住宅小區(qū)變配電室設(shè)計的幾點體會

王 ?。ū本┖５碇芯┕こ淘O(shè)計軟件技術(shù)有限公司，北京 100088）

1 前言

近幾年來，國家及北京、上海等地區(qū)相繼制定了一系列較為先進(jìn)的住宅設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096-99(2003年版)，北京供電局下發(fā)的《關(guān)于城鎮(zhèn)住宅電氣設(shè)計實施一戶一表的通知》、《居民住宅區(qū)入樓配電室設(shè)計細(xì)則》等一系列相關(guān)規(guī)范及文件。這些規(guī)范和文件的頒布，推動了住宅電氣設(shè)計的發(fā)展，同時也帶來一系列值得我們思考的問題，如小區(qū)變配電室形式、所址的確定，供配電系統(tǒng)設(shè)計等。住宅小區(qū)變配電室是整個小區(qū)供配電系統(tǒng)的核心，不僅要考慮它的技術(shù)可行性，還要兼顧它的經(jīng)濟合理性。

本文以唐山天元帝景住宅小區(qū)的變配電室設(shè)計為實例，總結(jié)了一些有關(guān)變配電室設(shè)計的常見問題，談?wù)勱P(guān)于這方面的一些體會。

2 工程概況

唐山天元帝景住宅小區(qū)，總建筑面積約40萬m2，是集多層住宅樓、高層住宅樓、配套商業(yè)、車庫、會所、幼兒園等多種類型單體的綜合性住宅小區(qū)。小區(qū)內(nèi)共設(shè)置9個變配電室和1個10kV高壓開閉站。共分二期建設(shè)，其中一期總建筑面積約22萬m2，共設(shè)5個變配電室；二期總建筑面積約17萬m2，共設(shè)4個變配電室。見表1：

表1 唐山天元帝景住宅小區(qū)變配電室明細(xì)表

3 變配電室的選址

確定了居住區(qū)負(fù)荷并選定變壓器后，需要確定變配電室的位置。首先要深入負(fù)荷中心；其次要符合供電半徑的要求，同時還要協(xié)調(diào)與其他專業(yè)的關(guān)系，與小區(qū)總體規(guī)劃相結(jié)合。在總平面上難以確定最佳站址，只能盡量去創(chuàng)造有利條件，滿足電氣供配電系統(tǒng)的功能。在唐山天元帝景住宅小區(qū)內(nèi)，9個變配電室中，7個局管變配電室是利用小區(qū)的地下車庫，另外2個自管變配電室設(shè)在建筑的地下1層靠外墻處。在實際設(shè)計中還要注意以下問題：

1）接近負(fù)荷中心或大容量設(shè)備處，如小區(qū)換熱站、泵房等。為保證電能質(zhì)量，降低電壓損耗，節(jié)約一次投資和常年運行費用，變配電室至低壓用戶進(jìn)線處距離不宜大于200m。

2）考慮到高、低壓電纜進(jìn)出線方便及通風(fēng)采光等問題，變配電室應(yīng)設(shè)于建筑物靠外墻側(cè)，不得位于衛(wèi)生間、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方或貼鄰。

3）電纜夾層底板不應(yīng)低于同層建筑的底板，以避免形成積水區(qū)域。

4）應(yīng)避開建筑物的伸縮縫、沉降縫處；并應(yīng)避免積水沿其他渠道淹漬變配電室的可能。

4 變配電室內(nèi)的電氣設(shè)計

1）變配電室內(nèi)設(shè)專用照明配電箱，由本站低壓柜提供2路電源，末端互投。本箱專用，不向變配電室以外的負(fù)荷供電。

2）變配電室內(nèi)燈具不宜采用鏈吊式或軟線吊裝，應(yīng)采用管吊，距地2.5m～2.7m安裝。燈具安裝位置應(yīng)在梁間，避開變壓器、高、低壓配電柜及電纜橋架，且與高、低壓配電柜的水平距離應(yīng)大于0.5m。

