某民用住宅小区10/0.4kV配电系统设计

2022-05-24李金和高纯斌

吉林工程技术师范学院学报 2022年1期

关键词：住宅小区用电容量

李金和,高纯斌

(吉林工程技术师范学院，吉林长春 130052)

本设计的对象是安徽省某居住小区。小区由23栋二类高层住宅楼、1栋幼儿园、地下车库以及配套用房(物业用房、社区居委会用房、社区卫生服务站、未成年活动中心、养老院用房、地面开闭所、设备用房等)组成。

1 高低压变配电系统的设计

1.1 负荷分级与负荷计算

依据国家现行的有关规范以及结合地方标准的要求。将从供电可靠性的要求以及中断供电对人身安全和经济损失来确定普通负荷等级，将不同建筑物划分为三个等级。但在平常工程设计中，很多电气设计师往往忽视了消防负荷分级，依据《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版)10.1条对消防负荷等级划分，确保消防负荷不与普通负荷的等级混淆。结合本小区的实际状况，本小区均为二类高层住宅建筑，地下车库为I类汽车库。

负荷计算作为选择导线截面、开关设备及变压器容量的基础，通过了负荷计算后对导线、开关和变压器等电气设备进行合理的匹配，满足末端设备时刻处于额定状态下工作，从而保障电气系统安全、稳定运行。因此，负荷计算的成败将对设备的选型和经济有着重要意义。

本文将依据国家现行的有关规范以及结合地方标准的要求，将这些规范的数据进行合理的对比，由于该标准严于国家规范，在本设计中将按严格的数据来作为设计依据，则每套住宅的用电负荷见表1。

表1 每套住宅用电负荷和电能表的选择

对于小区内一些配套用房的用电负荷，应按中标厂家实际的用电设备来计算。但是往往在设计时，设备厂家几乎都是最后确定的，所以我们只能采用单位指标法对配套公建进行负荷计算。配套公建的用电指标见表2。

表2 配套公建的用电指标

1.2 变压器的容量和数量

高层住宅小区用电负荷大，小区变压器的分配不均造成有的地方过载运行，影响小区内居民的生活质量。因此，合理地选择和分配变压器的额定容量、数量、运行方式和变压器的型号，以及预留有一定的富余容量以方便日后新增加的用电设备在经济上有重要意义的。

本设计依据当地供电部门要求对变压器容量进行选择，住宅部分配置系数采用0.6，负载率采用85%；配套公建配置系数采用0.7，负载率采用95%进行计算，计算变压器容量如公式1所示。

(1)

式中 Sjs—变压器所需容量，kVA；

Pn—变压器供电的住宅部分有功功率之和，kW；

Kp—配置系数；

K1—变压器负载率。

由上述计算方法可知，该小区公变电房变压器的计算所需总容量为11325kVA。分别用10台容量为800 kVA的变压器和6台容量为630 kVA的变压器进行供电。

1.3 10kV系统

由上述的负荷等级可知。结合本小区的实际状况采用电缆+开闭所+配电房的供电方式，本小区由市政引来2路不同变电站10kV电源进入小区地块内。本小区内设置10kV开闭站，负责对本小区10kV电源的分配。电源分别接入小区中心开闭所I、II段母线，母线之间设置有联络。为了保障一、二级用电负荷用电。公变电房10kV电源由中心开闭所I段母线和II段母线引接，形成环网供电方式，公变电房8座共设4个小环。1#专变电房、2#专变电房、3#专变电房，则10kV电源由中心开闭所两段母线分别接入电房两组高压进线柜内，以保证小区配套设施(二级负荷)具备双电源。

2 建筑物防雷与接地系统的设计

当前，我国城市化进程的步伐越来越快，所建建筑楼层越来越高，同时人们的生活水平也不断上升，小区内不断引进各种电气设备与智能化设备越来越丰富，这将增加电气系统复杂性。系统在运行过程中可能伴随故障的发生，一旦有故障发生而造成了一些不必要的损失。因此，依据国家现行的规范，结合本住宅小区所处的年平均雷暴日以及建筑物属性，来确定小区内建筑物的防雷级别，则对防雷与接地系统的安全设计。

