住宅小區(qū)用電負(fù)荷計(jì)算方法及供電優(yōu)化配置研究

劉 俠

江蘇中電科電力設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇 南京 210000

0 引言

供電配置作為住宅小區(qū)的基礎(chǔ)性配套設(shè)施具有十分關(guān)鍵的作用，安全、可靠、智能的用電是影響住宅小區(qū)居民生活質(zhì)量的重要因素。隨著小區(qū)用電量的增長，供電企業(yè)應(yīng)該深入和細(xì)致地了解小區(qū)供電的差異性需求，對(duì)住宅小區(qū)的供電設(shè)計(jì)要結(jié)合小區(qū)區(qū)域特點(diǎn)，因地制宜地制訂合理的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)考慮綠化節(jié)能技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化小區(qū)供電設(shè)計(jì)方案，從而保障住宅小區(qū)供電設(shè)計(jì)的合理性。

1 住宅小區(qū)供電優(yōu)化配置的意義

目前，我國住宅小區(qū)配套電力設(shè)備設(shè)施建設(shè)存在運(yùn)行損耗偏大等現(xiàn)象，因此需要通過優(yōu)化供電配置，深入和細(xì)致地了解小區(qū)供電的差異性需求，從而完善當(dāng)前配電建設(shè)中存在的不足，以此節(jié)約電力資源，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。住宅項(xiàng)目配電設(shè)施現(xiàn)按國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范建設(shè)，已基本實(shí)現(xiàn)“一戶一表”，達(dá)到供電配置的科學(xué)性與合理性標(biāo)準(zhǔn)，降低了配電設(shè)施建設(shè)及管理與維護(hù)工作的難度[1-2]。

住宅小區(qū)供電的合理優(yōu)化配置需要堅(jiān)持統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，在滿足住宅客戶用電需求的基礎(chǔ)上，完成相關(guān)電纜溝、配電用房等土建工程配套建設(shè)，并重視供電配電的合理配置和劃分問題，提高對(duì)住宅小區(qū)住戶的供電能力。當(dāng)前，電力企業(yè)必須轉(zhuǎn)變管理思想和理念，以減少電能消耗和浪費(fèi)為優(yōu)化配置的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上做好住宅小區(qū)用電負(fù)荷測算，合理配置小區(qū)的供配電系統(tǒng)，保證小區(qū)供電配置的合理性。同時(shí)，供電系統(tǒng)的合理性將直接影響區(qū)域電能供給，隨著當(dāng)前住宅建筑規(guī)模的不斷擴(kuò)大，區(qū)域內(nèi)用戶量不斷增多，區(qū)域內(nèi)的用電量也逐漸提高[3]，因此優(yōu)化供電配置意義重大。但企業(yè)不能盲目擴(kuò)大電力工程的規(guī)模，需要根據(jù)當(dāng)前區(qū)域的實(shí)際情況優(yōu)化配置體系，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算小區(qū)用電負(fù)荷，保證區(qū)域內(nèi)供電優(yōu)化配置滿足小區(qū)的實(shí)際需求。

2 住宅小區(qū)供電的用電負(fù)荷計(jì)算方法

2.1 單位指標(biāo)法

單位指標(biāo)法可以用于計(jì)算家庭用電負(fù)荷，在實(shí)際應(yīng)用中需要按照其居住面積進(jìn)行分類，以不同的戶內(nèi)建筑面積為標(biāo)準(zhǔn)，確定不同住宅用戶的電指標(biāo)。在單位指標(biāo)法的實(shí)際應(yīng)用過程中，也需要結(jié)合住宅小區(qū)人員結(jié)構(gòu)等情況進(jìn)行具體計(jì)算，以免計(jì)算得出的信息出現(xiàn)錯(cuò)誤，為住宅小區(qū)供電埋下安全隱患。戶建筑面積以R表示，住宅負(fù)荷需用情況如表1所示。

表1 住宅負(fù)荷需用情況表

居住區(qū)用電容量負(fù)荷計(jì)算按以下原則確定。

（1）居住區(qū)用電容量負(fù)荷控制十分重要，在建設(shè)中需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配置。例如，R＞200，需要將其設(shè)置為基本配置容量80 kW，并裝設(shè)大功率用電設(shè)備；151≤R≤200，可以根據(jù)建設(shè)區(qū)域情況及電氣量以每戶16 kW進(jìn)行配置，提高居民的用電安全度；120≤R≤150，可以按照每戶15 kW進(jìn)行配置，滿足居民的日常用電需求；建筑面積R＜120，此類住宅內(nèi)部的電纜線路較少，因此可以按照每戶8 kW進(jìn)行配置。在實(shí)際建設(shè)過程中，不同類型的住宅的基本配置也需要結(jié)合實(shí)際需求反復(fù)確認(rèn)，以免出現(xiàn)危險(xiǎn)。

