大型住宅建筑群總規(guī)劃用電設(shè)計(jì)

韓國(guó)峰

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0 引言

隨著大型住宅建筑群開發(fā)建設(shè)的不斷增多，合理的用電規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠使住宅建筑群中各地塊用電設(shè)計(jì)有所依據(jù)，既能合理分配電能，又能節(jié)省建設(shè)投資，達(dá)到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的效果。然而，住宅建筑群中各地塊在具體開發(fā)時(shí)開發(fā)次序會(huì)有所調(diào)整，建筑性質(zhì)、建筑面積會(huì)有所變化，且建筑群開發(fā)周期較長(zhǎng)，因此需在開發(fā)過程中對(duì)用電總規(guī)劃設(shè)計(jì)不斷調(diào)整，以適應(yīng)工程開發(fā)建設(shè)。前期合理用電規(guī)劃及后期開發(fā)中不斷完善調(diào)整是大型建筑群用電設(shè)計(jì)的必由之路。

1 總規(guī)劃用電計(jì)算

大型民用建筑群按開發(fā)次序分多個(gè)地塊分期開發(fā)建設(shè)，前期建設(shè)地塊會(huì)有具體戶型、戶數(shù)以及配套公建，后期建設(shè)地塊可能只有建筑性質(zhì)及相應(yīng)的建筑面積。在這種情況下，計(jì)算住宅建筑群總用電量會(huì)用到單位戶型用電指標(biāo)和單位面積用電指標(biāo)。

根據(jù)單個(gè)地塊戶型用電指標(biāo)、戶數(shù)、需要系數(shù)計(jì)算的單個(gè)地塊用電量是最終的用電量，總規(guī)劃計(jì)算理想目標(biāo)是包括各地塊用電量，與按單個(gè)地塊實(shí)際用電量計(jì)算相同。

前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段往往只知建筑性質(zhì)以及建筑面積，后期擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段才會(huì)有戶型、戶數(shù)等指標(biāo)。前、后期總規(guī)劃用電計(jì)算應(yīng)盡量接近。本文結(jié)合實(shí)例工作中涉及到的工程項(xiàng)目進(jìn)行了說明。

某項(xiàng)目共19個(gè)地塊分9期開發(fā)建設(shè)，建筑性質(zhì)可以分為住宅、街鋪、集中商業(yè)、公共建筑(中小學(xué)、會(huì)所、公寓、居委會(huì)等)，1期已經(jīng)建設(shè)完成，2期、4期正在開發(fā)建設(shè)，其他期只有建筑規(guī)劃，在此情況下設(shè)計(jì)總規(guī)劃用電量，需要注意幾個(gè)重點(diǎn)指標(biāo)。

(1)單位面積用電指標(biāo)。前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段使用單位面積用電指標(biāo)，其取值直接影響總用電量，因此合適的單位面積用電指標(biāo)至關(guān)重要。街鋪、集中商業(yè)、公共建筑等單位面積用電指標(biāo)，各企業(yè)或設(shè)計(jì)院可能有所不同，可以結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況選擇。住宅部分在項(xiàng)目中比例較大，故需重點(diǎn)分析。

GB 50293—1999《城市電力規(guī)劃規(guī)范》表4-3-5中，居住建筑用電為20～60 W/m2，其用電指標(biāo)為住宅及公共面積之和的平均指標(biāo)。

JGJ 242—2011《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.3.1各項(xiàng)內(nèi)容如表1所示，平均住宅用電指標(biāo)為40～67 W/m2。

表1 JGJ 242—2011表3.3.1

全國(guó)部分城市住宅用電指標(biāo)如表2所示。

表2 全國(guó)部分城市住宅用電指標(biāo)

表2中，平均住宅用電指標(biāo)為57～100 W/m2，統(tǒng)一到住宅及公共面積之和為40～70 W/m2(需要系數(shù)為0.7～0.8)，項(xiàng)目中主力戶型集中在40～60 W/m2，所以住宅部分按照50 W/m2計(jì)算。統(tǒng)計(jì)結(jié)果是要將單位戶型用電指標(biāo)換算成單位面積用電指標(biāo)，但針對(duì)具體項(xiàng)目可以靈活選擇。