2.1 建筑物防雷类别

为了更合理设置防雷措施接地形式，先对建筑物所处的环境以及建筑物的高度、规模来判断，雷电可能产生的风险以及可能产生的损坏进行全面评估。住宅小区防雷设计将按照建筑物的重要性以及发生雷电事故的可能性和后果的严重性，把建筑物防雷等级分为三类。建筑物年预计雷击次数计算如公式2所示。

N=k×Ng×Ae

(2)

式中：N—建筑物年预计雷击次数(次/a)；

k—校正系数；

Ng—建筑物所处地区雷击大地的平均密度(次/km2/a)；

Ae—与建筑物截收相同雷击大地的年平均密度(km2)；

其中：Ng=0.1Td，Td为当地年平均雷暴日Ae=[LW+2(L+W)√D+πD]×10^(-6)。D为建筑物每边扩大宽度，当建筑物的高度不超100m时，D=√(H(200-H))；L、W、H分别为建筑物的长、宽、高。

结合上述计算方法，以本住宅小区的5#楼为例进行年雷击计算，计算结果如表3所示。依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010可知，该5#楼属于第三类防雷建筑。剩余建筑物的计算方法相似，经计算本小区所有单体建筑物均属于第三类防雷建筑物。

表3 年雷击计算表

2.2 建筑物防雷措施

对于雷击的防范，将采取的措施是使用厚度为12mm镀锌圆钢做避雷带，并沿屋面易受雷击的部位进行明敷设置，将屋面的避雷带形成不大于20m×20m或24m×16m的网格。避雷带的支持卡高度为100mm，且在水平和转角处分别设置长度为1000mm、500mm的支架固定在女儿墙上或现浇的混凝土支座上。引下线将利用建筑物柱内的两根不小于Ø16mm主钢筋作为防雷引下线，且引下线上端与避雷带必须可靠焊接，下端经接地电阻测试卡与接地装置可靠焊接。对于接地系统将利用基础圈梁内最外层对角两根大于Ø12mm主钢筋可靠焊接连作为建筑物接地装置，接地电阻应小于1欧姆，这样才能迅速地疏散雷电流。如接地电阻达不到要求，可沿基础四周敷设一圈Ø40x4镀锌扁钢埋深0.8m与接地可靠焊接。

在小区中存在电磁脉冲是不可避免的事情，为减少电磁脉冲对电子器件的破坏，则我们将总配电柜、分配电柜、设备机房配电箱、特殊重要电子设备的配电线路，根据雷电流水平和设备耐压水平装设相应浪涌保护器(SPD)等级进行保护。

3 消防电气设计应用与分析

在所有类型的灾难中，火灾是人类可以控制和避免的灾难，也是发生频率最多灾害之一。现今，高层住宅的特点是人员聚集广、各种类型的电气和电子设备多、用电量大等，容易发生火灾。一旦发生火灾将造成人员疏散困难和火灾连贯性高等现象，这将对本小区产生不必要的经济损失和人身安全。

在建筑物发生火灾时任意一个火灾探测器感应浓烟或者高温后，再与手动报警按钮的动作后发生“与”关系，将信息传送到消防控制中心，值班人员通过消防控制室图形显示装置得知火灾发生的部位，确定发生火灾无误，若发生火灾将由值班人员下达指令，通过自动或手动方式启动消防装置实现灾情控制，并拨打火灾电话通知消防队救援。在火灾发生后火灾自动报警系统会发出报警声光信号同时广播播报火灾状况，第一时间让火灾发生区和非发生区域的居民及时疏散；同时消防人员通过使用消防栓后，按下消火栓按钮，信号发送到消防控制中心，触发消防联动启动消火栓泵工作。若在某个火灾区域设有喷淋系统时，发生火灾后达到预定的温度会引破喷头，喷淋管道内部的水流发生较快的流量时，水流指示器感应到水压不平衡后及时发出信号通过消防联动启动喷淋稳压泵，当稳压泵供应不足时，再次联动喷淋水泵启动工作。然而在火灾区域通过消防联动启动相关部位的消防风机以及防火阀等，且这些部件的动作信号要反馈至消防控制室中心。从而降低烟气和火势的蔓延速度；启动消防应急照明和疏散指示，为人员疏散提供安全疏散路径；将非消防电源切断，电梯不能作为疏散通道使用，非消防电梯自动平层，由于消防人员身穿承重的灭火装备，消防电梯仅为消防人员及时到达火灾区域，快速对火灾进行及时扑灭。待火灾信号解除后，均自动或手动恢复正常供电。