小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不足點(diǎn)及改進(jìn)

王勝禹（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川成都610000）

小區(qū)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不足點(diǎn)及改進(jìn)

王勝禹（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川成都610000）

隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展和人民生活水平的日益提高，與之伴隨的是城市的擴(kuò)張，人們生活空間的增大，體現(xiàn)在住宅面積的擴(kuò)大上；人們生活舒適度的滿(mǎn)足，很大程度上依賴(lài)于電力的驅(qū)動(dòng)。在這種背景下，住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)是否能安全、高效地承載起居民的日常生活用電需求，就成為了一個(gè)急需面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。本文便是基于這一現(xiàn)狀，針對(duì)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出拙見(jiàn)，希望拋磚引玉，有所啟發(fā)。

住宅小區(qū)；供配電系統(tǒng)；不足及對(duì)策

引言

作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的晴雨表，我國(guó)房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展備受關(guān)注，受益于人民對(duì)生活水平的追求，很多城市的大型住宅區(qū)面積已經(jīng)超出了傳統(tǒng)意義上的小區(qū)，新型的社區(qū)已經(jīng)成為了具備多幢高層與低層住宅建筑，結(jié)合必要的商業(yè)、服務(wù)業(yè)建筑，還有為了滿(mǎn)足業(yè)主用車(chē)需求的配套車(chē)庫(kù)。而這種大型、綜合性的住宅小區(qū)，需要的用電量是很龐大的，給社區(qū)日常運(yùn)作供電是一個(gè)很艱難的任務(wù)，所以說(shuō)現(xiàn)代小區(qū)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，都會(huì)考慮更大容量、更高安全性、更強(qiáng)的防觸電、防電力火災(zāi)的系統(tǒng)，輔以相關(guān)消防設(shè)施。而我國(guó)現(xiàn)階段的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，都限制在10kV這個(gè)上限，電壓有限，有時(shí)候很難滿(mǎn)足整個(gè)社區(qū)的全力運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至在飽和用電的情況下就會(huì)出現(xiàn)供電短缺與局部斷電現(xiàn)象，容易出現(xiàn)住宅供電的10kV過(guò)線。然而，在這種情況下，系統(tǒng)要想滿(mǎn)足供電需求，就會(huì)產(chǎn)生很多安全隱患，對(duì)于電力保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

1 住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 供電系統(tǒng)的當(dāng)前問(wèn)題

隨著人們生活水平的不斷提高，家用電器的用途和種類(lèi)也在不斷增加，一些住宅小區(qū)的供電設(shè)施已無(wú)法滿(mǎn)足居民的用電需求，一些房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商為了盡可能地壓縮成本，增加利潤(rùn)，就會(huì)在供配電系統(tǒng)上進(jìn)行節(jié)約，使用落伍的設(shè)備或者廉價(jià)的不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品，導(dǎo)致變壓器容量大，設(shè)備運(yùn)行和線路損耗高，供電系統(tǒng)的住宅安全風(fēng)險(xiǎn)。而如果進(jìn)行改造，就會(huì)面臨很難重新確定必要的改造位置，論證新的電力供應(yīng)量是否滿(mǎn)足居民的需求也需要大量調(diào)研。一般住宅小區(qū)的變壓器容量一般都很小，原有的設(shè)計(jì)能力只是為了滿(mǎn)足居民日常生活的用電要考慮，而老式住宅的使用面積不會(huì)很大，所以早期設(shè)計(jì)的變壓器容量肯定較小，滿(mǎn)足不了改建擴(kuò)建后的小區(qū)配電所需的發(fā)電量，而整個(gè)小區(qū)缺乏面對(duì)這種供電增長(zhǎng)的空地來(lái)安裝新的供電箱或者變電器，住宅供電和配電系統(tǒng)的安全性已成為一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

1.2 小區(qū)供配電特點(diǎn)

就目前的資料與現(xiàn)實(shí)來(lái)看，我國(guó)的住宅建筑之間的間隔較大，而供電基站是固定的，所以單個(gè)供電箱供電面積較大，在此基礎(chǔ)上要想滿(mǎn)足所有居民的用電需求就需要使用多個(gè)箱。而由于用戶(hù)的用電量與用電需求不同，所以必須有一個(gè)相應(yīng)的電源電路數(shù)。每棟居民樓的建筑面積和用戶(hù)數(shù)量不一樣，所以要一一對(duì)應(yīng)去進(jìn)行電源電壓設(shè)計(jì)，這就需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)家庭數(shù)量，采取相應(yīng)的電源。對(duì)于聯(lián)體建筑可以使用單相供電，而復(fù)式獨(dú)棟可以利用三相電源。而且連接用戶(hù)家里的照明燈與空調(diào)這樣的用電器也可以調(diào)節(jié)電壓與電力模式。由于規(guī)模小，負(fù)荷點(diǎn)分散，所以在施工中，電源采用兩PSA，第一級(jí)是35kV和10kV（站第二等級(jí)10kV），對(duì)0.4kV（戶(hù)外箱式變壓器）。在負(fù)載中心的盒子分配，減少輸入，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高用戶(hù)的電源質(zhì)量。

