基于合理性和經(jīng)濟性的配電房選址設計分析

張金銜

（福建文山偉業(yè)電力咨詢有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

配電房泛指配電室與變配電所，多由高壓室、變壓器以及低壓室組成。為促使建成后的配電房具有均衡分配電能作用，應在選址設計環(huán)節(jié)出具完善的設計方案，以指引相關人員按照既定方案落實配電房施工內(nèi)容，進而保證配電房建設質(zhì)量符合要求。作為重要配電場所，首先需立足經(jīng)濟性與合理性原則開展工程設計，同時，為進一步實現(xiàn)節(jié)能目標，還應加強整體結(jié)構(gòu)合理布設，促使配電房工程實現(xiàn)良性建設[1]。本文基于合理性和經(jīng)濟性對配電房選址設計進行分析。為增強該次配電房選址設計研究的現(xiàn)實意義，選取金禾·五福雅居（東苑）10kV配電工程為案例展開具體分析。

1 工程概況

金禾·五福雅居（東苑）10kV 配電工程屬于小區(qū)新裝類型，預計申請容量為8000kVA，建設期間擬在中間接頭井前后各留5m電纜。該工程區(qū)域內(nèi)共有855套住宅，296 套住宅建筑面積在91～140m2以內(nèi)，且配置822個停車位，采用一戶一表供電方式。為最大限度保障配電房建設質(zhì)量并控制工程造價成本，要充分考慮選址設計的合理性和經(jīng)濟性。

2 配電房選址合理性設計

2.1 基于電能負荷選址設計

在金禾·五福雅居（東苑）10kV 配電工程中，選址設計根據(jù)用電申請資料測算負荷，發(fā)現(xiàn)配電工程實際所需負荷量為9600kVA，包括走道照明以及消防用電負荷等。住宅區(qū)域容量為3344.4kW，商用容量136.29kW，公共區(qū)域為1015.63kW。因此，在配電房選址時，需綜合考慮整體負荷需求，根據(jù)住宅、商用、公共三個區(qū)域的用電負荷程度合理選取配電房地址，并采用雙電源配置方法對住宅基本配置容量進行確定。根據(jù)相關規(guī)范，建筑面積60～90m2的住宅基本配置容量多為8kW/戶，90～140m2的住宅基本配置容量為10kW/戶，大面積（＞140m2）住宅，要求配置20kW/戶容量；而且連接的公共設施也要按照40～60W/m2負荷密度予以設計，針對地下停車場連接的公共設施負荷密度為15～25W/m2；住宅區(qū)油變?nèi)萘慷嗟陀?30kVA。干變?nèi)萘康陀?250kVA，實際設計中也在要符合規(guī)范要求[3]的基礎上，按照配置容量對配電房選址進行優(yōu)化。

2.2 基于配電房設施選址設計

（1）基于降噪選址設計。配電房至少應設計成3.9m凈高標準，同時，應避免配電房噪聲對周邊環(huán)境的影響，選址設計時要求配電房與住宅區(qū)保持一定距離，尤其是變壓器設施安裝的周邊應裝設降噪格擋，以凈化配電房運行環(huán)境。

（2）基于建筑面積選址設計。在住宅區(qū)面積超過7000m2但未達到13000m2時，配電房至少應為60m2或90m2。要保證配電房中設施布設合理，通常包含一排與兩排布設方式，其中變壓器設備最多可以實現(xiàn)一臺共建設施，具體設計規(guī)范如表1 所示。若設計的配電房周邊建有電纜溝，要求配電房地坪抬高后與梁底至少形成3m 間距，如若連接電纜橋架，要求其地坪相距3.2m以上[4]。

表1 配電房布局尺寸標準

（3）基于配電設施選址設計。首先，配電房的配電設備要求遠離衛(wèi)生間等易出現(xiàn)積水情況的區(qū)域。該配電工程以矩形面積疊加設計方式控制配電房建筑空間，其開關站寬度多設置為4.5m 與7.2m 左右，以形成2個矩形，整體面積需超過120m2。環(huán)網(wǎng)室的建設應實現(xiàn)4m 寬與7.2m 寬矩形疊加設計，整體面積應在80m2以上。新建配電室至少以4.5m 和7.2m 寬的矩形進行疊建，以此實現(xiàn)合理布局目的。另外，移動發(fā)電機組需0.4kV 應急電源接口設計，使配電房內(nèi)部設施都能和諧地分布在指定位置上，提升建成后管理的便捷性。

2.3 基于電氣均衡選址設計

（1）基于電氣設施分布設計。配電房內(nèi)部電氣設施對自然風、自然光有所要求，且變壓器等電氣設備不宜暴曬，這就要求配電房選址設計過程中綜合考慮地區(qū)采光、通風條件。在該配電工程中，綜合考慮電氣設施運行要求而采取朝南設計。

