大型超高层住宅小区供配电设计

2022-04-26史俊峰

江苏建材 2022年2期

史俊峰

（沈阳永昌盛房产开发有限公司，辽宁沈阳 110000）

0 引言

随着经济水平的发展，各类城市的大型住宅小区逐渐增多，其对供配电的要求也越来越高，但由于部分设计的工作人员接触到的新工艺和技术并不高，有些地方的设计还不够完善，因此，本文结合实际情况，对大型超高层住宅小区的供配电设计进行了系统的研究，意义重大。

1 用电负荷分析计算

目前，住宅小区用电容量依照2018 年的配电规范以及计算依据进行计算可知：住宅面积小于60 m2每户4 kW，住宅面积60～90 m2，每户6 kW，住宅面积90～120 m2每户8 kW，住宅面积120～150 m2每户10 kW，住宅面积150 m2以上每户12 kW，别墅的耗电量需要依照客户的需求单独进行计算。新建住宅公共工程项目中使用的电气设备，必须按实际装机容量计算，办公用房按照建筑面积100 w/m2计算，如果某大型社区内设有学校、商场和酒店，用电负荷要依据其设计要求确定，要求不明的按照100～180 w/m2进行估算。

2 供配电方案设计

2.1 小区接入电源供电设计

住宅供电和配电设施的外接电源线和电缆，必须符合城市建设规划，并上报政府。社区确定每个用电用户的总负荷和负荷性质后，建设单位应尽快向当地电力经营单位报告正式用电申请。对于大型的住宅楼，在对整个工程进行可行性研究时，应该向当地的相关电力部门提出意见，如果就近没有已经投入建成使用的大型供电变电站，项目进行可行性研究需要的同时，还应当综合考虑在规划中所预留的区域内作为供电变电站位置，预留好整个小区内配电系统的建造渠道，做好整个小区内的配电系统设计方案及其他的供配电系统设施使用房的布局，与新建住宅相关的房屋规划设计应与实际情况保持同步，否则，由于附近地区没有一个变电站或者是一个变压器容量不够，这些地区的电网很有可能无法跟上当地的发展。接到客户的申请后，供电单位必须根据自己的电网实际情况制定具体的供电策略[1]。

设计单位应当按照电力公司下发的《高压供电方案通报》进行设计，该通报应明确主电源、备用电源、变压器容量、防护设备、测量方法等内容，同时明晰线路的路径、架空线路建设或电力电缆规划的方案。

2.2 小区供电接线方式设计

2.2.1 小区内部建设配电网的一般要求

应当根据当地小区实际的使用情况，进行内部配电网的建设，确定内部是否采用欧式箱变作为供电，还是采用配电室内部作为电源，确定内部总配电室的建设场地，以及环网柜或者是环网柜作为配电连接的方式。欧式箱变还是用配电房进行供电必须由工程建设单位将其建设指导意见汇报给相关的供电公司(主要负责项目完工后运营和维修的单位)进行协商后才能够确定，多层式的居民应当考虑选择欧式箱变较为合适，小型的高层住宅比较适合使用配电房进行供电。而且在配电室和欧式箱变应尽量靠近中低压电缆井(单元口)的位置，减少了投资和对压力的损失。

2.2.2 高压供电方式

住宅区的高压供电由开关、配电站提供，多层建筑小区需要经过一个分支箱、环网柜进行链接，采用欧式箱变方法来进行高压供电，有多楼层和更高级的小区则可以同时结合两种房屋建造的方式。多层住宅小区通常使用箱式变电站，依照小区中每栋建筑物的负载要求，要求一栋或多栋建筑物必须共用一个箱式变电站，容量不应超过630 kVA，选择位置时应考虑最短的低压电缆和投资以及对环境的影响最小。小区内与学校、商场、宾馆需要配备容量不超过2 000 kVA 的变压器，可从开关站和配电站出10 kV 专线供电，如果可靠性的要求较高，可以使用来自不同母线的专用电源线相互备用，如果超过2 000 kVA 的，则需要另向供电企业单位申请确定供电方式[2]。

2.2.3 低压供电方式

低压线路的长度不应超过250 m，高层住宅低压电缆要保证安全、美观、易于布线，同时使用预分支电缆，以减少低压接线盒占地面积。

2.2.4 接线形式设计

小型开关站一般可以选择使用单母线接线，中大型开关一般采用单母线分段接线,需要在路上安装一台母联开关，在路上装有两台或两台以上供输送机和一个配电站时，应该考虑选择一台采用0.4 千伏母联开关，低压进线开关和一台母联开关之间需要先安装一台电气闭锁装置(即采用电气连锁或者机械连接)，确保较低压的进线开关和母联的进线开关之间不得同时相互接地，以便于确保所有公共建筑物设备的可靠和安全地供电，确保低压的进线开关和母联的开关之间不能同时接地，以便于保证所有公共建筑设备的可靠和安全供电。对于一级负载，除了采用双电源方式供电，还要求其配备独立的应急电源，一级负载在运行过程中应根据现场情况考虑是否多点或者集中地设置一个应急准备备用的柴油风力发电机组，以确保发生电网事故时消防部门可以应急用电。

