某民用住宅小區(qū)10/0.4kV配電系統(tǒng)設(shè)計

李金和,高純斌

(吉林工程技術(shù)師范學院，吉林 長春 130052)

本設(shè)計的對象是安徽省某居住小區(qū)。小區(qū)由23棟二類高層住宅樓、1棟幼兒園、地下車庫以及配套用房(物業(yè)用房、社區(qū)居委會用房、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)站、未成年活動中心、養(yǎng)老院用房、地面開閉所、設(shè)備用房等)組成。

1 高低壓變配電系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 負荷分級與負荷計算

依據(jù)國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范以及結(jié)合地方標準的要求。將從供電可靠性的要求以及中斷供電對人身安全和經(jīng)濟損失來確定普通負荷等級，將不同建筑物劃分為三個等級。但在平常工程設(shè)計中，很多電氣設(shè)計師往往忽視了消防負荷分級，依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014(2018年版)10.1條對消防負荷等級劃分，確保消防負荷不與普通負荷的等級混淆。結(jié)合本小區(qū)的實際狀況，本小區(qū)均為二類高層住宅建筑，地下車庫為I類汽車庫。

負荷計算作為選擇導線截面、開關(guān)設(shè)備及變壓器容量的基礎(chǔ)，通過了負荷計算后對導線、開關(guān)和變壓器等電氣設(shè)備進行合理的匹配，滿足末端設(shè)備時刻處于額定狀態(tài)下工作，從而保障電氣系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。因此，負荷計算的成敗將對設(shè)備的選型和經(jīng)濟有著重要意義。

本文將依據(jù)國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范以及結(jié)合地方標準的要求，將這些規(guī)范的數(shù)據(jù)進行合理的對比，由于該標準嚴于國家規(guī)范，在本設(shè)計中將按嚴格的數(shù)據(jù)來作為設(shè)計依據(jù)，則每套住宅的用電負荷見表1。

表1 每套住宅用電負荷和電能表的選擇

對于小區(qū)內(nèi)一些配套用房的用電負荷，應(yīng)按中標廠家實際的用電設(shè)備來計算。但是往往在設(shè)計時，設(shè)備廠家?guī)缀醵际亲詈蟠_定的，所以我們只能采用單位指標法對配套公建進行負荷計算。配套公建的用電指標見表2。

表2 配套公建的用電指標

1.2 變壓器的容量和數(shù)量

高層住宅小區(qū)用電負荷大，小區(qū)變壓器的分配不均造成有的地方過載運行，影響小區(qū)內(nèi)居民的生活質(zhì)量。因此，合理地選擇和分配變壓器的額定容量、數(shù)量、運行方式和變壓器的型號，以及預留有一定的富余容量以方便日后新增加的用電設(shè)備在經(jīng)濟上有重要意義的。

本設(shè)計依據(jù)當?shù)毓╇姴块T要求對變壓器容量進行選擇，住宅部分配置系數(shù)采用0.6，負載率采用85%；配套公建配置系數(shù)采用0.7，負載率采用95%進行計算，計算變壓器容量如公式1所示。

(1)

式中 Sjs—變壓器所需容量，kVA；

Pn—變壓器供電的住宅部分有功功率之和，kW；

Kp—配置系數(shù)；

K1—變壓器負載率。

由上述計算方法可知，該小區(qū)公變電房變壓器的計算所需總?cè)萘繛?1325kVA。分別用10臺容量為800 kVA的變壓器和6臺容量為630 kVA的變壓器進行供電。

1.3 10kV系統(tǒng)

由上述的負荷等級可知。結(jié)合本小區(qū)的實際狀況采用電纜+開閉所+配電房的供電方式，本小區(qū)由市政引來2路不同變電站10kV電源進入小區(qū)地塊內(nèi)。本小區(qū)內(nèi)設(shè)置10kV開閉站，負責對本小區(qū)10kV電源的分配。電源分別接入小區(qū)中心開閉所I、II段母線，母線之間設(shè)置有聯(lián)絡(luò)。為了保障一、二級用電負荷用電。公變電房10kV電源由中心開閉所I段母線和II段母線引接，形成環(huán)網(wǎng)供電方式，公變電房8座共設(shè)4個小環(huán)。1#專變電房、2#專變電房、3#專變電房，則10kV電源由中心開閉所兩段母線分別接入電房兩組高壓進線柜內(nèi)，以保證小區(qū)配套設(shè)施(二級負荷)具備雙電源。

2 建筑物防雷與接地系統(tǒng)的設(shè)計

當前，我國城市化進程的步伐越來越快，所建建筑樓層越來越高，同時人們的生活水平也不斷上升，小區(qū)內(nèi)不斷引進各種電氣設(shè)備與智能化設(shè)備越來越豐富，這將增加電氣系統(tǒng)復雜性。系統(tǒng)在運行過程中可能伴隨故障的發(fā)生，一旦有故障發(fā)生而造成了一些不必要的損失。因此，依據(jù)國家現(xiàn)行的規(guī)范，結(jié)合本住宅小區(qū)所處的年平均雷暴日以及建筑物屬性，來確定小區(qū)內(nèi)建筑物的防雷級別，則對防雷與接地系統(tǒng)的安全設(shè)計。

2.1 建筑物防雷類別

為了更合理設(shè)置防雷措施接地形式，先對建筑物所處的環(huán)境以及建筑物的高度、規(guī)模來判斷，雷電可能產(chǎn)生的風險以及可能產(chǎn)生的損壞進行全面評估。住宅小區(qū)防雷設(shè)計將按照建筑物的重要性以及發(fā)生雷電事故的可能性和后果的嚴重性，把建筑物防雷等級分為三類。建筑物年預計雷擊次數(shù)計算如公式2所示。