2 住宅小區(qū)用電負(fù)荷與配電設(shè)計(jì)存在問(wèn)題

2.1 社區(qū)的供配電系統(tǒng)接線問(wèn)題

目前，單源和單總線連接方案采用較多的主要區(qū)域，配電系統(tǒng)的供電對(duì)象多為中小型住宅區(qū)，應(yīng)用這種供電系統(tǒng)的施工方案的理由是系統(tǒng)具有接線簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，安全可靠的突出優(yōu)勢(shì)，而且十分適合中小型住宅電力供應(yīng)和分配系統(tǒng)。然而，該方案有一個(gè)非常重要的不足，即系統(tǒng)主電源只有10kV電源線，這樣的電源容量非常有限。當(dāng)區(qū)居民要達(dá)到一定的數(shù)量，只有一個(gè)10kV供電線路已不能滿(mǎn)足居民用電需求。

2.2 供電干線問(wèn)題

近年來(lái)，家庭用電設(shè)備增加，導(dǎo)致住宅用電負(fù)荷快速增長(zhǎng)，配電線路承受著巨大的壓力，外在表現(xiàn)就是家用電能表和斷路器的故障頻繁發(fā)生。一些家庭由于電壓有限，在日常生活中同時(shí)使用空調(diào)、電飯煲、微波爐等電器的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)電路熔斷或者短路，結(jié)果導(dǎo)致電線內(nèi)和外嚴(yán)重發(fā)熱絲的發(fā)生，加速絕緣老化，嚴(yán)重的甚至引發(fā)火災(zāi)。從住宅小區(qū)的配電設(shè)計(jì)分析，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一個(gè)重要步驟就是確定最終的電力負(fù)荷能力，如果它是比較容易改變埋地電線。一旦分配模式確定，就不能改變。在現(xiàn)實(shí)生活中，如果房間少，家庭的多個(gè)插座和臨時(shí)線或所有的房間只有一個(gè)插座或插座的組合，顯然不是安全的，不合理的。為了保證用戶(hù)的安全，電力開(kāi)關(guān)終端負(fù)載應(yīng)同時(shí)使用開(kāi)關(guān)斷開(kāi)電路和N條線路，即雙極電隔離。此外，如果家庭房間插座的數(shù)量少，所以家庭只能使用臨時(shí)線路或多插座的方式來(lái)滿(mǎn)足需求，這不利于房間的外觀，是不合理的，不安全。為了有效地保證用戶(hù)的安全，雙極性隔離裝置可應(yīng)用于終端負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)。在住宅電氣設(shè)計(jì)中，使用的管線管采用焊管網(wǎng)或聚氯乙烯管，可以有效避免電氣火災(zāi)現(xiàn)象，埋墻敷設(shè)導(dǎo)線截面尺寸一般是4～6mm2銅芯絕緣線，還要滿(mǎn)足至少十五年的使用期限，廚房的電路設(shè)計(jì)與浴室的電路設(shè)計(jì)還需要根據(jù)項(xiàng)目的具體要求選擇。

2.3 系統(tǒng)設(shè)備的安全問(wèn)題

供配電系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，應(yīng)用到很多電氣設(shè)備。和一般設(shè)備不同之處在于一旦發(fā)生故障將對(duì)員工的人身安全造成很大的影響，會(huì)產(chǎn)生巨大的威脅，造成重大事故。因此，在對(duì)社區(qū)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選用的變壓器、電源線路、配電箱等設(shè)備安全必須考慮。同時(shí)，要在住宅供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮整個(gè)周邊環(huán)境的設(shè)備兼容與控制模式，一些住宅電氣設(shè)計(jì)時(shí)的自動(dòng)控制模式選擇不符合整體結(jié)構(gòu)的住宅需求，沒(méi)有考慮設(shè)備的電流和電壓參數(shù)，這導(dǎo)致自動(dòng)控制在某些瞬時(shí)高電流峰值時(shí)，總線下降過(guò)大，甚至線路燒毀。

3 住宅配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題及方法

3.1 住戶(hù)終端配電系統(tǒng)的回路配置

住宅電氣設(shè)計(jì)要根據(jù)社區(qū)的可能使用情況，對(duì)供配電系統(tǒng)以及居民家中的電力系統(tǒng)進(jìn)行合理布置與必要的空間預(yù)留，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可拓展性。①支持燈光用具的線路不要與高壓的插座混在一起設(shè)計(jì)。②將特定功能的插座單獨(dú)成線。③每個(gè)獨(dú)立房間都應(yīng)該有獨(dú)立的單相二線、三線插座，根據(jù)正常使用需求設(shè)計(jì)個(gè)數(shù)；廚衛(wèi)房間的插座應(yīng)該要考慮防水性能，插座應(yīng)該設(shè)計(jì)在不容易進(jìn)水的地方，而且插座最好有保護(hù)裝置。④整棟樓的配電箱與每家每戶(hù)的電表大多布置在外面，與室內(nèi)計(jì)數(shù)設(shè)備有一根線路連接，這時(shí)候需要考慮到電壓差異，以及通常都會(huì)用三相五線制的線路形式，以備不時(shí)之需。

