住宅小区供电系统设计

住宅小区供电系统设计1、引言社会经济的快速发展使人们对居住条件的要求越来越高，各式各样的住宅小区层出 不穷,在了解了小区的位置、环境、交通及户型等外观卮人们开始更加注重供配电等内 在条件的质量。因此，安全可靠、技术先进、经济合理的小区供配电系统显得日趋重要。 住宅小区供电方案设计质量直接影响小区可靠用电、节能运行。对新建住宅小区供电方 案进行研究分析,在常规方案基础上对10kV电源进线方案、配电变压器配置及布点、低 压配电网进行优化设计，提高了供电可靠率，降低了变压器损耗。近几年，全国各地新建 住宅小区发展迅速，新建住宅小区以其优美、舒适的居住环境深受广大居民青睐。但是， 住宅小区配套电力设施建设由于标准不统一、供电方案不规范等原因，使小区用电可靠 性不高、设备运行损耗偏大等问题，在全国各地均有不同程度体现，这影响和谐、节约 型社会的构建。在保障住宅小区居民今后用电需求增长前提下，如何提高供电可靠性，降低配电运 行损耗，需对供电方案进行深入分析研究。本文从提高小区供电可靠性、提高能效利用 水平的思路出发，对住宅小区电力建设供电方案进行优化设计。2、小区的供电2.1负荷等级按我国现有的有关规范规定，凡多层住宅用电均按三级负荷供电，而小区的配套设 施如面积较大或带有空调系统的会所、商铺及地下停车库等则应根据建筑防火设计规 范(GBJ 16-87)、火灾自动报警系统设计规范(GB 50116-98)、汽车库、修车库、 停车场设计防火规范(GB 50057-97)设置相应的消防设施，且上述消防设备应按二级 负荷供电。为小区服务的保安系统、远程集中收费系统、电视、信息网络系统的负荷等 级不应低于二级，即宜由二回线供电或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路专用10 kV架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回路架空线供电。当采用电缆线路时 应采用二根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受百分之百的二级负荷。对末端消 防设备应采用单独的供电回路，并当发生火灾而切断生活用电时，应仍能保证消防用电， 其配电设备应有明显标志。2.2配电房（箱式变电站）的设置配电房由配电室和变压器室组成，高、低压进出线均采用电缆并敷设于电缆沟或电 缆保护管内。配电房宜靠近用电负荷中心设置。从小区物业管理方面考虑，小区变配电 所应设置在小区会所或专用管理用房内。从小区的建筑特点方面考虑，即住宅群、楼栋 之间间距较大，分布分散。可在小区中心会所设高压总配电房，分区、分片设低压配电 房。当条件不允许时亦可设置户外箱式变电站，但应注意对小区整体环境的影响和电力 变压器躁声对小区住户的影响1。如果一些住宅小区公用面积较小，也可以采用预装式变电站（箱式变压器），这样可 以节约用电，但投资比前者大些。2.3高压供电型式杆上变压器形式已逐渐被淘汰，住宅小区户外宜采用带负荷开关的箱式变压器和环 网开关柜，低压侧宜采用电缆线路供电，增加供电的可靠性。2.4电能计量电能计量装置应按中华人民共和国电力法、电力供应与使用条例有关规定进 行设计、安装，高层建筑及小区住宅的用电，按一户一表安装电能计量装置，多层建筑 电能表应在首层集中安装，高层建筑电能表宜35层集中安装。在有条件时宜将住宅用 电和其它用电分别独立设置供电变压器，并采取高压总计量，这样可减少供电部门电费 收取的工作量。2.5无功补偿小区配电网无功补偿应采用就地平衡方式，可采用分散补偿和集中补偿相结合的方 式，分散补偿在用户低压侧装设自动投切电容器，集中补偿在配电变压器的低压侧安装。