住宅小区用电负荷计算方法及供电优化配置研究

2021-09-26刘侠

光源与照明 2021年1期

刘侠

江苏中电科电力设计院有限公司，江苏南京 210000

0 引言

供电配置作为住宅小区的基础性配套设施具有十分关键的作用，安全、可靠、智能的用电是影响住宅小区居民生活质量的重要因素。随着小区用电量的增长，供电企业应该深入和细致地了解小区供电的差异性需求，对住宅小区的供电设计要结合小区区域特点，因地制宜地制订合理的设计方案，同时考虑绿化节能技术，进一步优化小区供电设计方案，从而保障住宅小区供电设计的合理性。

1 住宅小区供电优化配置的意义

目前，我国住宅小区配套电力设备设施建设存在运行损耗偏大等现象，因此需要通过优化供电配置，深入和细致地了解小区供电的差异性需求，从而完善当前配电建设中存在的不足，以此节约电力资源，为实现可持续发展奠定坚实的基础。住宅项目配电设施现按国家标准及规范建设，已基本实现“一户一表”，达到供电配置的科学性与合理性标准，降低了配电设施建设及管理与维护工作的难度[1-2]。

住宅小区供电的合理优化配置需要坚持统一规划设计，在满足住宅客户用电需求的基础上，完成相关电缆沟、配电用房等土建工程配套建设，并重视供电配电的合理配置和划分问题，提高对住宅小区住户的供电能力。当前，电力企业必须转变管理思想和理念，以减少电能消耗和浪费为优化配置的目标，在此基础上做好住宅小区用电负荷测算，合理配置小区的供配电系统，保证小区供电配置的合理性。同时，供电系统的合理性将直接影响区域电能供给，随着当前住宅建筑规模的不断扩大，区域内用户量不断增多，区域内的用电量也逐渐提高[3]，因此优化供电配置意义重大。但企业不能盲目扩大电力工程的规模，需要根据当前区域的实际情况优化配置体系，进而准确计算小区用电负荷，保证区域内供电优化配置满足小区的实际需求。

2 住宅小区供电的用电负荷计算方法

2.1 单位指标法

单位指标法可以用于计算家庭用电负荷，在实际应用中需要按照其居住面积进行分类，以不同的户内建筑面积为标准，确定不同住宅用户的电指标。在单位指标法的实际应用过程中，也需要结合住宅小区人员结构等情况进行具体计算，以免计算得出的信息出现错误，为住宅小区供电埋下安全隐患。户建筑面积以R表示，住宅负荷需用情况如表1所示。

表1 住宅负荷需用情况表

居住区用电容量负荷计算按以下原则确定。

（1）居住区用电容量负荷控制十分重要，在建设中需要根据实际情况进行配置。例如，R＞200，需要将其设置为基本配置容量80 kW，并装设大功率用电设备；151≤R≤200，可以根据建设区域情况及电气量以每户16 kW进行配置，提高居民的用电安全度；120≤R≤150，可以按照每户15 kW进行配置，满足居民的日常用电需求；建筑面积R＜120，此类住宅内部的电缆线路较少，因此可以按照每户8 kW进行配置。在实际建设过程中，不同类型的住宅的基本配置也需要结合实际需求反复确认，以免出现危险。

（2）公共服务设施需要结合图纸及建筑需求反复确认电容量，如按负荷密度估算，需要根据要求计算设备容量，对于在计算中出现设备容量不明确的情况，可以按照100 W/m2进行计算；如在商业综合楼的地下车库，电容量可以按照100 W/m2进行计算；如是大型商业会所或综合超市等，需要根据其内部的电气配置进行优化计算，可将其设置为150 W/m2，避免公共服务设施出现问题。

2.2 需用系数法

需用系数法可以应用在住宅小区的公共用电部分负荷计算中，公共用电包括楼道照明、楼梯照明、小区内外部照明、电梯、公共用电、电气用电、消防系统用电、小区景观用电等，需要仔细统计并计算用电等负荷。在用电负荷计算过程中，需要按照建筑物电气设计有关规范，并结合有关资料计算各类实际应用设备的功率，以此实现用电配置优化。在配置优化的过程中需要注意电梯及消防系统属于特殊用电负荷，需要单独考虑这两者。通常情况下，除这两者外，公共区域的用电量都可以按照8 kW考虑，但由于消防及电梯负荷存在一定的特殊性，需要根据小区的规模及配置进行选择，即根据实际情况单独计算，以免出现用电负荷偏差。

