三相負荷不平衡的問題對住宅建筑配電的影響

梅 東 亮

(中油遼河工程有限公司, 遼寧 盤錦　124010)

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三相負荷不平衡的問題對住宅建筑配電的影響

梅 東 亮

(中油遼河工程有限公司, 遼寧 盤錦124010)

結(jié)合某高層住宅工程實例,介紹了動力配電箱采用需要系數(shù)法進行負荷計算的4種情況,并進行了對比分析。提出未調(diào)整三相負載平衡的配電方案相比調(diào)整三相負荷平衡的方案,會使動力配電箱的進線電纜截面大一級,增加了配電系統(tǒng)投資成本;在三相負載不平衡的情況下,需要系數(shù)的選擇方法對選擇保護開關(guān)沒有影響,電氣設(shè)計人員可直接按照三相配電計算所連接戶數(shù)的方法選擇需要系數(shù)。

住宅建筑; 三相不平衡; 需要系數(shù); 負荷計算

0　引　言

住宅建筑的用電負荷統(tǒng)計具有很明顯的特點,其主要負載為住宅分戶箱。在對單相負荷的分戶箱進行配電設(shè)計時,受樓層數(shù)以及每層戶數(shù)的影響,經(jīng)常出現(xiàn)電表箱配出回路數(shù)不是3的整數(shù)倍的情況,導(dǎo)致電表箱三相負荷不平衡;或者即使配出回路數(shù)是3的整數(shù)倍,因所接分戶箱負荷不完全相同,也會導(dǎo)致電表箱出現(xiàn)三相負荷不平衡。在對電表箱的上級配電箱進行負荷統(tǒng)計時,三相負載不平衡使得計算負荷和計算電流增大,增加了電能損耗及項目投資[1-2]。

1　項目概況

某高層住宅,-1F車庫,地上22層,其中1F和2F為商網(wǎng),3F及以上為住宅。每單元每層2戶,每戶建筑面積約為90 m2,設(shè)計用電負荷每戶為6 kW(AC 220 V)。每5層設(shè)1個電表箱,10戶電表箱AW1～AW4系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　10戶電表箱AW1～AW4系統(tǒng)

圖1中,L1相總負荷PL1=24 kW,L2相總負荷PL2=18 kW,L3相總負荷PL3=18 kW。電表箱三相負荷不平衡,取單相最大負荷的3倍進行負荷計算。AW1～AW4電表箱的總負荷為Pe1=3PL1=3×24=72 kW。

住宅單元共有4個電表箱,需設(shè)置一面動力配電箱給電表箱配電。動力箱AP1系統(tǒng)如圖2所示。

圖2　動力箱AP1系統(tǒng)

2　動力箱配電設(shè)計

2.1方法1

電表箱不做相序調(diào)整(4個電表箱系統(tǒng)圖相序一致),未考慮三相負載不平衡的問題,按照單相配電計算時所連接的戶數(shù)選擇需要系數(shù)。

三相負荷平衡調(diào)整前AP1配電箱單相戶數(shù)及負荷統(tǒng)計如表1所示。

表1三相負荷平衡調(diào)整前AP1配電箱單相戶數(shù)及負荷統(tǒng)計

相序電表箱單相戶數(shù)分配AW1AW2AW3AW4單相總戶數(shù)單相總負荷/kWL144441696L233331272L333331272

假設(shè)所有分戶箱不通過電表箱直接連接到動力箱AP1,AP1箱配電系統(tǒng)L1相承擔(dān)16戶分戶箱,L2、L3相各承擔(dān)12戶,其中L1相用電負荷最大(96 kW)。

根據(jù)JGJ 242—2011《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》[3]條文說明第3.4.1條表1,可知需要系數(shù)為0.49。AP1箱總負荷Pe=288 kW,AP1箱用電負荷需要系數(shù)(采用最大單相配電計算時所連接的戶數(shù)查表)kx1=0.49,AP1箱計算負荷Pj1=141 kW,功率因數(shù)cosφ=0.9,則采用方法1計算出的AP1箱計算電流Ij1=238.0 A。

2.2方法2

通過藍墨云班課App推送考核試題等設(shè)置課程學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，根據(jù)任務(wù)要求，以自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的方式有目的開展學(xué)習(xí)。

