综合住宅小区供配电系统及其自动化分析

汪 巍

黄山供电公司，安徽省黄山市 245000

综合住宅小区供配电系统及其自动化分析

汪 巍

黄山供电公司，安徽省黄山市 245000

随着房地产业的迅猛发展和居民生活水平的提高,居民住宅小区由小型分散建设向大型集中规划模式转变，住宅小区建设规模也越来越大，大型综合小区的供配电要求,也随之不断提高。本文根据综合住宅小区的现状，提出了负荷测算方法、供电方案选择、供配电系统优化以及配网自动化措施，以便满足大型住宅小区用户的用电可靠性和需求，同时也有利于供电部门的日常维护管理。

住宅小区；用电负荷；供配电系统；自动化

引言

随着城市建设规模的快速扩大，以及人们居住水平的不断提高，综合性、多功能大型住宅小区成为人们居住的理想住宅。大型综合居民小区的出现，给当前供电企业实现可持续发展营造了有利的发展机遇。如何制定安全、可靠、节能的供配电方案，无疑是摆在各地供电企业面前的重大课题。但是，由于住宅小区供配电标准不统一、供电措施不规范等原因，使小区用电可靠性不高、变压器运行损耗偏大等问题均有不同程度体现。因此，这就要求供电部门全面提升职能服务，结合小区的建设规模、总体规划及用电负荷特征，认真研究大型住宅小区的供配电设计工程，已达到具备供配电系统可靠、简便、节能的供电需求。

一、综合住宅小区的现状

伴随着黄山市经济的持续升温，黄山市徽州区近几年房地产业得到了快速发展，2011年正在建设中的大型住宅小区已多达十多个项目。不少小区建设占地100000M2；甚至有个别小区已超过300000M2，这些住宅小区集高层商品房、娱乐城、商业大楼、学校、幼儿园于一体，负荷类别已达到二级或一级标准，这就要求小区应急照明、电梯、消防水泵等重要负荷具备双电源或双回路的供电模式，以便达到高可靠持续供电的标准。但目前徽州区主干供电网发展滞后，结构薄弱，绝大小区地块不具备双电源或多回路的供电条件，个别已建成的大型综合小区也只能采用单条10kV线路供电，其供电容量有限，仅够一期入住需求，无法满足后期发展。当地供电部门应利用当前有利时机，向上积极争取资金，加快电网建设，解决变电站10kV出线间隔及线路通道的不足，增加变电站的供电能力，采用多条10kV线路进线并结合开闭所分供的形式，满足不同用电负荷的需求。

二、小区供电负荷测算及配电变压器的配置

随着人们生活水平逐步提高，居民用电呈现高速增长的趋势。所以，在对居民住宅小区的供电设计时要本着超前计划的原则，为今后小区居民用电预留5～10年负荷发展需求。这样才能避免供电部门今后不间断的更新供电设备，减少不必要的重复投资和频繁变更给用户带来用电上的不便。

对于大型综合小区，其配套设施完备，除小区住宅外基本配备电梯、中央空调、小区小学、幼儿园、娱乐会所、商业中心、高低压水泵等设施，这些用户中既有重要负荷，也有一般负荷，既有居民负荷，也有公共负荷，因此在供电方案制定中的一般采用单位建筑面积负荷指标法进行负荷预测。其单位面积负荷指标法公式：Pje=∑（Pn×K）

公式中Pje为计算负荷（最大负荷），K值为同时系数，Pn为不同用电类别的负荷密度。

（一）容量配备参考标准

居民住宅用电容量配置依据《安徽省中低压配网技术导则》，小区单户建筑面积在60M2～120M2，每户按8KW配置；单户建筑面积在120M2～150M2，每户按不低于12KW配置，单户建筑面积150M2以上的住宅，基本配置容量为16KW.小区供水按每户0.2KW,道路按每平方米4.5W,小区学校按每平方米30W，物业办公楼按每平方米60～100W，商业中心按每平方米100～150W等进行配置。