3）由于設(shè)在地下層的變配電室通風(fēng)、散熱條件較差，應(yīng)預(yù)留1～2個三相空調(diào)插座，供夏季室內(nèi)制冷降溫用。

4）如果變電室值班室沒有采暖條件，應(yīng)預(yù)留電暖氣專用插座。此插座應(yīng)為獨立回路，與其他插座分開設(shè)置。

5 變壓器及高、低壓電器的選擇

5.1 負(fù)荷計算

電力負(fù)荷是供電設(shè)計的依據(jù)參數(shù)，其計算準(zhǔn)確與否，對合理選擇設(shè)備、安全可靠與經(jīng)濟運行均起到?jīng)Q定性作用。高層建筑的電力負(fù)荷計算基本上采用負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法。在進(jìn)行負(fù)荷計算時應(yīng)注意，當(dāng)單相負(fù)荷的總計算容量小于計算范圍內(nèi)三相對稱負(fù)荷的總計算容量的15%時，全部按三相對稱負(fù)荷計算；當(dāng)超過15%時，以最大相負(fù)荷的3倍作為等效三相負(fù)荷計算。另外，小區(qū)變壓器容量的選擇與該變電室所帶的居民戶數(shù)有很大關(guān)系，具體可參見《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——節(jié)能專篇》表2.2.4-3。

5.2 低壓開關(guān)柜柜體選擇與變壓器容量的關(guān)系

選用低壓配電柜柜體型號時，如GGD,GCK, GCS, MNS2等，要注意柜體的額定電流值與相應(yīng)的變壓器容量是否匹配?？砂幢?的經(jīng)驗值選型：

表2 低壓開關(guān)柜柜體與變壓器容量關(guān)系表

由于低壓出線回路較少，且變壓器容量均在1000kVA以下，因此低壓開關(guān)柜均采用GGD型固定柜。該柜型與抽屜柜相比具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點；另外2個會所的自管變配電室，由于低壓出線較多，配電系統(tǒng)較復(fù)雜，因而采用GCK型抽屜柜。

5.3 低壓配電柜的分類、基本特點

低壓開關(guān)柜選型參見表3。變配電室的低壓配電柜因為進(jìn)線電流很大（幾千安），變壓器低壓側(cè)至低壓配電柜一般采用封閉式母線或母線槽上進(jìn)線方式安裝；配電柜出線一般采用下出線方式。

表3 低壓開關(guān)柜選型表

5.4 變配電室的接地

獨立設(shè)置的變配電室，其10kV側(cè)經(jīng)小電阻接地時，宜將變配電室的系統(tǒng)接地與保護(hù)接地分開設(shè)置，且相互距離不應(yīng)小于10m。但建筑物內(nèi)設(shè)置的變配電室已進(jìn)行總等電位聯(lián)結(jié)且共用接地裝置時，其系統(tǒng)接地與保護(hù)接地?zé)o需分開設(shè)置。通常住宅小區(qū)樓內(nèi)設(shè)置的變配電室屬于第二種情況，即變配電室與建筑物共用接地裝置，不必為變配電室另作室外接地極。

變配電室內(nèi)總等電位聯(lián)結(jié)端子箱(MEB)內(nèi)，總等電位母排截面不應(yīng)小于電力裝置最大保護(hù)線截面。對于裝設(shè)單臺容量為2000kVA及以下的變壓器的變配電室，其總等電位母排可選用100mm×10mm扁銅導(dǎo)體。

在變電室電氣設(shè)計中，容易被設(shè)計人員和現(xiàn)場施工人員忽略的問題是：變壓器中性點接地線規(guī)格的選取與變壓器容量有直接關(guān)系，并不是將同一種規(guī)格的中性點接地線應(yīng)用于所有容量的變壓器。

5.5 高壓環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用范圍與特點

對二級及以下負(fù)荷用戶，采用環(huán)網(wǎng)和終端供電方案時，在滿足高壓10kV電力系統(tǒng)技術(shù)條件下，宜優(yōu)先選用環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開關(guān)。比如住宅小區(qū)變電室（供電局管）多采用高壓環(huán)網(wǎng)柜作為高壓進(jìn)線、π接、站內(nèi)變壓器保護(hù)用。