(2)住宅單位戶型用電指標(biāo)。在建筑設(shè)計(jì)已確定戶型后，電氣專業(yè)提供對(duì)應(yīng)用電量指標(biāo)，其因地區(qū)差異會(huì)有所不同，可以咨詢當(dāng)?shù)毓╇姴块T或參考表1給出的要求。單位戶型用電指標(biāo)是計(jì)算住宅用戶用電量的最有效指標(biāo)。

(3)住宅需要系數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)［5］、JGJ 242—2011，住宅建筑用電負(fù)荷需要系數(shù)如表3所示，計(jì)算時(shí)可按表3對(duì)應(yīng)戶數(shù)選擇。

表3 住宅建筑用電負(fù)荷需要系數(shù)

總規(guī)劃用電量計(jì)算書中住宅部分需要系數(shù)取0.45，與單臺(tái)變壓器用電計(jì)算需要系數(shù)相同，單臺(tái)800 kVA(供電部分要求)變壓器可配電給100～200戶住宅，對(duì)應(yīng)需要系數(shù)為0.45。

(4)住宅公共負(fù)荷用電估算。在規(guī)劃階段住宅公共用電量還不能準(zhǔn)確計(jì)算，可以按住宅用電的百分比估算，如總規(guī)劃用電量在計(jì)算書中選取25%，這是統(tǒng)計(jì)結(jié)果，但可以適當(dāng)調(diào)整。

2 總規(guī)劃配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)總規(guī)劃用電計(jì)算書，設(shè)計(jì)住宅建筑群供配電系統(tǒng)圖是關(guān)鍵步驟，需要兩者統(tǒng)一協(xié)調(diào)。10 kV高壓系統(tǒng)方案如圖1所示。

圖1 10 kV高壓系統(tǒng)方案

圖1中，設(shè)計(jì)1個(gè)110/10 kV變電站，4個(gè)住宅10 kV開閉所，3個(gè)商業(yè)10 kV開閉所。歸納設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:

(1)住宅與商業(yè)分開10 kV開閉所。超大規(guī)模住宅小區(qū)住宅與商業(yè)用電量均較大，隨著部分地區(qū)住宅建設(shè)配套費(fèi)的逐步實(shí)施，很多地區(qū)開發(fā)項(xiàng)目要求將商業(yè)與住宅分開10 kV開閉所，以便清楚劃分開發(fā)商與供電部門的產(chǎn)權(quán)分界。

(2)10 kV開閉所安裝容量。GB 50293—1999第7.3.4條規(guī)定:10 kV開關(guān)站最大轉(zhuǎn)供容量不宜超過15 000 kVA(變壓器總安裝容量)，各地方供電部門也會(huì)有相關(guān)要求，一般允許最大不超過16 000 kVA。開閉所應(yīng)布置在負(fù)荷中心位置附近，當(dāng)一個(gè)開閉所為多地塊供電時(shí)可根據(jù)總用電量計(jì)算書及地塊開發(fā)次序綜合考慮開閉所布置位置。

(3)住宅公變、專變分開設(shè)置。住宅公變(為住戶供電)和住宅專變(為公共負(fù)荷供電)按目前全國(guó)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)多分開設(shè)置，主要原因是產(chǎn)權(quán)劃分與維護(hù)管理問題。一些地方供電部門對(duì)單臺(tái)變壓器安裝容量和一個(gè)配電房?jī)?nèi)變壓器數(shù)量有嚴(yán)格限制。

(4)配電連接方式。采用放射式和樹干式相結(jié)合的方式，當(dāng)配電房與前端供電開閉所同在一個(gè)地塊時(shí)為放射式，在不同地塊時(shí)為樹干式，主要考慮供電可靠性與工程造價(jià)互相平衡。由110/10 kV變電站到10 kV開閉所采用2條YJV22-8.7/15-3×400電纜，分別接入110/10 kV變電站內(nèi)不同母線段，可以滿足配電項(xiàng)目中一、二級(jí)用電負(fù)荷供電要求，同時(shí)也提高10 kV開閉所的供電可靠性。由10 kV開閉所到變配電房采用1條YJV22-8.7/10-3×185電纜。