（2）公共服務(wù)設(shè)施需要結(jié)合圖紙及建筑需求反復(fù)確認(rèn)電容量，如按負(fù)荷密度估算，需要根據(jù)要求計(jì)算設(shè)備容量，對(duì)于在計(jì)算中出現(xiàn)設(shè)備容量不明確的情況，可以按照100 W/m2進(jìn)行計(jì)算；如在商業(yè)綜合樓的地下車庫，電容量可以按照100 W/m2進(jìn)行計(jì)算；如是大型商業(yè)會(huì)所或綜合超市等，需要根據(jù)其內(nèi)部的電氣配置進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，可將其設(shè)置為150 W/m2，避免公共服務(wù)設(shè)施出現(xiàn)問題。

2.2 需用系數(shù)法

需用系數(shù)法可以應(yīng)用在住宅小區(qū)的公共用電部分負(fù)荷計(jì)算中，公共用電包括樓道照明、樓梯照明、小區(qū)內(nèi)外部照明、電梯、公共用電、電氣用電、消防系統(tǒng)用電、小區(qū)景觀用電等，需要仔細(xì)統(tǒng)計(jì)并計(jì)算用電等負(fù)荷。在用電負(fù)荷計(jì)算過程中，需要按照建筑物電氣設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范，并結(jié)合有關(guān)資料計(jì)算各類實(shí)際應(yīng)用設(shè)備的功率，以此實(shí)現(xiàn)用電配置優(yōu)化。在配置優(yōu)化的過程中需要注意電梯及消防系統(tǒng)屬于特殊用電負(fù)荷，需要單獨(dú)考慮這兩者。通常情況下，除這兩者外，公共區(qū)域的用電量都可以按照8 kW考慮，但由于消防及電梯負(fù)荷存在一定的特殊性，需要根據(jù)小區(qū)的規(guī)模及配置進(jìn)行選擇，即根據(jù)實(shí)際情況單獨(dú)計(jì)算，以免出現(xiàn)用電負(fù)荷偏差。

居住區(qū)住宅及低壓供電的公共服務(wù)設(shè)施用電負(fù)荷配置系數(shù)需要不小于0.5，并按變壓器容量的配置系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算：

3 當(dāng)前住宅小區(qū)供電配置的主要問題

當(dāng)前我國部分小區(qū)供電配置仍然存在問題，主要表現(xiàn)在供電系統(tǒng)負(fù)荷分級(jí)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及電能質(zhì)量方面。（1）供電系統(tǒng)負(fù)荷未能分級(jí)。供電系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷分為多個(gè)級(jí)別，如一級(jí)負(fù)荷的消防系統(tǒng)用電負(fù)荷、應(yīng)急照明系統(tǒng)用電負(fù)荷、生活水泵用電負(fù)荷等；二級(jí)負(fù)荷則包括送風(fēng)機(jī)、消防樓梯、電梯等；三級(jí)負(fù)荷則為住宅小區(qū)居民的日常家庭用電及其他用電。這種分級(jí)方式較為細(xì)化，但部分住宅小區(qū)未能分級(jí)，造成供電不合理配置的問題。（2）負(fù)荷信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不完善。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)是住宅小區(qū)供電配置最主要的問題，各類用電信息數(shù)據(jù)代表著住宅小區(qū)的用電情況，但在優(yōu)化配置的過程中，部分單位未能做好深入的分析和研究，因此無從劃分供電系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)了無差異性對(duì)待，進(jìn)而出現(xiàn)分級(jí)不匹配的問題。（3）電能質(zhì)量問題。電能質(zhì)量是供電配置優(yōu)化中的重點(diǎn)內(nèi)容，如配置不合理將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行負(fù)荷變大，正弦波形出現(xiàn)偏離，最終影響供電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。檢修人員在優(yōu)化中必須綜合分析影響要素，避免加重電能質(zhì)量問題，防止供電配置不合理的問題出現(xiàn)。

4 住宅小區(qū)優(yōu)化供電配置的策略

4.1 優(yōu)化電源進(jìn)線設(shè)計(jì)

