高層住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

孫超

[摘 ? ?要]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑工程建設(shè)也迅速發(fā)展，高層住宅小區(qū)的建設(shè)十分常見。在這些住宅小區(qū)建設(shè)過程中，供配電系統(tǒng)的建設(shè)非常重要。主要針對(duì)高層住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從供電電源、中低壓供電系統(tǒng)、計(jì)量采集等系統(tǒng)組成方面，以及從負(fù)荷分級(jí)、負(fù)荷計(jì)算、設(shè)備選型等技術(shù)要求方面進(jìn)行了分析，旨在從設(shè)計(jì)角度滿足高層小區(qū)的供配電系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，使高層住宅小區(qū)能夠給用戶帶來更好的生活體驗(yàn)。

[關(guān)鍵詞]高層住宅小區(qū);供配電系統(tǒng);設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]TU976.1 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）03–00–03

[Abstract]With the continuous development of China's economy， construction engineering is also developing rapidly， and the construction of high-rise residential quarters is very common. In the construction process of these residential areas， the construction of power supply and distribution system is very important. This paper mainly focuses on the design of power supply and distribution system in high-rise residential area， analyzes the system composition of power supply， medium and low voltage power supply system， metering collection， etc.， and analyzes the technical requirements of load classification， load calculation， equipment selection， etc.， so as to meet the requirements of safe， reliable and economic operation of power supply and distribution system in high-rise residential area from the perspective of design， So that high-rise residential areas can bring better life experience to users.

[Keywords]high rise residential district; power supply and distribution system; design

1 工程概述

本文主要針對(duì)某大型住宅小區(qū)進(jìn)行分析，該大型住宅小區(qū)的規(guī)劃總用地面積約為71 039 m2，總建筑面積約為232 501 m2，其中地上建筑面積為177 533 m2，地下建筑面積為64 968 m2。該小區(qū)建筑性質(zhì)是以住宅為主，商業(yè)為輔。小區(qū)共建設(shè)12棟高層住宅樓，為地面28～33層，地下1層住宅，總戶數(shù)為1 712戶，另有1#～3#樓為2層沿街商鋪，4#～6#樓的1-2層均為沿街商鋪，3～4層均為社區(qū)服務(wù)及物業(yè)管理用房。小區(qū)機(jī)動(dòng)車停車位共計(jì)1 954個(gè)，其中地面停車位336個(gè)，地下停車位1 618個(gè)，非機(jī)動(dòng)車停車位3 494個(gè)。

為使小區(qū)高層住宅建設(shè)更加穩(wěn)定，方便用戶使用，在各方面均要結(jié)合供配電系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行探討，對(duì)各方面數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，方便對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，進(jìn)而使供配電系統(tǒng)符合目前的建設(shè)要求，在日常的使用過程中不會(huì)出現(xiàn)問題，并且能夠加強(qiáng)其使用合理性。此外，該住宅小區(qū)還存在部分非住宅建筑，不光需要住宅部分，還需要對(duì)其他諸如商業(yè)、社區(qū)用房、物業(yè)管理用房及變配電室等功能性建筑進(jìn)行考慮。因此，在其供配電系統(tǒng)的建設(shè)過程中，需要對(duì)其各種建筑類型進(jìn)行全面細(xì)致考慮，避免在規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)少項(xiàng)漏項(xiàng)的情況。

2 供電電源

在高層住宅小區(qū)的用電方面，選擇供電電源的類型，得先從小區(qū)的用電負(fù)荷性質(zhì)下手。這里就需引入負(fù)荷分級(jí)的概率。根據(jù)居住區(qū)內(nèi)建筑物及配套設(shè)施負(fù)荷性質(zhì)不同可分為一、二、三級(jí)負(fù)荷。

居住區(qū)內(nèi)一級(jí)負(fù)荷：①高級(jí)住宅的電梯、泵房、消防設(shè)施、應(yīng)急照明用電等;②十九層及以上居住類建筑的電梯、泵房、消防設(shè)施、應(yīng)急照明用電等;③Ⅰ類汽車庫(kù)、機(jī)械停車設(shè)備以及采用升降梯作為車輛疏散出口的升降梯用電;④建筑面積大于5 000 m2的人防工程。

