住宅小區(qū)供電的合理配置探討

謝云輝

摘 要：根據(jù)當(dāng)前住宅小區(qū)的實(shí)際用電負(fù)荷，介紹了用單位指標(biāo)法、需用系數(shù)法兩種計(jì)算方式，對如何實(shí)現(xiàn)住宅小區(qū)變壓器的合理配置進(jìn)行分析計(jì)算，從而優(yōu)化供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)住宅；小區(qū)變壓器；配置；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.31.087

隨著當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速推進(jìn)，小區(qū)住戶生活水平也在提高，促進(jìn)了城市用電的快速增長。做好住宅小區(qū)用電負(fù)荷測算，保證小區(qū)供電配置的合理性，將直接影響供電系統(tǒng)對住宅小區(qū)住戶的供電能力。如何較為準(zhǔn)確計(jì)算小區(qū)用電負(fù)荷，合理配置小區(qū)的供配電系統(tǒng)，使其安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行，成為目前小區(qū)建設(shè)中的一個(gè)重要課題。

本文在日常工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，以城鎮(zhèn)住宅小區(qū)用電負(fù)荷計(jì)算為例，從當(dāng)前實(shí)際出發(fā)并結(jié)合今后用電負(fù)荷的發(fā)展，通過單位指標(biāo)法計(jì)算家庭用電負(fù)荷，需用系數(shù)法計(jì)算公共用電負(fù)荷，提出特定住宅小區(qū)負(fù)荷的準(zhǔn)確計(jì)算，合理配置住宅小區(qū)配電變壓器。

1 用電負(fù)荷計(jì)算

住宅小區(qū)的用電一般分為普通居民家庭用電和公共用電兩部分。

1.1 單位指標(biāo)法

用單位指標(biāo)法來確定計(jì)算負(fù)荷，這種方法一般用于對家庭用電負(fù)荷的計(jì)算，不適用公共用電負(fù)荷的計(jì)算，公式如下：

式中，Ρe為用電指標(biāo)， 單位為 W/戶； N為相同用電指標(biāo)的單位數(shù)量，對應(yīng)于小區(qū)的計(jì)算戶數(shù) ；Ρj1 為計(jì)算有功功率， 單位為kW。η為同時(shí)系數(shù)，戶數(shù)不同η值不同。

對于住宅小區(qū)居民用電的計(jì)算使用單位指標(biāo)法，一般按照其居住面積進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)同類居住面積的用戶數(shù)量N，以不同的戶內(nèi)建筑面積為標(biāo)準(zhǔn)，找出其對應(yīng)的用電指標(biāo)Ρe，參考表1進(jìn)行計(jì)算。表1是目前城鎮(zhèn)居民一般住宅用電負(fù)荷需用情況，實(shí)際使用中還要結(jié)合住宅小區(qū)人員結(jié)構(gòu)──小區(qū)定位為高、中、普通檔位等情況，以及居民中長期發(fā)展負(fù)荷需用等情況進(jìn)行具體計(jì)算。

根據(jù)城鎮(zhèn)居民小區(qū)的用電特點(diǎn)和小區(qū)居民的作息規(guī)律，需要考慮小區(qū)住戶用電負(fù)荷存在一定的時(shí)間差別，就是在實(shí)際工程應(yīng)用中，計(jì)算負(fù)荷應(yīng)采用同時(shí)系數(shù)，不同的配電戶數(shù)η值不同，η值可按表2標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.2 需用系數(shù)法

需用系數(shù)法一般用在居民住宅小區(qū)公共用電部分的負(fù)荷計(jì)算中。一般情況下，城鎮(zhèn)居民住宅小區(qū)的公共用電部分包含以下幾方面的負(fù)荷：樓梯及場區(qū)公共照明、各個(gè)樓棟或單元的電梯、生活及排污水泵用電、消防系統(tǒng)用電、小區(qū)園林和景觀用電、建筑物外部及城市亮化等用電等負(fù)荷。其中，按照建筑物電氣設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范：用電設(shè)備組的有功功率（設(shè)備功率）由建筑設(shè)計(jì)院根據(jù)有關(guān)資料提供，所以我們只需要根據(jù)有關(guān)設(shè)備組的有功功率（設(shè)備功率），從而對配電干線和變電所的總功率進(jìn)行計(jì)算。公式如下：