（二）同时系数

大型住宅小区集高层商品房、娱乐城、商业大楼、学校等设施与一体，同时系数K值应按不同用电类别划分取值，本文依据《安徽省中低压配网技术导则》，建议居民配变容量一般不小于0.5的配置系数进行配置，公共服务设施应按实际设备容量计算（K值取1），若设备容量不明确时，按上一条负荷密度估算。例如某大型小区居民用户1500户，每户面积为130M2，根据行业规范每户应按12KW进行配置，若排除小区其他负荷因素，仅小区居民住宅总计算负荷为Pje=1500×12×0.5=9000KW.根据功率因数有关规定,取标准值0.9，则Sje=计算负荷Pje／cos＠=9000/ 0.9=10000KVA,

（三）变压器负载率

小区变压器配置测算过程中应考虑经济运行方案,依据《供配电系统设计规范》, 小区变压器的负载率取系数0.65为最佳经济运行数据,则该小区最终居民变压器配置容量为Se=Sje/0.65=10000kVA/0.65=15384KVA

（四）小区居民用电变压器配置

依据小区居民用电变压器应符合小容量，多布点已利于节能的原则，单台变压器不应大于630KVA, 考虑小区用电设施建成后难以改变局面，故配电室、电缆线路、变压器及开关柜等应按满负荷配置，该小区居住生活用电变压器应分期配备630kVA变压器24台。由于新建居民小区前期1～3年内入住率较低，小区变压器通常会处于“大马拉小车”的状态，变压器空载损耗大。可在每个配电室安装两台变压器，在通过对两台配电变压器实行低压联络的方式，做到负荷较低单台运行，一旦后期负荷较高实行两台并列运行的降损节能方式。另外，通过一个配电室配置两台变压器，有利于减少占地面积，美化小区环境；还可提高供电可靠性，当其中一台配电变压器损坏、检修时，由另一台暂时代替所有负荷，以减少停电时间。

五、供配电方案制定过程的前期考虑

新建住宅小区用电是一套系统工程，从基建用电、小区报装、竣工验收、装表接电、表箱预埋、一户一表报装等各环节紧密相连，其中任一环节出现问题，都可能影响小区的整体工程进度，综合型住宅小区供电方案的制订必须与小区整体规划同步进行，方能保持供电系统与小区整体的协调。这就要求供电部门在小区规划阶段，做到提前介入，在项目规划初期积极与房地产开发商及当地规划部门沟通，做到小区供配电系统建设与小区整体规划同步设计施工，同时加强各环节点基础工作的有效落实，避免出现小区建设完工后，出现用电困难或电力工程建设返工现象，造成供电服务影响事故。

四、综合住宅小区供配电系统常规方案

（一）常规方案：某小区以两条引至上级变电站的10kV双回线路进线，并结合小区开闭所（环网柜）引至各个小区配电室的供电。（如图1所示）开闭所10kV一段母线引出一路干线电缆，以放射式引入各小区配电室，干线电缆最后引至开闭所10kV另一段母线。开闭所内两台进线开关柜设置二合一机械闭锁装置，正常运行时一条进线开关柜运行，另一条进线开关柜备用。小区配电室每路高压母线开关分别负载两台变压器，低压设置双电源自动切换装置。当一台变压器检修或故障时，投入低压母联。当小区10kV主用电源进线线路因故停电而短时间内无法恢复时，运行人员可将已停电的主用电源进线开关柜开关断开，合上备用电源进线开关柜开关，在短时间内恢复小区供电，保证了一、二级负荷的用电。

这种接线形式其优点：单条线路运行损耗少，建设投入少，接线简单，操作维护方便，适用于中小型住宅小区的接线方案。

这种接线形式其缺点：由于放射式供电接线的限制，小区每个配电室10kV高压配电间隔较多，浪费了资源。主供电源只有一条10kV线路，供电容量有限，当小区规模增大到一定程度时，一条10kV线路供电容量就无法满足小区负荷的需求。另外该接线方案未设置母联断路器，小区内10kV主供母线其中任何一处遭到外力破坏，将造成备用电源无法投运，导致小区配电室全停的恶性事故。