居住區(qū)內(nèi)二級(jí)負(fù)荷：①8～18層居住類建筑的電梯、泵房、消防設(shè)施、應(yīng)急照明用電等;②Ⅱ、Ⅲ類汽車庫(kù);③建筑面積小于或等于5 000 m2的人防工程;④人防工程汽車庫(kù)重要的風(fēng)機(jī)、水泵、正常照明、電動(dòng)防護(hù)密閉門、電動(dòng)密閉門和電動(dòng)密閉閥門;⑤區(qū)域性的增壓泵房、智能化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中心等。

居住區(qū)內(nèi)三級(jí)負(fù)荷：居民用電負(fù)荷及其他不屬于上述一級(jí)或二級(jí)的負(fù)荷。

由上述可知，案例中的小區(qū)存在一二級(jí)負(fù)荷，對(duì)供電可靠性要求很高，故供電電源選擇從不同變電站或同一變電站的不同中壓母線，各引出一回線路接入小區(qū)內(nèi)中壓開關(guān)站的供電方式。這樣供電電源為兩個(gè)獨(dú)立電源，互不影響，即使某一變電站或某一線路發(fā)生斷電，另一變電站和線路仍能保證小區(qū)內(nèi)的重要負(fù)荷不失電，供電的可靠性更高。

3 中低壓供電系統(tǒng)

高層住宅小區(qū)的中低壓供電系統(tǒng)指從小區(qū)紅線附近的前置環(huán)網(wǎng)柜電纜出線樁頭-中壓開關(guān)站-配電室-低壓分支箱-計(jì)量表箱這部分的供電設(shè)施。設(shè)計(jì)小區(qū)的中低壓供電系統(tǒng)需先通過負(fù)荷計(jì)算明確小區(qū)中低壓負(fù)荷的總?cè)萘?，依此來配置各個(gè)配電室的變壓器容量。

小區(qū)的負(fù)荷計(jì)算是根據(jù)小區(qū)內(nèi)各種用電負(fù)荷的類型、數(shù)量，選擇相應(yīng)主供容量、備供容量及配置系數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出整個(gè)小區(qū)負(fù)荷總?cè)萘俊?/p>

一般情況下，居住區(qū)內(nèi)建筑面積120 m2及以下的戶型，基本配置容量每戶8 kW;建筑面積120 m2以上、150 m2以下的戶型，基本配置容量每戶12 kW;建筑面積150 m2以上、200 m2以下的戶型，基本配置容量每戶16 kW;200 m2以上的戶型，基本配置容量按80 W/m2來計(jì)算。高級(jí)住宅、別墅，基本配置容量根據(jù)實(shí)際需要確定。低壓供電公建設(shè)設(shè)施應(yīng)按實(shí)際設(shè)備容量計(jì)算。設(shè)備容量不明確時(shí)，按負(fù)荷密度估算：辦公60～100 W/m2;商鋪、會(huì)所100-150 W/m2;車庫(kù)、車棚、垃圾房等公建設(shè)施40 W/m2。

根據(jù)以上配置原則，計(jì)算出單臺(tái)變壓器供電范圍內(nèi)各種用電負(fù)荷總?cè)萘?，再乘上相?yīng)配置系數(shù)Kp（單臺(tái)變壓器供電范圍內(nèi)住宅戶數(shù)50戶及以下，Kp=0.7;50戶以上200戶以下，Kp=0.6;200戶及以上，Kp=0.5;低壓供電公建設(shè)施，Kp=0.8），就可以得到單臺(tái)變壓器容量。小區(qū)配電室常用變壓器容量一般為630 kVA和800 kVA。在分配負(fù)荷時(shí)不僅要考慮單臺(tái)變壓器供電范圍內(nèi)負(fù)荷總量最大不超過800 kVA，還要考慮變壓器到用電負(fù)荷設(shè)備的供電距離問題，也就是常說的低壓供電半徑。