2.3 配电设计

2.3.1 选择配电房位置

配电房间、箱房变压器、电缆沟等小区的配电装置均应当被纳入居民小区所要求的总体规划，并与小区内的其他配套管线共同统筹规划。小区的配电屋通常位于建筑地面的一楼或二楼，但是不应该与人们所居住的房屋相邻。如果条件限制必须在地下，请不要将其放置在最底层以防止潮湿，同时，必须采取措施防止下雨时地下水流入地下，地下室也需要做好防水，要安装一台带有空气渗透浓缩器和抽出水所需要使用的设备，为了能够防止地下室由于温度过大影响到设备绝缘，需在配电间里安装一台空调设备进行除湿。对于地下有一层楼高的中低层住宅，建议尽量使用地上配电室或者使用欧式箱变进行供电，目的主要是为了防止地下街道中的雨水直接进入配电室。如果需要将其建造在地下，此时地面高度应适当提升，并且要采取防水、排气、防潮、透明和通风等措施。不要将建筑物内部积水处正下方或周围放置配电室，对于安装在主楼的配电设备需要无油设备并选择干式变压器[3]。

2.3.2 配电自动化

对于配网自动化规划区内新建的住宅区高压配电网，应考虑提前填好通信电缆的配管孔，并确保配网自动化设备的安装场所，以减少损坏。

2.3.3 线路走廊选择

小区电力能源提供计划确定后，项目组必须将电力电缆和线路报到当地的规划建设管理部门批准，并申请“建筑许可证”。施工现场的建设工程必须按照批准的规划完成，小区电力电缆的敷设必须与水、气、低压网络相协调。

2.3.4 低压配电线路的保护

低压配电线路的保护依据《电气住宅综合体设计法》JGJ 242—2011 第6.3 和8.4 节。项目中可以使用NSX 塑壳断路器来保护导线主配电盘，防止线路发生短路或者过载，因而能够在线路发生短路或者过载时电流受到损坏之前暂时中断。在消防回路中,如果突然停电所造成比其他电荷超载更严重的损失，那么该断路器对其他电荷的超载保护就会被动地作用到警报信号上而不会被切断。家用配电盒还安装了一个短路及过载保护开关，可以同时进行分离相线和中间线。同时,家用配电盒还特别设有自愈过压和欠压两种保护设置，防止直接或间接接触电流产生电击，工作电流为30 mA。除了短路、过载、缺相和欠压保护外，剩余电流保护装置还用于风扇、电机、水泵和电梯等家用电器作为接地故障上的防护。动力设备的剩余电流动作保护装置主要用于电流流经漏电流装置引起的火灾，电流大小为100 mA。

2.3.5 低压备用应急电源的设置

为确保超高层建筑停电后的安全和居民生活的便利，消防设备、电梯、家用水泵均配备柴油发电机作为应急电源。柴油发电机可安装在地下停车场一层左右两台专用变压器之间，作为二级应急电源的后备分配器，并与二级应急电源分配器相连。柴油涡轮增压发电机房一般应在一侧或两侧靠着外墙，机房旁边的车库顶部要有一个吊装嘴，方便设备的运输，并做好进出、通风、排烟。由于这种柴油涡轮增压发电机功率可以超过500 kW，而且柴油发电机功率超过500 kW 运行噪音比较大，为方便员工的工作和维护，需要特设配电调度室。

2.4 设备选型

2.4.1 高压设备选型

外环网单元接SF6 或真空断路器，内环网单元接间隔型开关柜，环网电源采用负荷开关，馈线使用断路器或者负荷开关，安全变压器单元在输出侧使用断路器和熔断器的组合，它们之间有出线间隔，如果间隔连接的变压器功率超过1 250 kVA，则需要断路器和断电保护。变压器设置可采用如下方案：配电室和箱式变电站内变压器必须至少使用13 型油浸式全密封低损耗变压器，住房楼内部选择10 型或更多低损耗干式变压器，大多使用Dyn11 的线路连接方式。干式变压器外壳的安全性和防护级别不应低于IP2X，变压器内部外壳的安全性和防护级别也不应低于IP3X，干式变压器必须配备温控器、风扇等，可远程调节过热报警。

2.4.2 低压设备选型

低压开关柜选择底部进风、顶部出风的伸缩式散热器模式，也即抽屉式开关柜，其防护等级至少为IP31。母线额定电流为2 000 A、2 500 A，额定短时电流至少为每秒钟65 kA。低压输入线路和分段装有电控断路器，短路时分段电流至少为65 kA，塑料外壳真空开关用于输出线路，额定的短路分段电流不小于50 kA。

2.4.3 电缆型号选择

10 kV 电缆通常使用三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。电缆的铠装接地电线与屏蔽接地电线分开，铠装接地电缆的截面积至少为10 mm2，屏蔽接地电缆的截面积至少为25 mm2，十千伏的标定电压为8.7/15 kV。低压配电线路，从一个配电房的低压输送机出线到每栋建筑物中的各个家庭和单元的家用电量表间。标定的电压范围为0.6 V/1 kV，进出变电站和配电所的供输电缆必须采用耐火材料。