图一

（二）优化方案：以两条分别来自上级不同变电站的10kV进线，同时停电的概率低，10kV主接线按拉手单环网接线设计，由开闭所10kV一母线引出一路干线电缆，引入小区1号配电室的高压母线，再经1号配电室高压环网柜逐个引至下一个配电室，直至引入另一条10kV母线。根据图2所示，两台进线开关柜G01、G02与联络开关LS01设置三合二的机械闭锁。正常运行时依据均分负荷的原则，线路1带1#、2#、3#配电室，线路2带4＃、5＃、6#配电室，其中3＃配电室的联络开关LS01作为单环的开环点。小区配电室接线为单母线接线方式，一段母线带2台变压器，低压为单母线分段，带联络，当一台变压器故障时，投入低压母联，由另一台变压器带出全部负荷。而当一路10KV电源故障时，可以根据需要将另路10KV电源投入支援，保证小区正常供电。

图二

这种接线形式其优点是：两条10kV线路同时供电，互为备用，保证一、二级负荷可靠供电的同时，充分发挥两个10kV供电电源的供电能力。与常规方案相比充分利用各配电室内环网柜资源，母线配合每个配电室环网柜逐个敷设，分段运行，不同路径遭同时破话的可能性较低，具有良好的供电可靠性，同时干线电缆分段敷设长度较短，具备较好的经济性。但由于大型小区配电室较多，干线电缆敷设范围较广，当某一段干线电缆出现故障，将会造成下个串接配电室停电，所以要求小区供配电系统与配网自动化同期建设.当某一配电室的一路电源故障时，配电自动化快速自动判断并隔离故障点，切除故障段，投入另一方向的电源，将其余非故障段负荷转到另一半环供电，从而缩短因母线电缆故障引起停电的时间。如图2所示，当进线开关G01至分段开关SS01段母线出现故障，配网自动化系统自动发出指令，跳开G01和SS01开关，合上LS01联络开关，确保了1、2、3号配电房的供电；当分段开关SS02至分段开关SS03母线故障时，系统自动跳开SS02和SS03开关，合上LS01联络开关；当分段开关SS04至分段开关SS05母线故障时，系统自动跳开SS04和SS05开关，合上LS01联络开关；当分段开关SS07至分段开关SS08母线故障时，系统自动跳开SS07和SS08开关，合上LS01联络开关；当分段开关SS09至分段开关SS10母线故障时，系统自动跳开SS09和SS10开关，合上LS01联络开关；当进线开关G02至分段开关SS11段母线出现故障，配网自动化系统自动跳开G02和SS11开关，合上LS01联络开关，确保小区非故障段正常供电。在低压联络方面，由于每个配电室内安装两台变压器，当配电室其中一台变压器故障时，配电自动化系统发出指令自动将低压主进跳开，低压母联投入，另一台变压器带起全配电室负荷。

五、小区配网自动化功能

大型住宅小区配电自动化系统主要功能覆盖：无人值守；数据的采集传输；负荷控制管理；自动无功补偿；故障隔离与恢复供电等。目前，随着自动化技术、计算机技术、网络技术、通讯技术及配电智能装置制造技术的迅猛发展，配电自动化技术越来越引起人们的广泛注意，在小区供配电规划时配套建设配电自动化系统，实时监控开闭所及所有小区配电室，依靠保护值的设定及主程序的运行自动识别故障并发出隔离故障的操作指令，在确认故障隔离之后，自动发出供电恢复的操作指令，以及在故障识别、隔离和供电恢复的全过程中向实时数据库发出相应的报警信号。

由此可见，大型综合住宅小区采用单环网的主接线方式并配合小区配电自动化的建成将大大提高小区供电可靠性。

六、结束语

综上所述，随着国民经济飞速发展，人们生活水平不断提高，配电网建设中暴露出来的有电送不上,配网结构薄弱，自动化水平低的矛盾日益严重。供电部门急需完善小区供配电设施及自动化建设。小区配电自动化技术的广泛应用与配电网整体规划的实施，将为居民提供更安全、稳定、可靠的供配电系统，优质合格的供电质量，为完善城市功能和促进城市可持续发展提供坚实的物质保证。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.070