大型超高層住宅小區(qū)供配電設(shè)計(jì)

史俊峰

（沈陽永昌盛房產(chǎn)開發(fā)有限公司，遼寧 沈陽 110000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展， 各類城市的大型住宅小區(qū)逐漸增多，其對(duì)供配電的要求也越來越高，但由于部分設(shè)計(jì)的工作人員接觸到的新工藝和技術(shù)并不高，有些地方的設(shè)計(jì)還不夠完善，因此，本文結(jié)合實(shí)際情況， 對(duì)大型超高層住宅小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，意義重大。

1 用電負(fù)荷分析計(jì)算

目前，住宅小區(qū)用電容量依照2018 年的配電規(guī)范以及計(jì)算依據(jù)進(jìn)行計(jì)算可知： 住宅面積小于60 m2每戶4 kW，住宅面積60～90 m2，每戶6 kW，住宅面積90～120 m2每戶8 kW，住宅面積120～150 m2每戶10 kW，住宅面積150 m2以上每戶12 kW，別墅的耗電量需要依照客戶的需求單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算。 新建住宅公共工程項(xiàng)目中使用的電氣設(shè)備， 必須按實(shí)際裝機(jī)容量計(jì)算， 辦公用房按照建筑面積100 w/m2計(jì)算，如果某大型社區(qū)內(nèi)設(shè)有學(xué)校、商場和酒店，用電負(fù)荷要依據(jù)其設(shè)計(jì)要求確定， 要求不明的按照100～180 w/m2進(jìn)行估算。

2 供配電方案設(shè)計(jì)

2.1 小區(qū)接入電源供電設(shè)計(jì)

住宅供電和配電設(shè)施的外接電源線和電纜，必須符合城市建設(shè)規(guī)劃，并上報(bào)政府。社區(qū)確定每個(gè)用電用戶的總負(fù)荷和負(fù)荷性質(zhì)后， 建設(shè)單位應(yīng)盡快向當(dāng)?shù)仉娏?jīng)營單位報(bào)告正式用電申請(qǐng)。 對(duì)于大型的住宅樓，在對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行可行性研究時(shí)，應(yīng)該向當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)電力部門提出意見， 如果就近沒有已經(jīng)投入建成使用的大型供電變電站， 項(xiàng)目進(jìn)行可行性研究需要的同時(shí)， 還應(yīng)當(dāng)綜合考慮在規(guī)劃中所預(yù)留的區(qū)域內(nèi)作為供電變電站位置， 預(yù)留好整個(gè)小區(qū)內(nèi)配電系統(tǒng)的建造渠道， 做好整個(gè)小區(qū)內(nèi)的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及其他的供配電系統(tǒng)設(shè)施使用房的布局，與新建住宅相關(guān)的房屋規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)與實(shí)際情況保持同步，否則，由于附近地區(qū)沒有一個(gè)變電站或者是一個(gè)變壓器容量不夠， 這些地區(qū)的電網(wǎng)很有可能無法跟上當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。接到客戶的申請(qǐng)后，供電單位必須根據(jù)自己的電網(wǎng)實(shí)際情況制定具體的供電策略[1]。

設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)按照電力公司下發(fā)的《高壓供電方案通報(bào)》進(jìn)行設(shè)計(jì)，該通報(bào)應(yīng)明確主電源、備用電源、變壓器容量、防護(hù)設(shè)備、測量方法等內(nèi)容，同時(shí)明晰線路的路徑、 架空線路建設(shè)或電力電纜規(guī)劃的方案。

2.2 小區(qū)供電接線方式設(shè)計(jì)

2.2.1 小區(qū)內(nèi)部建設(shè)配電網(wǎng)的一般要求

應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)匦^(qū)實(shí)際的使用情況，進(jìn)行內(nèi)部配電網(wǎng)的建設(shè)， 確定內(nèi)部是否采用歐式箱變作為供電，還是采用配電室內(nèi)部作為電源，確定內(nèi)部總配電室的建設(shè)場地， 以及環(huán)網(wǎng)柜或者是環(huán)網(wǎng)柜作為配電連接的方式。 歐式箱變還是用配電房進(jìn)行供電必須由工程建設(shè)單位將其建設(shè)指導(dǎo)意見匯報(bào)給相關(guān)的供電公司(主要負(fù)責(zé)項(xiàng)目完工后運(yùn)營和維修的單位)進(jìn)行協(xié)商后才能夠確定，多層式的居民應(yīng)當(dāng)考慮選擇歐式箱變較為合適， 小型的高層住宅比較適合使用配電房進(jìn)行供電。 而且在配電室和歐式箱變應(yīng)盡量靠近中低壓電纜井(單元口)的位置，減少了投資和對(duì)壓力的損失。

