住宅小区公建供电容量计算

孟浩杨春霞

(1． 太原市筑博建筑设计有限公司，山西太原030009; 2． 太原市城市规划设计研究院，山西太原030009)

供电容量计算不仅关系到电气系统的可靠性，同时关系到建设成本。如何合理计算小区供电容量，做到可靠性与经济性相互平衡，是电气设计中常遇到的问题。

住宅小区用电负荷可分为居民用电和公建用电(含商业用电)。由于计量、收费、产权归属不同，需要分设居民变配电室(归供电局管理)与公建变配电室(归物业或业主委员会管理)。居民用电容量一般由当地供电部门确定。由于篇幅有限，这里不做介绍。

1 公建用电

小区公建用电设备一般包括电梯、消防风机、消防水泵、潜污泵、小区弱电机房、有线电视机房、消防控制室等。其中含有大量的消防一、二级负荷。公建用电容量在不同运行工况下，计算结果有所区别。

为计算明确，将公建用电负荷划分如下：消防负荷与非消防负荷；平时运行和平时不运行负荷。如消防电梯为消防负荷兼平时运行，消防加压送风机为消防负荷，平时不运行。

变配电室内公建变压器包括主用变压器和备用变压器。其高压侧应由两个区域电站引来两路独立电源供电以满足消防负荷(一级负荷或二级负荷)供电要求。

变压器运行可分为正常工况，火灾工况。主供变压器两种工况：主供电源正常平时工况、火灾工况；备供变压器两种工况：主供电源故障平时工况、火灾工况。供电容量计算既要满足平时使用，同时也要满足火灾情况的负荷运行。

2 供电范围及负荷计算

变压器有一定的供电范围，列出在此范围内的楼座或车库用电等功率及台数、功率因数等参数。利用EXCEL的数据“分类汇总”功能，得出各类别总安装功率，根据安装台数确定设备组需要系数。由此分别计算出各类负荷的计算有功功率、无功功率。

3 无功功率补偿

无功功率补偿直接影响着负荷及变压器负荷率计算。住宅公建设备包括电动机负荷，如电梯、风机、水泵等，其功率因数较低，需要在变压器低压侧安装集中无功补偿装置来提高功率因数，减少无功损耗。由于各工况或同一设备组在不同时间段的运行情况不同，无功补偿的量也随之变化。在确定无功补偿容量时，工程经验上，一般取变压器容量的10%～30%。但在变压器容量未定的情况下如何计算补偿量。

根据GB 50052—2009供配电系统设计规范第6.0.5条，无功补偿容量：

QC=P(tanφ1-tanφ2)

(1)

其中，QC为无功补偿容量,kvar；P为设备组的计算有功功率，kW；tanφ1为补偿前用电设备自然功率因数正切值;tanφ2为补偿后用电设备功率因数正切值。

式中计算有功功率和补偿后功率因数正切值(按补偿后功率因数0.95确定)都容易确定。补偿前功率因数需要根据用电设备组各负荷的自然功率因数及运行需要系数计算确定。在无功补偿时，通常以30 kvar电容器为一个基本单位，因此计算值需要以30 kvar为倍数取整后投入运行。如计算值为312 kvar，向上取整后取值330 kvar，实际投入11个30 kvar电容器。

运用EXCEL计算公式：QC′=30×roundup(QC/30,0)可得出取整后的补偿量。

roundup为向上取整函数。

4 变压器高、低压侧视在功率

QC′的投入又进一步影响变压器低压侧无功功率总量，从而影响变压器低压侧视在功率。

Q1=0.95Q0-QC′

(2)

(3)

其中，Q0为设备组补偿前无功功率；Q1为设备组补偿后无功功率;QC′为向上取整后的实际补偿功率;S为变压器低压侧视在功率。

式中取设备组有功率同时系数0.85，设备组无功功率同时系数为0.95。

根据运行工况不同，S值计算结果有所不同。

换算至变压器高压侧：

PG=P+0.01S

(4)

QG=Q1+nS

(5)

当S≤630 kVA时，n=0.05；

当S≥630 kVA时，n=0.07。

其中，PG为变压器高压侧有功功率,kW；QG为变压器高压侧无功功率,kvar。

其中，0.01S和nS分别为变压器有功功率损耗和无功功率损耗。

由此可以得出变压器高压侧视在功率。

5 变压器容量

通常单台变压器容量不宜大于1 250 kVA。预装式变电所变压器，单台容量不宜大于800 kVA。

根据对变压器负荷率的要求，有以下计算：

SR=S/0.85

(6)

其中，SR为变压器额定容量；变压器负荷率：85%。

变压器容量整定后，进一步影响负荷率值，通常小于85%。

6 示例

A小区有5幢住宅，1座换热站，1座地下车库，建筑概况如表1所示。

根据地块及供电半径的要求，A小区设4个变配电室，1号居民变配电室、1号公建变配电室、2号居民变配电室、2号公建变配电室。其布置及供电范围如图1所示。

以2号变配电室计算为例，计算如下：

公建负荷计算：

公建用电负荷包括：A5号，A6号住宅楼公建、地下车库3号，4号配电室、生活水泵房。

1)主供正常/平时工况：

平时运行负荷包括：正常照明P1、弱电机房P2、生活水泵P3、

水暖表间潜污泵P4、应急照明P5、消防电梯P6、消防控制室P7、车库潜污泵P8、车库风机(消防兼平时使用)P9。其中,P4,P8,P9为非常用负荷，计算时可适当降低需要系数。

经计算，主供正常平时工况：P=429.6 kW，Q=288.4 kvar，cosΦ1=0.83，补偿至0.95补偿量150 kvar，变压器低压侧视在功率Sd=385.66 kVA，变压器高压侧视在功率Sd=395.9 kVA。

公建变压器取500 kVA，变压器负载率η1=SG/SR=395.9/500=79.18%。

表1 A小区主要经济技术指标

2)主供正常/火灾工况：

火灾时考虑一幢住宅着火或车库内一个防火分区着火，火灾运行负荷包括：着火楼座应急照明、消防电梯、消防风机、电梯潜污泵、弱电机房。非着火楼座保持正常运行。

设地下车库某分区着火，则该分区与相邻分区消防负荷启动，切除非消防负荷。楼座保持正常运行。

经计算，主供正常火灾时工况：P=394.2 kW，Q=285.3 kvar，cosΦ1=0.81，补偿至0.95补偿量150 kvar，变压器低压侧视在功率Sd=356.29 kVA，变压器高压侧视在功率Sd=366.0 kVA。

变压器负载率：η2=SG/SR=366/500=73.2%。

7 结语

根据负荷分类，无功功率动态补偿机制，合理计算，可有效降低项目用电申请量，保证供电可靠性，节约投资成本。限于水平及篇幅，文中有不足之处欢迎同行指正批评。