浅谈居住区供配电系统设计

浅谈居住区供配电系统设计

孙国成

【摘要】随着我国经济水平的提高，建筑行业迅速发展起来，建筑供配电的设计，是建筑电气设计的重要组成部分，合理与否将决定其最终成果的优劣。本文结合工程实际，主要对居住区供配电系统设计进行探讨。

【关键词】建筑电气；供配电系统；设计

1前言

近几年来，随着城市建设的发展，中大型住宅小区的数量越来越多，同时由于人们生活水平的提高，也对住宅设计提出了更高的要求。为了规范及提高设计质量，国家制定出版了一系列住宅设计的相关规范，如《住宅设计规范》GB50096-2011，《住宅电气设计规范》JGJ242-2011，同时供电部门如广东电力公司下发了《广东省高层建筑及小区供用电管理暂行规定》、《10kV及以下业扩受电工程典型设计》等行业标准。本文以某居住区的供配电系统设计为例，结合上述设计规范及行业标准，按照相应的设计思路，谈谈个人设计体会。

2建筑概况

该居住区总建筑面积约30万m2，属于大中型综合性居住区。建筑类型主要有：一二类高层住宅、配套商业服务性网点、地下停车库、会所、幼儿园、小学等。根据供电部门的相关要求及用电负荷计算，本区内共设置2个10kV高压开关房和14个变配电室，其中住宅公用变配电房10个，专用变配电房4个。

具体设置见表1：

3供配电系统

对建筑电气设计而言，供配电系统设计是其核心内容，设计初期需确定其设计方案。

3.1设计一般性原则

（1）按照用电负荷性质、容量、结合当地供电条件及供电部门的技术要求确定系统方案。（2）系统设计应确保供电安全可靠、经济合理；系统架构简单明确、便于管理维护。

3.2用电负荷等级

明确供电电源的电压等级及拟采用的供电方案。小区北区按一路10KV高压电源设计，同时按照供电局的要求，需要设置柴油发电机组作为一级负荷的应急电源。

3.3负荷计算

负荷计算是选择电器设备，开关元器件及电缆电线等的依据，并用于计算电压压降和功率损耗；也可作为电能消耗及无功功率补偿的计算依据。住宅建筑的负荷计算一般采用单位指标法和需要系数法相结合。对于民用建筑，由于单相负荷偏多，在进行负荷计算时应注意单相负荷的计算方法。

3.4无功补偿

民用建筑由于感性负载的存在，如电动机、变压器等设备，造成了供配电系统的功率因数小于1。而功率因数的大小是衡量供电设备的输出效率高低的重要参数，较低的功率因数不仅降低了电气设备有效的输出，同时增大变压器和配电线路中的无功损耗。为减少供电线路的无功损耗，提高设备的利用率，必须采取加装并联电容器装置进行无功补偿的措施：（1）10kV及以下供配电系统的无功补偿宜低压侧补偿，且补偿后的功率因数不宜低于0.9；（2）无功补偿应根据就地平衡的原则进行配置，以分散就地补偿为主，采用分散就地补偿和集中补偿相结合的方式。变压器容量在100kVA及以上的配变电所，必须进行无功补偿。其中室内变电站和预装箱式变电站宜采取动态无功补偿装置。（3）无功补偿宜采用动态补偿方式。

4配变电所

4.1选址

配变电所的位置涉及到建筑平面的确定，在设计初期即需提供。设置的主要原则：（1）尽量靠近负荷中心；（2）考虑进出管线敷设、大型设备运输方便；（3）不应设在卫生间、厨房或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所贴邻。如果贴邻，相邻隔墙应做无渗漏、无结露等防水处理；（4）配变电所可设置在建筑物的地下层，但不宜设置在最底层。配变电所设置在建筑物地下层时，需有保证电房正常工作环境的相关措施；（5）配变电所宜按供电半径集中设置，当供电负荷较大，供电半径较长时，也可分散设置，尽量减少配变电所数量。

4.2实际设计中应考虑的问题

小区北区地下为两层，按照供电局的要求，公用变配电房可以设置在地下一层，所以本项目公用及专用配变电所均设置在地下一层。在实际设计中还要注意以下问题：（1）考虑设置在用电负荷中心处；并要满足供电半径的要求，低压柜至低压用户进线处距离不宜大于200m；（2）地下室的用途一般为车库，层高不高，为满足电房高度要求、合理利用地下室空间，减少土建造价，配变电所尽量在高层住宅投影范围内，靠外墙侧设置，也便于电缆进出管线的敷设；（3）若高层住宅首层为住户，配变电所上空设置双层楼板，尽量减少对首层住户影响，同时也避免住宅卫生间直接设置在配变电所上方。