2.2.2 高壓供電方式

住宅區(qū)的高壓供電由開關(guān)、配電站提供，多層建筑小區(qū)需要經(jīng)過一個(gè)分支箱、 環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行鏈接，采用歐式箱變方法來進(jìn)行高壓供電，有多樓層和更高級(jí)的小區(qū)則可以同時(shí)結(jié)合兩種房屋建造的方式。多層住宅小區(qū)通常使用箱式變電站，依照小區(qū)中每棟建筑物的負(fù)載要求，要求一棟或多棟建筑物必須共用一個(gè)箱式變電站， 容量不應(yīng)超過630 kVA，選擇位置時(shí)應(yīng)考慮最短的低壓電纜和投資以及對(duì)環(huán)境的影響最小。 小區(qū)內(nèi)與學(xué)校、商場、賓館需要配備容量不超過2 000 kVA 的變壓器，可從開關(guān)站和配電站出10 kV 專線供電， 如果可靠性的要求較高， 可以使用來自不同母線的專用電源線相互備用，如果超過2 000 kVA 的，則需要另向供電企業(yè)單位申請(qǐng)確定供電方式[2]。

2.2.3 低壓供電方式

低壓線路的長度不應(yīng)超過250 m，高層住宅低壓電纜要保證安全、美觀、易于布線，同時(shí)使用預(yù)分支電纜，以減少低壓接線盒占地面積。

2.2.4 接線形式設(shè)計(jì)

小型開關(guān)站一般可以選擇使用單母線接線，中大型開關(guān)一般采用單母線分段接線,需要在路上安裝一臺(tái)母聯(lián)開關(guān)， 在路上裝有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上供輸送機(jī)和一個(gè)配電站時(shí)， 應(yīng)該考慮選擇一臺(tái)采用0.4 千伏母聯(lián)開關(guān)，低壓進(jìn)線開關(guān)和一臺(tái)母聯(lián)開關(guān)之間需要先安裝一臺(tái)電氣閉鎖裝置(即采用電氣連鎖或者機(jī)械連接)， 確保較低壓的進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)的進(jìn)線開關(guān)之間不得同時(shí)相互接地， 以便于確保所有公共建筑物設(shè)備的可靠和安全地供電， 確保低壓的進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)的開關(guān)之間不能同時(shí)接地， 以便于保證所有公共建筑設(shè)備的可靠和安全供電。 對(duì)于一級(jí)負(fù)載，除了采用雙電源方式供電，還要求其配備獨(dú)立的應(yīng)急電源， 一級(jí)負(fù)載在運(yùn)行過程中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況考慮是否多點(diǎn)或者集中地設(shè)置一個(gè)應(yīng)急準(zhǔn)備備用的柴油風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，以確保發(fā)生電網(wǎng)事故時(shí)消防部門可以應(yīng)急用電。

2.3 配電設(shè)計(jì)

2.3.1 選擇配電房位置

配電房間、箱房變壓器、電纜溝等小區(qū)的配電裝置均應(yīng)當(dāng)被納入居民小區(qū)所要求的總體規(guī)劃，并與小區(qū)內(nèi)的其他配套管線共同統(tǒng)籌規(guī)劃。 小區(qū)的配電屋通常位于建筑地面的一樓或二樓， 但是不應(yīng)該與人們所居住的房屋相鄰。 如果條件限制必須在地下， 請(qǐng)不要將其放置在最底層以防止潮濕，同時(shí)，必須采取措施防止下雨時(shí)地下水流入地下，地下室也需要做好防水，要安裝一臺(tái)帶有空氣滲透濃縮器和抽出水所需要使用的設(shè)備， 為了能夠防止地下室由于溫度過大影響到設(shè)備絕緣，需在配電間里安裝一臺(tái)空調(diào)設(shè)備進(jìn)行除濕。 對(duì)于地下有一層樓高的中低層住宅， 建議盡量使用地上配電室或者使用歐式箱變進(jìn)行供電， 目的主要是為了防止地下街道中的雨水直接進(jìn)入配電室。 如果需要將其建造在地下， 此時(shí)地面高度應(yīng)適當(dāng)提升，并且要采取防水、排氣、防潮、透明和通風(fēng)等措施。 不要將建筑物內(nèi)部積水處正下方或周圍放置配電室， 對(duì)于安裝在主樓的配電設(shè)備需要無油設(shè)備并選擇干式變壓器[3]。

2.3.2 配電自動(dòng)化

對(duì)于配網(wǎng)自動(dòng)化規(guī)劃區(qū)內(nèi)新建的住宅區(qū)高壓配電網(wǎng)，應(yīng)考慮提前填好通信電纜的配管孔，并確保配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的安裝場所，以減少損壞。

2.3.3 線路走廊選擇

小區(qū)電力能源提供計(jì)劃確定后，項(xiàng)目組必須將電力電纜和線路報(bào)到當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃建設(shè)管理部門批準(zhǔn)，并申請(qǐng)“建筑許可證”。 施工現(xiàn)場的建設(shè)工程必須按照批準(zhǔn)的規(guī)劃完成， 小區(qū)電力電纜的敷設(shè)必須與水、氣、低壓網(wǎng)絡(luò)相協(xié)調(diào)。

2.3.4 低壓配電線路的保護(hù)