在住宅小區(qū)供電合理優(yōu)化配置的過程中，首要關(guān)注的就是電源進(jìn)線優(yōu)化，其不僅能減少電能消耗，還能為后續(xù)配置的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。優(yōu)化電源進(jìn)線設(shè)計(jì)可以提高住宅小區(qū)用電的可靠性，減少能源消耗。

4.2 合理配置配電設(shè)備

（1）居住區(qū)一般采用開關(guān)站、配電室供配電設(shè)施形式供電。（2）配電室應(yīng)設(shè)置在負(fù)荷中心，減小供電半徑，降低壓降損耗，提高供電質(zhì)量。（3）配電室內(nèi)應(yīng)采用節(jié)能環(huán)保變壓器。（4）需要優(yōu)化和完善開關(guān)站內(nèi)開關(guān)柜，可以采用鎧裝絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，要求具備“五防”閉鎖功能，保證供電可靠和用電安全。（5）低壓開關(guān)柜采用抽出式或固定分隔式結(jié)構(gòu)的成套開關(guān)柜，方便維護(hù)和檢修。（6）配電房內(nèi)配置低壓無功補(bǔ)償裝置，應(yīng)采用智能型免維護(hù)無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，保證電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，提高供電質(zhì)量。（7）配電房內(nèi)低壓設(shè)備需要設(shè)置安全警報(bào)，以提高小區(qū)供電的安全性和穩(wěn)定性。（8）電纜采用埋地方式敷設(shè)，不影響小區(qū)景觀和綠化，能保證用電安全。

在小區(qū)供電設(shè)計(jì)過程中，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、合理配置配電設(shè)施，不僅可以減少小區(qū)供電投資，還可以節(jié)約能源，保證小區(qū)供電安全、可靠，提高供電質(zhì)量。

4.3 有效提高電能質(zhì)量

電能質(zhì)量對(duì)優(yōu)化配置十分重要，在實(shí)際優(yōu)化過程中通常會(huì)采取以下幾項(xiàng)措施保證電能質(zhì)量。（1）選擇銅芯電纜，根據(jù)不同樓層、住宅建筑的用電量，將電壓降限制在5%以下。（2）將單相設(shè)備均勻分布于三相配電系統(tǒng)中，提供相應(yīng)所需的電力能源，以此降低供電系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷。（3）空調(diào)機(jī)組、水泵等采用專線，消防系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)需要與配電回路分開，以提高供電的合理性。

4.4 注重運(yùn)行負(fù)荷分級(jí)

電力企業(yè)要降低供電系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷，做好運(yùn)行負(fù)荷的等級(jí)劃分，在優(yōu)化配置的過程中詳細(xì)了解用電量信息，通過信息數(shù)據(jù)推算供電系統(tǒng)的負(fù)荷數(shù)據(jù)，以此優(yōu)化處理配電，提高負(fù)荷數(shù)據(jù)運(yùn)算的精準(zhǔn)性。同時(shí)，應(yīng)對(duì)負(fù)荷的分級(jí)工作做到精細(xì)化，根據(jù)供電合理配置的相關(guān)工作要求和部署，著重關(guān)注用電量差異性，避免出現(xiàn)電系統(tǒng)發(fā)生負(fù)荷分級(jí)錯(cuò)誤的問題。在此基礎(chǔ)上，需細(xì)化到不同樓層和建筑物的不同區(qū)域中，以此進(jìn)一步提升供電配置的合理性。

4.5 實(shí)施供電優(yōu)化方案

為提高供電可靠率，可以選擇兩路10 kV電源進(jìn)線，提高電源點(diǎn)供電的穩(wěn)定性，保障住宅小區(qū)內(nèi)居民能安全用電。同時(shí)，在配置合理優(yōu)化的過程中，需要設(shè)置多臺(tái)配電設(shè)備，解決小區(qū)內(nèi)居民用電空載損耗較大的問題，從而降低變壓損耗，實(shí)現(xiàn)降損節(jié)能。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，我國住宅小區(qū)的配電設(shè)置仍然存在一定的問題，因此在優(yōu)化過程中，必須進(jìn)一步地合理規(guī)劃和設(shè)計(jì)電能消耗，從而滿足不同運(yùn)行負(fù)荷下的電量需求。同時(shí)，在實(shí)際建設(shè)中必須明確用電量的差異性，為住宅小區(qū)用戶提供精準(zhǔn)供電服務(wù)，從而降低供電系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷，提升供電的可靠性和安全性，為小區(qū)的供電系統(tǒng)運(yùn)維管理奠定基礎(chǔ)。