(5)變配電房安裝容量。各地方供電部門對(duì)10/0.4 kV變配電房變壓器數(shù)量、單臺(tái)變壓器安裝容量等要求各不相同。住宅公變配電房最多安裝4臺(tái)變壓器，單臺(tái)最大安裝容量為800 kVA，而住宅公共配電房單臺(tái)變壓器安裝容量不限。在各地塊設(shè)計(jì)中還要將發(fā)電機(jī)作為備用電源，為一級(jí)、二級(jí)用電負(fù)荷提供備用電源。

3 單臺(tái)變壓器負(fù)荷計(jì)算

住宅公共變壓器、住宅專用變壓器均需要有負(fù)荷計(jì)算書，通過單臺(tái)變壓器計(jì)算書能清晰表達(dá)變壓器的供電范圍、設(shè)備容量、計(jì)算功率、負(fù)載率等參數(shù)。

住宅公共變壓器SCB11-800 kVA-10/0.4/0.23 kV，負(fù)荷率為0.83，計(jì)算書如表4所示。

表4 住宅公共變壓器計(jì)算書

施工圖紙階段已確定建筑戶型、單位戶型用電指標(biāo)，根據(jù)表3查找相應(yīng)需要系數(shù)，KX=0.45，與總規(guī)劃用電計(jì)算書中住宅部分需要系數(shù)相同。

住宅專用變壓器計(jì)算書統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目中各類負(fù)荷實(shí)際安裝容量，再乘以相應(yīng)需要系數(shù)(0.5～0.8)，就可計(jì)算出住宅專用變壓器單臺(tái)用電量。

4 獨(dú)立地塊配電設(shè)計(jì)

依據(jù)獨(dú)立地塊，確定建筑指標(biāo)，分別計(jì)算住宅公變、住宅專變、商業(yè)變壓器、中小學(xué)變壓器的安裝容量。設(shè)計(jì)配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)毓╇姴块T要求是設(shè)計(jì)主要依據(jù)，部分地區(qū)供電部門提供供配電設(shè)計(jì)要求樣式，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。

5 總規(guī)劃配電設(shè)計(jì)調(diào)整

對(duì)比單獨(dú)地塊用電負(fù)荷計(jì)算、配電設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)其與原總用電量規(guī)劃計(jì)算、總規(guī)劃配電設(shè)計(jì)不完全相同，需要按照單獨(dú)地塊負(fù)荷計(jì)算調(diào)整總規(guī)劃用電計(jì)算，調(diào)整總規(guī)劃配電設(shè)計(jì)。其調(diào)整原則是一個(gè)10 kV開閉所總安裝容量接近但不超過15 000 kVA，可將10 kV開閉所超出部分調(diào)整到其他安裝容量未達(dá)到的開閉所，同時(shí)修改總規(guī)劃配電系統(tǒng)圖紙，獨(dú)立地塊10 kV供電來源參考總規(guī)劃系統(tǒng)圖紙、獨(dú)立地塊配電設(shè)計(jì)，促進(jìn)總規(guī)劃設(shè)計(jì)不斷修改。

6 結(jié)語

前期總用電量計(jì)算是估算性質(zhì)，前期總配電設(shè)計(jì)是方向指引，后期各地塊施工設(shè)計(jì)確定系統(tǒng)圖紙。本文提供一種解決在長(zhǎng)期開發(fā)建設(shè)中大型住宅建筑群電氣設(shè)計(jì)規(guī)劃與施工設(shè)計(jì)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的方法，供實(shí)踐中參考。

［1］ GB 50293—1999 城市電力規(guī)劃規(guī)范［S］.

［2］ JGJ 242—2011 住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］ JGJ 16—2008 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］ GB 50053—2013 20 kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］ 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——電氣［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.