電表箱不做相序調(diào)整(4個電表箱系統(tǒng)圖相序一致),未考慮三相負載不平衡的問題,按照三相配電計算時所連接的戶數(shù)選擇需要系數(shù)。

該高層住宅共有住戶40戶,根據(jù)JGJ 242—2011條文說明第3.4.1條表1,可知需要系數(shù)為0.5。AP1箱總負荷Pe=288 kW,AP1箱用電負荷需要系數(shù)(采用三相配電計算時所連接的戶數(shù)查表)kx2=0.5,AP1箱計算負荷Pj2=144 kW,功率因數(shù)cosφ=0.9,則采用方法2計算出的AP1箱計算電流Ij2=243.0 A。

2.3方法3

圖3　AW1～AW4箱的相序分配

相序電表箱單相戶數(shù)分配AW1AW2AW3AW4單相總戶數(shù)單相總負荷/kWL133441484L234331378L343331378

2.4方法4

調(diào)整4個電表箱配出單相回路相序,使得AP1箱內(nèi)的三相負載盡量平衡。計算步驟與方法3一致,按照三相配電連接戶數(shù)40去查表,得出需要系數(shù)k″x=0.498,P″j=125.5 kW。負荷計算結(jié)果如下:Pe=288 kW,AP1箱用電負荷需要系數(shù)kx4=P″j/Pe=125.5/288=0.44,AP1箱計算負荷Pj4=P″j=125.5 kW,cosφ=0.9,采用方法4計算出的AP1箱計算電流Ij4=211.9 A。

3　分析討論

3.1三相負載的平衡問題對配電系統(tǒng)的影響

對比表1和表2,可以看出在方法1和方法2中,AP1箱單相最大負荷是另外兩相負荷的1.33倍,而方法3和方法4中最大相負荷是另外兩相負荷的1.08倍。

對比方法1與方法3、方法2與方法4中動力箱AP1的計算電流:

綜上所述,方法1和方法2這兩種不調(diào)整三相負載平衡的配電方案存在諸多弊病,是不合理的設(shè)計方案,故采用方法3和方法4進行負荷計算[4-5]。

3.2需要系數(shù)的選擇方法對配電系統(tǒng)的影響

對比方法4與方法3中動力箱AP1的需要系數(shù)和計算電流:

4　結(jié)　語

介紹了住宅動力配電箱負荷計算的4種方案,并進行方案對比,總結(jié)了調(diào)節(jié)三相負載平衡對優(yōu)化住宅配電系統(tǒng)設(shè)計的重要性。本文僅針對住宅小區(qū)某個單元,如果是整棟樓或整個住宅小區(qū),那么未調(diào)整三相負載平衡的配電方案將導(dǎo)致變電所內(nèi)三相負載嚴(yán)重不平衡,中性線電流增加,配電系統(tǒng)中性點偏移,不利于住宅內(nèi)用電設(shè)備的安全運行。

[1]林承過.住宅表箱設(shè)計及負荷計算應(yīng)注意的問題[J].建筑電氣,2014(2):35-40.

[2]許蘇躍,陳歆技,馬華中,等.配電網(wǎng)三相不平衡全電容無功補償?shù)难芯縖J].電器與能效管理技術(shù),2015(20):44-48.

[3]住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范:JGJ 242—2011[S].

[4]低壓配電設(shè)計規(guī)范:GB 50054—2011[S].

[5]民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范:JGJ 16—2008[S].

Impact of Unbalanced Three-phase Load on Power Distribution of Residential Building

MEI Dongliang

(China Liaohe Petroleum Engineering Co., Ltd., Panjin 124010, China)

Combining by a residential building project as an example,this paper introduced four load calculation schemes of power distributing cabinet by using the demand coefficient,and compared the four load calculation schemes.It is pointed out that compared with the adjusting three-phase load balancing distribution schemes,the unadjusted three-phase load balancing distribution schemes should increase the inlet cable section of power distributing cabinet and the investment cost of distribution system.In the case of unbalanced three-phase load,the selection schemes of demand coefficient has no affect on the selection of protection switch.According to the three-phase distribution,the electrical designers can select the demand coefficient by calculating the total number of connected users.

residential building; unbalanced three-phase load; demand coefficient; load calculation

梅東亮(1983—),男,工程師,從事建筑電氣設(shè)計工作。

TU 852

B

1674-8417(2016)07-0017-04

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.07.005

2016-02-17