戶用電負(fù)荷計(jì)算

2.2 組團(tuán)負(fù)荷計(jì)算

國(guó)內(nèi)項(xiàng)目計(jì)算住宅負(fù)荷時(shí)，通常采用需要系數(shù)法[1,2]，按照戶數(shù)的不同取用單一的需要系數(shù)，與單戶負(fù)荷計(jì)算類似，這種方法計(jì)算比較簡(jiǎn)單，但相應(yīng)的，準(zhǔn)確度也有一定的欠缺，在建成運(yùn)行后的某些情況下（如夏季用電高峰），較易出現(xiàn)實(shí)際負(fù)荷達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)容量的情況，造成各種事故。本項(xiàng)目所采用的標(biāo)準(zhǔn)采用了該國(guó)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所提供的同時(shí)系數(shù)計(jì)算方法，并參考了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60439，按照同一變壓器所帶負(fù)荷戶數(shù)的不同，分段計(jì)算總負(fù)荷，每段的同時(shí)系數(shù)各不相同。各段的同時(shí)系數(shù)如表2所示。

表2 同時(shí)系數(shù)列表

每棟住宅樓有4層，共2個(gè)單元，一梯兩戶，每棟樓共16戶。若一臺(tái)變壓器所帶住宅為100戶，則根據(jù)此方法，相應(yīng)的變壓器負(fù)荷（設(shè)功率因數(shù)為0.9）為：

按照相應(yīng)的國(guó)內(nèi)規(guī)范[1]，100戶住宅所對(duì)應(yīng)同時(shí)系數(shù)為0.2-0.3，取0.3，則對(duì)應(yīng)的變壓器負(fù)荷為：

顯然，相應(yīng)的國(guó)外規(guī)范計(jì)算上明顯大于國(guó)內(nèi)規(guī)范，這利弊兼有：從不利的一方面來(lái)說(shuō)，計(jì)算負(fù)荷偏大，同樣規(guī)模的項(xiàng)目，會(huì)需要更多的變壓器，增加了一次投資；從有利的一方面來(lái)說(shuō)，這種算法保險(xiǎn)系數(shù)較高，尤其是出現(xiàn)瞬時(shí)負(fù)荷較大時(shí)，出現(xiàn)跳閘等事故的幾率將大大降低。

根據(jù)該國(guó)供電部門的要求和此項(xiàng)目地實(shí)際情況，最終確定，11/0.4kV變壓器容量選取1 000kVA?？紤]到今后負(fù)荷的持續(xù)發(fā)展，變壓器負(fù)荷率一般在60%左右，最多不超過(guò)72%。表3為一個(gè)典型的11/0.4kV變壓器所帶的負(fù)荷，具體計(jì)算過(guò)程如下：

表3 11/0.4kV變壓器典型負(fù)荷

2.3 總負(fù)荷估算與變壓器數(shù)量的確定

根據(jù)上文所述，每臺(tái)11/0.4kV變壓器對(duì)應(yīng)72戶住宅負(fù)荷，則住宅所對(duì)應(yīng)的變壓器負(fù)荷約為：

由于本項(xiàng)目中公建類型繁多，再加上部分公建方案在本文撰寫時(shí)仍未確定，因此，公建負(fù)荷只能按照其建筑面積進(jìn)行大致估算，單位負(fù)荷取100W/m2，公建負(fù)荷約為：

則總負(fù)荷約為：

則共需11/0.4kV變壓器240臺(tái)，考慮到實(shí)際運(yùn)行時(shí)，不可能每臺(tái)變壓器都達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷率，低于設(shè)計(jì)負(fù)荷率的可能比高的可能要大一些，因此，11/0.4kV變壓器的數(shù)量大約在240～260臺(tái)之間。

3 變電站規(guī)劃

3.1 11/0.4kV變電站的規(guī)劃

根據(jù)當(dāng)?shù)匾?guī)范，11/0.4kV變電站間距按照表4取值，在本項(xiàng)目中，其間距不應(yīng)超過(guò)310m。相對(duì)于國(guó)內(nèi)規(guī)范的變電站負(fù)荷半徑250m，要求更高一些。

表4 低壓變壓器間距與負(fù)荷密度之間的關(guān)系

3.2 30/11kV變電站的規(guī)劃

對(duì)此項(xiàng)目，南北間距約4km，東西間距約2km。顯然，如果直接采用11kV線路的話，線路電壓降將會(huì)非常大，導(dǎo)致供電質(zhì)量大大降低。采用30kV網(wǎng)絡(luò)使30/11kV變電站互聯(lián)，再?gòu)?0/11kV變電站向11/0.4kV變電站供電，是更加合適的方案。30kV網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

4 結(jié)論

由上述分析我們可以得知，國(guó)外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在負(fù)荷計(jì)算方面，比國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要高出不少，這固然增加了一次投資的數(shù)量，但是，在運(yùn)行時(shí)，降低了末端變壓器跳閘等事故的概率，可靠性會(huì)大大提高，對(duì)于減少運(yùn)行和維護(hù)工作量和費(fèi)用有顯著效果，相比較而言，對(duì)國(guó)內(nèi)規(guī)范的修訂具有一定的參考意義。

圖1 30/11kV網(wǎng)絡(luò)連接示意圖

[1]馮靜主編.簡(jiǎn)明建筑電氣手冊(cè)[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2007：92-93.

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TM7.

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.1674-6708（2011）52-0172-02