居住区住宅及低压供电的公共服务设施用电负荷配置系数需要不小于0.5，并按变压器容量的配置系数计算公式计算：

3 当前住宅小区供电配置的主要问题

当前我国部分小区供电配置仍然存在问题，主要表现在供电系统负荷分级、数据统计及电能质量方面。（1）供电系统负荷未能分级。供电系统的运行负荷分为多个级别，如一级负荷的消防系统用电负荷、应急照明系统用电负荷、生活水泵用电负荷等；二级负荷则包括送风机、消防楼梯、电梯等；三级负荷则为住宅小区居民的日常家庭用电及其他用电。这种分级方式较为细化，但部分住宅小区未能分级，造成供电不合理配置的问题。（2）负荷信息数据统计不完善。数据统计是住宅小区供电配置最主要的问题，各类用电信息数据代表着住宅小区的用电情况，但在优化配置的过程中，部分单位未能做好深入的分析和研究，因此无从划分供电系统运行负荷，导致数据出现了无差异性对待，进而出现分级不匹配的问题。（3）电能质量问题。电能质量是供电配置优化中的重点内容，如配置不合理将会导致运行负荷变大，正弦波形出现偏离，最终影响供电系统的安全性和稳定性。检修人员在优化中必须综合分析影响要素，避免加重电能质量问题，防止供电配置不合理的问题出现。

4 住宅小区优化供电配置的策略

4.1 优化电源进线设计

在住宅小区供电合理优化配置的过程中，首要关注的就是电源进线优化，其不仅能减少电能消耗，还能为后续配置的优化奠定基础。优化电源进线设计可以提高住宅小区用电的可靠性，减少能源消耗。

4.2 合理配置配电设备

（1）居住区一般采用开关站、配电室供配电设施形式供电。（2）配电室应设置在负荷中心，减小供电半径，降低压降损耗，提高供电质量。（3）配电室内应采用节能环保变压器。（4）需要优化和完善开关站内开关柜，可以采用铠装绝缘金属封闭开关设备，要求具备“五防”闭锁功能，保证供电可靠和用电安全。（5）低压开关柜采用抽出式或固定分隔式结构的成套开关柜，方便维护和检修。（6）配电房内配置低压无功补偿装置，应采用智能型免维护无功自动补偿装置，保证电网系统稳定，提高供电质量。（7）配电房内低压设备需要设置安全警报，以提高小区供电的安全性和稳定性。（8）电缆采用埋地方式敷设，不影响小区景观和绿化，能保证用电安全。

在小区供电设计过程中，合理优化设计方案、合理配置配电设施，不仅可以减少小区供电投资，还可以节约能源，保证小区供电安全、可靠，提高供电质量。

4.3 有效提高电能质量

电能质量对优化配置十分重要，在实际优化过程中通常会采取以下几项措施保证电能质量。（1）选择铜芯电缆，根据不同楼层、住宅建筑的用电量，将电压降限制在5%以下。（2）将单相设备均匀分布于三相配电系统中，提供相应所需的电力能源，以此降低供电系统运行负荷。（3）空调机组、水泵等采用专线，消防系统、电梯系统需要与配电回路分开，以提高供电的合理性。

4.4 注重运行负荷分级

电力企业要降低供电系统的运行负荷，做好运行负荷的等级划分，在优化配置的过程中详细了解用电量信息，通过信息数据推算供电系统的负荷数据，以此优化处理配电，提高负荷数据运算的精准性。同时，应对负荷的分级工作做到精细化，根据供电合理配置的相关工作要求和部署，着重关注用电量差异性，避免出现电系统发生负荷分级错误的问题。在此基础上，需细化到不同楼层和建筑物的不同区域中，以此进一步提升供电配置的合理性。