5变压器及高、低压电器的选择

5.1高压配电柜

按照供电局的要求，住宅变压器的容量为1000KVA及以下，10KV高压开关房、公用变配电房多采用高压环网柜。由于高压环网柜采用负荷开关及熔断器组作为保护装置，一般采用手动操作、不需另设直流操作电源，它与手车式高压柜相比，具有柜体尺寸小、占用地方少，操作简单、经济实用等优点。当变压器容量大于1000KVA时，为保证供配电系统的安全可靠性，高压柜选用中置式手车柜，手车柜内配套真空断路器，其操作机构一般为直流操作，需另外设置直流屏。

5.2变压器

（1）在民用建筑中，单相用电设备、非线性设备较多，配电变压器宜选用D，ynll接线组别的节能型变压器，用以抑制谐波电流、提高单相接地故障灵敏性。短路阻抗:容量在630KVA以下，Uk=4%；容量在630kvA及以上：油变，Uk=4.5%；干变，Uk=6%；（2）设置在主体建筑内的变压器，按建筑防火要求，选用干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘变压器。同时变压器可设置强迫风冷措施，以满足短时过载运行要求；（3）变压器容量及台数的选择应满足供电可靠，管理维护简单、运行经济的要求。小区公用变压器容量的选择需满足当地供电部门的要求，具体可参见《广东省高层建筑及小区供用电管理暂行规定》。

5.3低压配电柜

（1）低压配电柜分为抽屉式及固定式，常用型号如GGD,GCK,GCS,MNS等，柜体母线的额定电流值要与与配套的变压器容量匹配；（2）变配电室的低压配电柜因为进线电流很大（几千安），变压器低压侧至低压进线柜一般采用封闭式母线或母线槽以上进线方式安装，而配电柜出线既可采用下出线，也可上出线形式，根据工程实际情况选择。

5.4电容补偿柜

（1）电容补偿柜的型式与低压配电柜相同，其电容器选择干式电容器；（2）随着开关电源、变频设备、整流器等非线性设备在民用建筑的大量应用，导致供电系统的谐波含量随之增大，用于无功补偿的电容器对谐波具有放大作用，谐波电流的叠加效应会减少电容器的使用寿命，所以当电容器回路的高次谐波超过规范要求后，应考虑加装串联电抗器。

6土建、设备专业的要求

6.1对土建专业的要求

（1）位置：变配电室在其供电半径的范围，尽可能设置在负荷中心，同时结合小区的总图规划，协调好其他专业的相关要求；（2）向结构专业提供变配电房的电气布置平面，变压器、高低压开关柜的设备重量，以及在结构楼板上预留洞口尺寸；3）电房高度的要求根据《民规》要求，室内配电装置距离顶板高度一般不小于0.8m，距梁底不小于0.6m。计算变配电室高度时，电房梁高按0.8m考虑，柜体含基础槽钢按2.3m，考虑上出线时柜顶的桥架占用空间为0.6m（电缆弯曲半径），那么电房的层高应大于3.7m。高压环网柜柜型只设下出线，高压房一般设电缆沟，若受土建条件限制，不能设电缆沟时，就要考虑将高压环网柜柜体局部垫高，留出柜体下方的空间作为电缆沟。

6.2设备的运输通道要求

变配电室位于地下室时，设备运输通道一般利用车库的车行道，车行道范围外的设备通道要求按净高不小于2.5m，宽度不小于2.0m，并且满足设备荷载，主要是变压器重量的要求。

6.3对暖通专业的要求

设在地下室的变配电室由于通风、散热条件较差，需要暖通专业配合设计，满足电气设备运行环境的要求，但通风管道不得设置在室内配电装置的正上方。

6.4变配电室其他相关设计

（1）照明设计。照明灯具一般布置在操作及维护通道上方，避开室内配电装置及电缆桥架的正上方设置，且与高、低压配电柜的水平距离应大于0.5m，安装距地2.5m~2.7m；（2）接地设计。设置在建筑物内的变配电室按总等电位联结设计，设总等电位联结端子箱(MEB)，其系统接地与保护接地共用接地装置。

7结束语

随着科技技术的进步，人们生活水平的提高，用电设备层出不穷，这对电气设计提出了新的要求，也指引电气设计新的发展方向。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[Z].中国建筑工业出版社,2008.

[2]住房和城乡建设部工程质量安全监管司.中国建筑标准设计研究院2009JSCS全国民用建筑工程设计技术措施——电气[Z].中国计划出版社,2009.

[3]中国南方电网有限责任公司10kV及以下业扩受电工程技术导则[Z].中国南方电网,2014.

作者简介：孙国成，男，1988.08.08，蒙古族，籍贯内蒙古通辽市，本科，从事建筑电气