注：上述公式中的K∑Ρ為有功功率的同時(shí)系數(shù)（一般取0.8～0.9）；KX 為需用系數(shù)；Ρe為用電設(shè)備組的設(shè)備功率。需要注意的是，在小區(qū)用電中電梯用電和消防用電是特殊用電負(fù)荷，單獨(dú)進(jìn)行考慮。一般來說，除開電梯用電和消防用電外，其他部分使用的公共電力的需用系數(shù)按0.8考慮。在工程實(shí)際中，為了簡化計(jì)算，我們通常對消防負(fù)荷的需用系數(shù)選擇為1。由于電梯在運(yùn)行時(shí)，其負(fù)荷存在一定的特殊性，要根據(jù)小區(qū)各個(gè)單元安裝的電梯數(shù)量和使用的頻繁程度來進(jìn)行選擇，按下表中電梯的同時(shí)系數(shù)單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算。

2 變壓器容量的計(jì)算

2.1 城鎮(zhèn)居民住宅小區(qū)視在功率

式中Sj為特定小區(qū)的視在功率，K∑Ρ為有功功率的同時(shí)系數(shù)（取值0.8～0.9），Ρj 為住宅小區(qū)的居民用電與公共用電的計(jì)算功率之和，即：Ρj = Ρj1+ Ρj2，cosφ為系統(tǒng)補(bǔ)償后的功率因數(shù)，根據(jù)地方電力部門的有關(guān)規(guī)定，一般住宅小區(qū)的功率因數(shù)要求在0.9以上。

2.2 城鎮(zhèn)居民住宅小區(qū)變壓器總?cè)萘坑?jì)算

計(jì)算公式：

式中Sj 為小區(qū)供電的視在功率，β為變壓器的計(jì)算負(fù)荷率，在實(shí)際應(yīng)用和工程實(shí)踐中，變壓器負(fù)荷率與變壓器的損耗有關(guān)，變壓器的負(fù)荷率在41%～63%之間時(shí)，變壓器的總損耗最小，變壓器的運(yùn)行效率最高，因此也稱最佳負(fù)荷率。

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，我們對某城鎮(zhèn)住宅小區(qū)供電負(fù)荷與時(shí)間進(jìn)行了數(shù)據(jù)測試，最后形成負(fù)荷曲線，通過對用電負(fù)荷曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，該曲線與小區(qū)居民生活習(xí)慣有密切關(guān)系：處于用電低谷的時(shí)間是23：00～6：00，高峰則是在17：00～22：00期間，尤其冷熱兩季最為明顯，如夏季的7—8月，冬季的12—次年1月。從節(jié)約電力能源和提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的角度來說，參照用戶變壓器的平均效率十分必要。通過繪制一個(gè)供電區(qū)域的用電負(fù)荷曲線，找出電網(wǎng)用電高峰和低谷的特定時(shí)間段，具有非常重大的意義。在工程實(shí)踐中，只有使變壓器的平均效率在負(fù)荷曲線的高峰和低谷時(shí)間內(nèi)接近最大效率才具備實(shí)際效益，故選取的β值應(yīng)略高于變壓器的最佳負(fù)荷率。當(dāng)單個(gè)變壓器運(yùn)行時(shí)，一般對β值的選取范圍為70%～80%之間，當(dāng)兩臺變壓器并列運(yùn)行時(shí)，β可取值75%。

3 具體應(yīng)用舉例

某工程中，對一個(gè)的新建住宅小區(qū)，其小區(qū)居民住宅戶型統(tǒng)計(jì)表如表4（單位指標(biāo)數(shù)據(jù)來源參照表1）。

從上表來看，該小區(qū)住宅總戶數(shù)按表2三相配電連接方式進(jìn)行折算后為412戶，取同時(shí)系數(shù)工程計(jì)算值0.35。Ρj1=（3200+2400+240+216）×0.35=2119.6kW。

由于發(fā)生消防事故時(shí)，系統(tǒng)會自動(dòng)切斷其他非消防電源，消防設(shè)備用電可以不予計(jì)算。故Ρj2= K∑Ρ∑（KX Ρe）即：Ρj2= 0.9×（528.8+36）=508.32 kW。

該小區(qū)總視在功率為：Sj= K∑Ρ∑Ρj / cosφ =0.9×（2119.6+508.32）÷0.9 = 2627.92 KVA。根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，新建城鎮(zhèn)住宅小區(qū)變壓器容量的選擇應(yīng)該考慮不大于800kVA，這里取變壓器計(jì)算負(fù)荷率為75%，則根據(jù)上述公式，該小區(qū)變壓器總?cè)萘繛椋篠=Sj /β =2627.92 ÷0.75 =3503.89 kVA，小區(qū)變壓器的總臺數(shù)為：N=S/800=3503.89 ÷ 800= 4.3 ，約為4臺。

4 結(jié)論

通過對照測算，上述計(jì)算方法適合對城鎮(zhèn)新建居民住宅小區(qū)負(fù)荷的計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果能夠滿足小區(qū)居民住宅的用電需求。通過對某小區(qū)三年多來的實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，該小區(qū)變壓器配置合理，達(dá)到了安全、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行目的，符合用戶的需要。

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