經(jīng)過上述分析和計(jì)算后，案例中小區(qū)的中低壓供電系統(tǒng)的雛形就顯現(xiàn)出來了。該小區(qū)的主供容量為6 860 kVA，備供容量為6 860 kVA，雙電源供電，共設(shè)置二進(jìn)十二出開關(guān)站1座，4×800 kVA規(guī)模配電室3座，4×630 kVA規(guī)模配電室1座，2×800 kVA配電室1座。再根據(jù)負(fù)荷分部及供電半徑的要求，布置如下：

地上開關(guān)站1座設(shè)置于15#樓北側(cè)，電源來自紅線附近新建的前置環(huán)網(wǎng)柜;

地上1#配電室1座（4×800 kVA）設(shè)置于11#樓北側(cè)，電源引自開關(guān)站;

地上2#配電室1座（4×630 kVA）設(shè)置于12#樓東側(cè)，電源引自開關(guān)站;

地上3#配電室1座（4×800 kVA）設(shè)置于10#樓南側(cè)，電源引自開關(guān)站;

地上4#配電室1座（2×800 kVA）設(shè)置于16#樓東側(cè)，電源引自開關(guān)站;

地上5#配電室1座（4×800 kVA）設(shè)置于17#樓南側(cè)，電源引自開關(guān)站。

開關(guān)站和配電室的中壓部分大體規(guī)模確定好以后，就可以開始規(guī)劃低壓部分的建設(shè)了，也就是配電室的低壓出線回路、低壓分支箱、計(jì)量表箱上端低壓電纜的部分。

如案例中的小區(qū)，最終方案就是采用的電纜上樓的方式。這里選取該小區(qū)7#樓做詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析。7#樓共33層，兩梯四戶，位于小區(qū)最北角，距離其最近的配電室為小區(qū)1#配電室，規(guī)模為4×800 kVA。7#樓居民用電共有4路電纜進(jìn)線，進(jìn)線電纜型號(hào)為ZR-YJV22-0.4/1kV-4×240 mm2，均引自1#配電室TB2變壓器后低壓出線柜，分別接至各樓層分布的4臺(tái)一進(jìn)六出壁掛式電纜分支箱。因強(qiáng)電間的空間有限，在布置每層計(jì)量表箱、電纜分支箱的時(shí)候，要預(yù)先考慮好錯(cuò)層布置，避免分支箱、計(jì)量表箱都擠在同一層強(qiáng)電間，保證實(shí)施的可行性。7#樓第1臺(tái)分支箱布置在5樓強(qiáng)電間，5路出線（1路備用）分別到1樓、2樓、4樓、6樓、8樓強(qiáng)電間的計(jì)量表箱;第2臺(tái)分支箱布置在9樓強(qiáng)電間，5路出線（1路備用）分別到10樓、11樓、12樓、14樓、16樓強(qiáng)電間的計(jì)量表箱;第3臺(tái)分支箱布置在17樓強(qiáng)電間，4路出線（2路備用）分別到18樓、20樓、22樓、24樓;第4臺(tái)分支箱布置在25樓強(qiáng)電間，4路出線（2路備用）分別到26樓、28樓、30樓、32樓。這樣保證了同一樓層的強(qiáng)電間內(nèi)只有1臺(tái)分支箱或計(jì)量表箱，讓強(qiáng)電間有足夠的空間布置電纜橋架，方便樓層間走電纜，使施工更加便利。

4 計(jì)量采集

高層住宅小區(qū)低壓用戶用電信息數(shù)據(jù)的采集（簡(jiǎn)稱集抄）指小區(qū)內(nèi)所有居民用電、商業(yè)用電、各種公建設(shè)施用電的用電信息的收集和上傳?，F(xiàn)代智能化小區(qū)已不需要人工抄表收電費(fèi)，而采用智能電能表和采集裝置的組合，實(shí)現(xiàn)智能采集用戶的用電信息，通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳到供電部門。