低壓配電線路的保護(hù)依據(jù)《電氣住宅綜合體設(shè)計(jì)法》JGJ 242—2011 第6.3 和8.4 節(jié)。 項(xiàng)目中可以使用NSX 塑殼斷路器來保護(hù)導(dǎo)線主配電盤， 防止線路發(fā)生短路或者過載，因而能夠在線路發(fā)生短路或者過載時(shí)電流受到損壞之前暫時(shí)中斷。 在消防回路中,如果突然停電所造成比其他電荷超載更嚴(yán)重的損失，那么該斷路器對(duì)其他電荷的超載保護(hù)就會(huì)被動(dòng)地作用到警報(bào)信號(hào)上而不會(huì)被切斷。家用配電盒還安裝了一個(gè)短路及過載保護(hù)開關(guān)，可以同時(shí)進(jìn)行分離相線和中間線。 同時(shí),家用配電盒還特別設(shè)有自愈過壓和欠壓兩種保護(hù)設(shè)置， 防止直接或間接接觸電流產(chǎn)生電擊，工作電流為30 mA。除了短路、過載、缺相和欠壓保護(hù)外，剩余電流保護(hù)裝置還用于風(fēng)扇、電機(jī)、水泵和電梯等家用電器作為接地故障上的防護(hù)。動(dòng)力設(shè)備的剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置主要用于電流流經(jīng)漏電流裝置引起的火災(zāi)，電流大小為100 mA。

2.3.5 低壓備用應(yīng)急電源的設(shè)置

為確保超高層建筑停電后的安全和居民生活的便利，消防設(shè)備、電梯、家用水泵均配備柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源。柴油發(fā)電機(jī)可安裝在地下停車場一層左右兩臺(tái)專用變壓器之間，作為二級(jí)應(yīng)急電源的后備分配器，并與二級(jí)應(yīng)急電源分配器相連。 柴油渦輪增壓發(fā)電機(jī)房一般應(yīng)在一側(cè)或兩側(cè)靠著外墻，機(jī)房旁邊的車庫頂部要有一個(gè)吊裝嘴，方便設(shè)備的運(yùn)輸，并做好進(jìn)出、通風(fēng)、排煙。 由于這種柴油渦輪增壓發(fā)電機(jī)功率可以超過500 kW， 而且柴油發(fā)電機(jī)功率超過500 kW 運(yùn)行噪音比較大，為方便員工的工作和維護(hù)，需要特設(shè)配電調(diào)度室。

2.4 設(shè)備選型

2.4.1 高壓設(shè)備選型

外環(huán)網(wǎng)單元接SF6 或真空斷路器， 內(nèi)環(huán)網(wǎng)單元接間隔型開關(guān)柜，環(huán)網(wǎng)電源采用負(fù)荷開關(guān)，饋線使用斷路器或者負(fù)荷開關(guān)，安全變壓器單元在輸出側(cè)使用斷路器和熔斷器的組合，它們之間有出線間隔， 如果間隔連接的變壓器功率超過1 250 kVA，則需要斷路器和斷電保護(hù)。變壓器設(shè)置可采用如下方案：配電室和箱式變電站內(nèi)變壓器必須至少使用13 型油浸式全密封低損耗變壓器， 住房樓內(nèi)部選擇10 型或更多低損耗干式變壓器， 大多使用Dyn11 的線路連接方式。干式變壓器外殼的安全性和防護(hù)級(jí)別不應(yīng)低于IP2X， 變壓器內(nèi)部外殼的安全性和防護(hù)級(jí)別也不應(yīng)低于IP3X， 干式變壓器必須配備溫控器、風(fēng)扇等，可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)過熱報(bào)警。

2.4.2 低壓設(shè)備選型

低壓開關(guān)柜選擇底部進(jìn)風(fēng)、頂部出風(fēng)的伸縮式散熱器模式，也即抽屜式開關(guān)柜，其防護(hù)等級(jí)至少為IP31。 母線額定電流為2 000 A、2 500 A，額定短時(shí)電流至少為每秒鐘65 kA。 低壓輸入線路和分段裝有電控?cái)嗦菲?，短路時(shí)分段電流至少為65 kA，塑料外殼真空開關(guān)用于輸出線路，額定的短路分段電流不小于50 kA。

2.4.3 電纜型號(hào)選擇

10 kV 電纜通常使用三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。 電纜的鎧裝接地電線與屏蔽接地電線分開，鎧裝接地電纜的截面積至少為10 mm2，屏蔽接地電纜的截面積至少為25 mm2，十千伏的標(biāo)定電壓為8.7/15 kV。 低壓配電線路，從一個(gè)配電房的低壓輸送機(jī)出線到每棟建筑物中的各個(gè)家庭和單元的家用電量表間。標(biāo)定的電壓范圍為0.6 V/1 kV，進(jìn)出變電站和配電所的供輸電纜必須采用耐火材料。

3 結(jié)語

總而言之，住宅小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)也必須要跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，加大供電的可靠性，提升工藝，使得住宅小區(qū)的供配電設(shè)計(jì)逐漸的智能、節(jié)能化發(fā)展。