高壓環(huán)網(wǎng)柜相比手車柜，具有柜體緊湊、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點。采用負(fù)荷開關(guān)及熔斷器組作為保護(hù)裝置，手動分合，勿須另設(shè)直流操作電源。當(dāng)變壓器容量大于1250kVA時，為了供配電系統(tǒng)更安全、可靠，中置式手車柜應(yīng)采用繼電保護(hù)。

5.6 無功補償并聯(lián)電容器支路中串聯(lián)抑制諧波的電抗器

在工業(yè)和民用建筑電氣設(shè)備中，大多數(shù)都是感性負(fù)載，這就造成了供電系統(tǒng)的運行功率因數(shù)小于1，使變壓器和配電線路中有大量的無功電流損耗。為減少電網(wǎng)運行中的無功損耗，延長變壓器的壽命，這就需要在配電系統(tǒng)中接入無功補償并聯(lián)電容器裝置。另外，在電網(wǎng)中存在一定的背景諧波，而低壓配電系統(tǒng)中，也由于非線性負(fù)載，如：變頻空調(diào)、變頻調(diào)速風(fēng)機和水泵、調(diào)速電梯、軟啟動設(shè)備等的存在而產(chǎn)生一定的諧波電流，這些諧波電流會污染電網(wǎng)，對并聯(lián)電容器產(chǎn)生一定的影響。在民用建筑電氣設(shè)備中由于單相非線性負(fù)載較多，系統(tǒng)中的特征諧波主要為3次及3次以上的高次諧波。

當(dāng)電容器的端電壓為非正弦波時，會在電容介質(zhì)中產(chǎn)生附加的有功損耗，就產(chǎn)生了額外發(fā)熱，使電容器溫度升高，加速電容器介質(zhì)的老化；另外諧波電流在通過并聯(lián)電容器時，會使其過負(fù)荷，甚至燒毀并聯(lián)電容器。為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，在無功補償并聯(lián)電容器支路中串聯(lián)一組一定電抗率的電抗器，使該支路呈現(xiàn)感抗，因而有效的抑制了流向并聯(lián)電容器中的諧波電流（注：《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范》GB50227-2008 5.5.2推薦：抑制3次諧波的串聯(lián)電抗器的電抗率為12%Xc）。

6 對土建、設(shè)備專業(yè)的要求

6.1 對結(jié)構(gòu)的要求

變配電室設(shè)計時，應(yīng)向結(jié)構(gòu)專業(yè)提供變壓器、高低壓開關(guān)柜的重量，以及變配電室的設(shè)備布置情況、樓板預(yù)留孔洞尺寸、設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)埋件位置。經(jīng)過本次工程的設(shè)計，并參考了各設(shè)備廠家的資料后，可以總結(jié)出下表：

表4 變配電室電器設(shè)備荷載

6.2 電纜上進(jìn)上出時對土建的要求

規(guī)范規(guī)定，室內(nèi)配電裝置距屋頂（梁除外）的凈距，不小于0.8m；距梁底部小于0.6m。若變配電室設(shè)在建筑的地下1層，如果梁高按0.8m計，開關(guān)柜及底部基礎(chǔ)槽鋼按2.4m計，上出線時開關(guān)柜頂部的橋架占用高度按0.6m計，那么變配電室的層高應(yīng)大于4.0m（2.4m+0.6m+0.8m）。同時，配電柜上空不得有通風(fēng)管道及照明燈具。

高壓采用環(huán)網(wǎng)柜時還應(yīng)考慮到，此柜型只能下進(jìn)線。若土建條件有限，不能設(shè)變配電室夾層，就要考慮將高壓環(huán)網(wǎng)柜局部墊高，柜下設(shè)電纜溝。