3.2 居住小區(qū)配電外線設(shè)計(jì)

要對(duì)變壓器容量進(jìn)行估算，并預(yù)留出上限量。在設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)之前，需要根據(jù)小區(qū)的建筑使用面積對(duì)變壓器容量進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)要考慮到居民用電量、公共設(shè)備用電量與其他服務(wù)設(shè)施用電量。在計(jì)算出電力負(fù)荷量時(shí)還要考慮電線的承載力與變壓器的承載力，以及相關(guān)系數(shù)。

3.3 家庭終端配電的形式

落實(shí)到家庭單位的供配電方式，現(xiàn)在通常會(huì)用三相五線制，這是發(fā)展的大勢(shì)所趨。在對(duì)三相電源380V使用考慮設(shè)計(jì)一些大功率電器的廠家，對(duì)于供電系統(tǒng)的負(fù)荷量能夠保持在一個(gè)限度內(nèi)，同時(shí)提高家庭用電的安全性與效率值，降低額外線損是十分有幫助的。按每片供電區(qū)域內(nèi)建筑的布局和承載能力，設(shè)定配電組箱成。對(duì)于照明，每一層都有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的單相電源為照明組供電，這能顯著改善可能出現(xiàn)的因?yàn)榻诱彰骶€而導(dǎo)致錯(cuò)接高壓線造成的電路燒毀與電器損壞。

3.4 變電所10kV饋線保護(hù)

小區(qū)內(nèi)變電所的供電距離比較短，所以線路保護(hù)設(shè)置比較簡(jiǎn)單，常用的保護(hù)設(shè)置有：

（1）過(guò)電流保護(hù)（這里采用反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置）

高壓側(cè)線路斷路器系統(tǒng)圖如圖1（選取1QF的繼電保護(hù)裝置為例敘述）。

圖1 高壓側(cè)線路斷路器系統(tǒng)圖

過(guò)保護(hù)電流采用兩相兩繼電器式接線，繼電器采用GL-25/10型，操作方式為去分流跳閘，可知KA2的動(dòng)作電流為：

Kre=0.8，Kre1=1.3，IL·max=2I30=2×71.08A=142.16A，Kw=1，

根據(jù)GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電流整定為8A。

饋電變電站所裝斷路器的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.5s。

所以KA2的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為，top=1.5-0.7=0.8s。

利用n2=11.5和KA2的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間0.8S，查GL-25/10型繼電器的動(dòng)作特性曲線，得KA2應(yīng)整定的10倍動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)間為0.9s。

由已知條件知：Iop·1=IopKi/Kw=8×30/1=240A，線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下兩相短路電流：

由此可見(jiàn)，KA2整定的動(dòng)作電流滿(mǎn)足保護(hù)靈敏度的要求，故不必裝設(shè)低壓閉鎖裝置。

（2）電流速斷保護(hù)

根據(jù)《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，在過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間超過(guò)0.5～0.7s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)瞬動(dòng)電流速斷保護(hù)裝置。

電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的整定，由已知條件得：

Kre1=1.4，Kw=1，Kre=0.8，Ki=30，線路末端三相短路電流為

Ik·max=32.22kA×0.4kV/10kV=1288.8A，故

（3）過(guò)負(fù)荷保護(hù)

線路的過(guò)負(fù)荷保護(hù)是針對(duì)電纜線路的過(guò)負(fù)荷要求裝設(shè)的，一般延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)，其整定電流應(yīng)躲過(guò)線路的計(jì)算電流，故

4 結(jié)語(yǔ)

住宅小區(qū)供配電設(shè)計(jì)中需要分析和探討的問(wèn)題有很多，設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)也不僅僅局限于文中所述。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮住宅整體設(shè)計(jì)與功能，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的調(diào)整，只有這樣，我們才能為居民提供一個(gè)更安全、穩(wěn)定、可靠的供配電系統(tǒng)，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供了更好的保障。

[1]劉朝永.住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)探討[J].安徽建筑，2015（1）：23～24.

[2]李 衛(wèi).住宅小區(qū)的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及探討[J].科技博覽，2015（3）：47～48.

[3]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJT16-2008）[S].北京：中國(guó)電力出版社，2014.

TM727

A

2095-2066（2016）34-0026-02

2016-10-30

王勝禹（1984-），男，工程師，本科，主要從事市政電氣設(shè)計(jì)工作。