N=k×Ng×Ae

(2)

式中：N—建筑物年預計雷擊次數(shù)(次/a)；

k—校正系數(shù)；

Ng—建筑物所處地區(qū)雷擊大地的平均密度(次/km2/a)；

Ae—與建筑物截收相同雷擊大地的年平均密度(km2)；

其中：Ng=0.1Td，Td為當?shù)啬昶骄妆┤誂e=[LW+2(L+W)√D+πD]×10^(-6)。D為建筑物每邊擴大寬度，當建筑物的高度不超100m時，D=√(H(200-H))；L、W、H分別為建筑物的長、寬、高。

結(jié)合上述計算方法，以本住宅小區(qū)的5#樓為例進行年雷擊計算，計算結(jié)果如表3所示。依據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010可知，該5#樓屬于第三類防雷建筑。剩余建筑物的計算方法相似，經(jīng)計算本小區(qū)所有單體建筑物均屬于第三類防雷建筑物。

表3 年雷擊計算表

2.2 建筑物防雷措施

對于雷擊的防范，將采取的措施是使用厚度為12mm鍍鋅圓鋼做避雷帶，并沿屋面易受雷擊的部位進行明敷設(shè)置，將屋面的避雷帶形成不大于20m×20m或24m×16m的網(wǎng)格。避雷帶的支持卡高度為100mm，且在水平和轉(zhuǎn)角處分別設(shè)置長度為1000mm、500mm的支架固定在女兒墻上或現(xiàn)澆的混凝土支座上。引下線將利用建筑物柱內(nèi)的兩根不小于?16mm主鋼筋作為防雷引下線，且引下線上端與避雷帶必須可靠焊接，下端經(jīng)接地電阻測試卡與接地裝置可靠焊接。對于接地系統(tǒng)將利用基礎(chǔ)圈梁內(nèi)最外層對角兩根大于?12mm主鋼筋可靠焊接連作為建筑物接地裝置，接地電阻應(yīng)小于1歐姆，這樣才能迅速地疏散雷電流。如接地電阻達不到要求，可沿基礎(chǔ)四周敷設(shè)一圈?40x4鍍鋅扁鋼埋深0.8m與接地可靠焊接。

在小區(qū)中存在電磁脈沖是不可避免的事情，為減少電磁脈沖對電子器件的破壞，則我們將總配電柜、分配電柜、設(shè)備機房配電箱、特殊重要電子設(shè)備的配電線路，根據(jù)雷電流水平和設(shè)備耐壓水平裝設(shè)相應(yīng)浪涌保護器(SPD)等級進行保護。

3 消防電氣設(shè)計應(yīng)用與分析

在所有類型的災(zāi)難中，火災(zāi)是人類可以控制和避免的災(zāi)難，也是發(fā)生頻率最多災(zāi)害之一?，F(xiàn)今，高層住宅的特點是人員聚集廣、各種類型的電氣和電子設(shè)備多、用電量大等，容易發(fā)生火災(zāi)。一旦發(fā)生火災(zāi)將造成人員疏散困難和火災(zāi)連貫性高等現(xiàn)象，這將對本小區(qū)產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟損失和人身安全。

在建筑物發(fā)生火災(zāi)時任意一個火災(zāi)探測器感應(yīng)濃煙或者高溫后，再與手動報警按鈕的動作后發(fā)生“與”關(guān)系，將信息傳送到消防控制中心，值班人員通過消防控制室圖形顯示裝置得知火災(zāi)發(fā)生的部位，確定發(fā)生火災(zāi)無誤，若發(fā)生火災(zāi)將由值班人員下達指令，通過自動或手動方式啟動消防裝置實現(xiàn)災(zāi)情控制，并撥打火災(zāi)電話通知消防隊救援。在火災(zāi)發(fā)生后火災(zāi)自動報警系統(tǒng)會發(fā)出報警聲光信號同時廣播播報火災(zāi)狀況，第一時間讓火災(zāi)發(fā)生區(qū)和非發(fā)生區(qū)域的居民及時疏散；同時消防人員通過使用消防栓后，按下消火栓按鈕，信號發(fā)送到消防控制中心，觸發(fā)消防聯(lián)動啟動消火栓泵工作。若在某個火災(zāi)區(qū)域設(shè)有噴淋系統(tǒng)時，發(fā)生火災(zāi)后達到預定的溫度會引破噴頭，噴淋管道內(nèi)部的水流發(fā)生較快的流量時，水流指示器感應(yīng)到水壓不平衡后及時發(fā)出信號通過消防聯(lián)動啟動噴淋穩(wěn)壓泵，當穩(wěn)壓泵供應(yīng)不足時，再次聯(lián)動噴淋水泵啟動工作。然而在火災(zāi)區(qū)域通過消防聯(lián)動啟動相關(guān)部位的消防風機以及防火閥等，且這些部件的動作信號要反饋至消防控制室中心。從而降低煙氣和火勢的蔓延速度；啟動消防應(yīng)急照明和疏散指示，為人員疏散提供安全疏散路徑；將非消防電源切斷，電梯不能作為疏散通道使用，非消防電梯自動平層，由于消防人員身穿承重的滅火裝備，消防電梯僅為消防人員及時到達火災(zāi)區(qū)域，快速對火災(zāi)進行及時撲滅。待火災(zāi)信號解除后，均自動或手動恢復正常供電。

4 結(jié)束語

本文介紹了住宅小區(qū)高低壓變配電系統(tǒng)的設(shè)計、建筑物防雷與接地系統(tǒng)的設(shè)計、消防電氣設(shè)計應(yīng)用與分析，提出所有設(shè)計均滿足國家規(guī)范、標準以及當?shù)仉娏鞠鄳?yīng)的供電技術(shù)標準要求。