高壓柜電纜溝：深1.5m, 寬1m；

低壓柜電纜溝：深1.2m, 寬1.5m（包括柜下和柜后部分）；

當(dāng)設(shè)置電纜夾層時，凈高不低于1.8m。

6.3 進(jìn)出戶電纜豎井的設(shè)置

10kV電源進(jìn)線進(jìn)入建筑物的位置應(yīng)考慮室外土方量，不宜過深，通常為室外地坪下1～1.5m的高度，建筑預(yù)留的進(jìn)線管為6～8根φ150mm鋼套管，同時預(yù)留1～2根φ50mm鋼套管（自動化專用）。

由于樓內(nèi)變配電室多設(shè)在地下1層，這就使得高、低壓進(jìn)出戶電纜均由變配電室半空中翻下。為了保護(hù)人員安全，同時便于電纜維護(hù)，就要在電纜進(jìn)出戶處設(shè)置進(jìn)線電纜豎井。該豎井為電力專用豎井，必須設(shè)在建筑物內(nèi)，進(jìn)入變電室夾層。豎井內(nèi)在考慮電力電纜垂直敷設(shè)的同時，還應(yīng)滿足電纜1.2m的彎曲半徑的要求。

天元帝景住宅小區(qū)的9個變配電室設(shè)計中，由于受土建條件所限，4#變配電室的進(jìn)線電纜豎井最為緊湊，高、低壓合用，凈寬為4.7m，凈深為1.7m。經(jīng)過與施工人員的密切配合，最終順利的完成了電纜安裝。通過與其他變配電室的比較，作者認(rèn)為，在土建條件允許的情況下，電纜豎井的凈深在2.0m以上較好。這樣有足夠的檢修距離，以利于今后更換電纜。

6.4 設(shè)備的運輸通道要求

變配電室位于地下1層時，可利用地下公用通道（如地下車庫）作為設(shè)備的運輸通道。通道凈高不應(yīng)小于2.5m，寬度不小于2.0m，同時運輸空間不應(yīng)有設(shè)備管道及消防噴淋頭等。如果設(shè)坡道，其坡度須小于12°。變配電室運輸門尺寸2.0m（寬）×2.4m（高），適用于2500kVA及以下變壓器的運輸。

設(shè)備運輸一般不采用吊裝口方式，如受土建條件所限，必須采用時須與當(dāng)?shù)毓╇姴块T協(xié)商。通常規(guī)定如下：

（1）吊裝口須與變配電室貼鄰，地面上建筑為公用場所；

（2）吊裝口尺寸不小于1.8m×2.5m。

（3）吊裝口如在室外地面上，應(yīng)高出地面0.5m或做防雨小屋。

（4）吊裝口上方安裝吊裝用（吊鉤）鋼梁，并滿足5t荷載。

7 結(jié)束語

近幾年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，大功率家用電器的普及，住宅小區(qū)的建設(shè)方興未艾，電氣設(shè)計的思路、方法也不斷推陳出新。這就對電氣設(shè)計人員提出了更高的要求，為了給廣大住戶創(chuàng)造一個技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的良好的居住環(huán)境，筆者愿與各位同仁共同探討。

以上闡述的只是本人結(jié)合工程實踐得出的一些個人觀點和看法，限于水平，定有片面及不當(dāng)之處，謹(jǐn)請指正。

[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2008.

[2]中華人民共和國機械工業(yè)部. GB50053-94 10kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 1994.

[3]中華人民共和國機械工業(yè)部. GB50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2009.

[4]中華人民共和國機械工業(yè)部. GB50054-95低壓配電設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 1995.

[5]中國電力企業(yè)聯(lián)合會. GB50227-2008并聯(lián)電容器裝置設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2009.

[6]中國機械工業(yè)聯(lián)合會. GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2011.

[7]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司, 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院. 2009JSCS-5全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——電氣[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2009.

[8]建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——節(jié)能專篇[M].中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院，2007.

[9]吳磅.諧波電流對無功補償并聯(lián)電容器的影響[J]. 電氣工程應(yīng)用, 2005(6):27-29.