計(jì)量表箱作為智能電能表和GPRS采集終端的載體，也是高層住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)的最末端環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)高層住宅小區(qū)的計(jì)量表箱時(shí)要緊跟當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T的驗(yàn)收規(guī)范。高層住宅小區(qū)的計(jì)量表箱應(yīng)優(yōu)先使用不銹鋼材質(zhì)，按當(dāng)?shù)毓╇姴块T標(biāo)準(zhǔn)制造，并經(jīng)供電部門確認(rèn)合格后方可接入使用。表箱應(yīng)安裝位置應(yīng)符合電氣安全要求，滿足保護(hù)接地條件，便于維護(hù)，如案例中安裝在專用的強(qiáng)電間內(nèi)。

對(duì)于多層和中高層住宅視不同情況，可按單元集中、同樓層集中或多樓層集中設(shè)置計(jì)量點(diǎn)：

（1）9層及以下住宅采用以單元為單位的集中安裝方式。表箱安裝位置統(tǒng)一在地面一層的電氣間、樓道墻體或戶外地面，應(yīng)滿足照明、通風(fēng)、防潮等方面的要求。

（2）10及以上住宅用電計(jì)量表計(jì)安裝視不同情況，按下列原則辦理：①單層戶數(shù)在4戶及以上時(shí)，宜分層集中裝表;②單層戶數(shù)在4戶以下時(shí)，采用多層集中裝表，每個(gè)表箱安裝點(diǎn)的表數(shù)應(yīng)不低于6只。案例中7#樓單層為4戶，按上述要求，每2層設(shè)置集中裝表，故采用9表位計(jì)量表箱。

采集裝置是收集用電信息數(shù)據(jù)并上傳到供電部門。設(shè)計(jì)時(shí)采集裝置的設(shè)置要按以下要求進(jìn)行：①對(duì)于單體表箱，由于表計(jì)數(shù)量少、接線距離短，通訊線使用采集器廠家原配安裝導(dǎo)線，表箱廠家需安裝好采集器電源端子和固定端子并接好端子上部單元導(dǎo)線。②對(duì)于多表位計(jì)量表箱，由于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，要求每只表箱安裝一套485總線盒，總線盒根據(jù)使用環(huán)境不同分為有源型和無源型，根據(jù)接口數(shù)量不同分為9端口和18端口規(guī)格，分別用于9表及以下和18表及以下的計(jì)量箱中。③多表位計(jì)量箱進(jìn)線室中放置采集終端或者采集器。放置采集終端時(shí)需加裝采集終端電源開關(guān);放置采集器時(shí)需按照單體表箱使用辦法加裝電源接線端子和固定端子。采集終端和采集器電源取自進(jìn)線開關(guān)下方。④互感器式計(jì)量箱采用單表配置，表計(jì)右側(cè)加裝采集器。采集器布線規(guī)則按照單體表箱使用辦法加裝電源接線端子和固定端子。采集終端和采集器電源取自進(jìn)線開關(guān)下方U相和零排。⑤每個(gè)計(jì)量箱內(nèi)均安裝GPRS采集終端，電能表通過RS-485傳輸線依次連接后統(tǒng)一接入采集終端。計(jì)量箱安裝處應(yīng)引入移動(dòng)信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度不小于-85 dBm，保證用電采集遠(yuǎn)程抄表實(shí)施。每單元頂層需預(yù)留水電氣三表合一通道并穿管預(yù)埋。

5 結(jié)束語

在高層住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需先明確供電電源為嚴(yán)格意義上的雙電源供電，再對(duì)住宅小區(qū)的居民、商業(yè)、公建負(fù)荷進(jìn)行細(xì)致的分析，合理的計(jì)算，這樣才能夠使中低壓系統(tǒng)供電方式的選擇更加可靠，使開閉所配電房的規(guī)模、設(shè)備選型、布置、供電范圍更加合理，使小區(qū)的各類負(fù)荷的計(jì)量采集配置更加精確，進(jìn)而為高層住宅小區(qū)的具體建設(shè)做好安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的鋪墊，確保高層住宅小區(qū)用戶有良好的用電體驗(yàn)。

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