（2）結(jié)合電氣設計要求。為了建成后配電房可以滿足電氣系統(tǒng)運行需求，選址設計時需兼顧電氣設計，如該工程中專門在六號樓與一號樓北側(cè)預留兩臺變壓器安裝位置，其負荷容量為1600kVA，可預留80%充電樁提供電氣服務；至于出線柜設計應配備與之配套的開關，并將開關配變低壓側(cè)無功補償設計值設置在30%配變?nèi)萘恳詢?nèi)，其功率因數(shù)高于0.9；而電氣橋架搭設高度設為2.5m 以上，并在電氣設備箱周邊預留80cm 間距，以使供配電箱與電氣設備保持穩(wěn)定連接狀態(tài)。與此同時，配電房部分變配電設備需為充電樁提供電能，故在配電房選址設計過程中，還需考慮配電房與充電樁的距離[5]。

3 基于經(jīng)濟性的配電房選址設計

配電房選址設計除要重點考慮上述合理性設計內(nèi)容外，還要關注設計方案的經(jīng)濟性，主要通過對比各設計方案的數(shù)據(jù)，客觀分析方案的可行性并最終選擇最優(yōu)方案執(zhí)行。

3.1 變壓器投資對比

由于該工程負荷容量實測值較高，故可從變壓器容量方面出具兩套不同方案，通過容量設計標準判定經(jīng)濟性指標。所謂經(jīng)濟性指標多指總投資額，除了傳統(tǒng)評估方案的安全性、可靠性以及供電質(zhì)量的評價指標外，還需結(jié)合變壓器設施投資效益，判斷變壓器是否屬于合理配置。針對該工程提出2 種方案（見表2），結(jié)合相關數(shù)據(jù)對比結(jié)果確定該工程適用于10kV 高效節(jié)能型干式變壓器。變壓器作為配電房重要設施，如若能圍繞變壓器設施提出改進建議，有利于節(jié)省變壓器投資額。為提升用電安全性，還要考慮設施配置質(zhì)量，以性價比較高的設施為主，從根本上提高配電房建設項目的綜合效益。只有控制好變壓器容量，才能從細節(jié)處控制投資額，提高工程投資效益。

表2 變壓器選配方案對比

3.2 選址方案對比

完成配電房變壓器選配設計后，進一步從選址角度展開經(jīng)濟性設計分析。案例工程中，出于經(jīng)濟性考慮共設計2 個選址方案。其一，在負一樓設計統(tǒng)一配電房，為所有樓層提供供電服務，系統(tǒng)單向供電，以255m 為最大供電半徑。其二，將配電房選址至負一樓，供電服務提供至22層，同時于22層再設置配電房，用于高層建筑供電，該方案同樣為系統(tǒng)單向供電，以162m為最大供電半徑。

采用上述負荷計算方式進行測算，并對電壓壓降、電能損耗進行對比，再進行兩種選址方案的配電房投資數(shù)據(jù)估算對比。具體情況如下：

（1）兩種方案的變壓器裝機容量均為1000kVA；（2）方案一與方案二的配電房占用面積分別為440m2、525m2；（3）兩者的最大供電距離分別為255m、162m；（4）方案二的初始投資成本比方案一的投資成本低119萬元，而產(chǎn)生該差異的原因在于方案一電壓損失較大，需大范圍調(diào)整線纜選型；（5）方案二的系統(tǒng)損耗比方案一低8.73kW，造成該差異的原因為方案一供電距離較遠，產(chǎn)生較大損耗。

通過對比發(fā)現(xiàn)選址方案一的配電房占地面積最小，但配電房位于負一層，供電服務范圍廣泛，在較遠的供電條件下，所產(chǎn)生的電壓損失較大，與配電房經(jīng)濟性設計目標相悖，而方案二的經(jīng)濟性優(yōu)勢更強，將配電房分離設計，雖略微增大了配電房的占用面積，但在投資成本、損耗量等方面具有較強優(yōu)勢，所以方案二具有更強的經(jīng)濟性。

4 確定配電房選址設計方案

綜合考慮電能負荷、設施設備、電氣結(jié)構(gòu)后，配電房選址設計時要求配電房能夠全面覆蓋各區(qū)域（商用區(qū)域、住宅區(qū)域、公共區(qū)域），同時，按照設施運行要求，朝南設置配電房，實現(xiàn)選址設計的合理化。從經(jīng)濟性層面來看，以變壓器后期運行的經(jīng)濟性為切入點，對配電房進行優(yōu)化設計，采用增設一臺變壓器的方式控制配電房后期運行成本。在具體選址方案設計中，最終將配電房設置于單棟建筑的負一層與22 層，其中負一層配電房用于服務建筑22層以下的用戶，而22層配電房用于高層供電。在該工程項目中還需考慮充電樁的供電情況，而單棟建筑設置兩個配電房的形式可較好地滿足充電樁運行。此方案較好地完成了配電房的合理性、經(jīng)濟性選址設計。

5 結(jié)束語

綜上所述，配電房選址設計作為配電房工程建設重要設計內(nèi)容，應結(jié)合項目實際情況，基于合理性與經(jīng)濟性原則，針對現(xiàn)存問題明確優(yōu)化設計方向，具體可從電能負荷設計、布設電房設施、結(jié)合電氣設計、對比方案數(shù)據(jù)等方面著手，實現(xiàn)良好的選址設計，為供電系統(tǒng)后期的正常運行提供可靠保障。