2.6保护装置配变容量在800 kVA及以上的油浸式变压器的高压侧应采用断路器开关柜，应装设 电流速断、过负荷、温度、瓦斯、低压零序等保护。配变容量在800 kVA以下的油浸式 变压器的高压侧可采用高压负荷开关一熔断器组合电器作为保护。配变容量在1.25 MVA 及以上的干式变压器的高压侧应采用断路器开关柜，容量在1.25 MVA以下的干式变压 器可采用高压负荷开关一熔断器组合电器作为保护。低压配电线路，应装设短路保护、 过负荷保护和接地故障保护，作用于切断供电电源或发出报警信号。用户用电负荷的确 定，根据配网技术导则的要求，负荷计算标准。依据人们的生活习惯，可能同时使用的 电器设备有：灯具300W、音响600 W、冰箱200W、空调2500W、微波炉或电饭煲1800W、 电视机400W、饮水机（台式制冷）100W、抽油烟机200W、洗衣机200W，其它未知设备 （我们假定一个“功率因子”）500W，根据所列设备容量可知，一般单户住宅的设备容 量约为7kW，对于高级公寓和别墅的容量应根据情况适当增加，宜取810kW。根据人们 生活水平的现状，该容量在10年内不会突破。如果偶尔遇到过大的负荷，只要切除一 部分用电设备就可以了，况且该种情况并不多见。单元低压配电干线的敷设 住宅电气 线路的敷设几乎要求暗敷。多层住宅小区一般以单元式、一梯二户设计且多为砖混构成， 而现代住宅电气系统多、线路复杂，如照明线路、有线电视线路、电话线路、安防系统 等等，因此在进行干线设计时应充分利用楼梯间的有效空间，且强、弱电缆线路宜在楼 梯间两侧分开设置，并与建筑、结构专业密切配合。必要时还可以采取一定的土建技术 措施如局部墙体增厚抹灰层或局部梁、柱采取加固措施。接地及安全，住宅供电应采用 TT、TN-C-S或TN-S接地方式，但同一低压网不允许采用两种运行系统。TN系统在有些 情况下，如线路较长、导线截面较小的情况下，接地故障电流也随之减小，过电流保护 电器常常不能满足切断故障回路的时间要求，因此必需采用剩余电流动作保护器和专用 PE线作接地故障保护。TT接地系统的电源端中性点直接接地，用电设备金属外壳用保 护接地线（PE线）接至与电源接地点无关的接地极。TT系统正常运行时，用电设备金 属外壳电位为零。但与TN系统相比，TT系统故障回路阻抗大，故障电流小，过电流保 护更难以满足动作灵敏度的要求。在TT系统内每栋住宅楼有其各自分开的接地线和PE 线，所以外部危险故障电压不会沿着PE线进入建筑引起电击事故。住宅楼应采用二级等电位保护，整栋住宅楼的总等电位联结，即在建筑物内应将下 列导电体作总等电位联结，电气装置接地极的接地干线；建筑物内的水管、煤气管、采 暖和空调管道等金属管道；建筑物金属构件等导电体，并接至进入建筑物处的总等电位 端子箱。3、供电设计随着人民生活水平的提高，居民家用电器的种类和数量也迅速增加，使生活用电量 增长较快，以前住宅电气设计的容量选择及布线等方法已不能适应当前的实际情况，因 此有必要就当前住宅小区的电气设计提出一些新的看法。3.1供电可靠性方面旧的住宅小区供电方式一般都在附近10kV变压器台低压侧直接引电源至小区，而 且一个变压器台所带的负荷也比较大，大多数变压器台同时供应几个小区和一些零散的 住宅群的生活用电，造成变压器台经常过载，在夏季用电高峰期更加严重，经常造成10kV 线路过载跳闸，甚至有时造成变压器过载烧坏。另外，人们对供电可靠性（这里指停电 时间）要求也不断提高。因此，我们对新建住宅小区的供电方式应该有所改变2。在保障住宅小区居民今后用电需求增长前提下，如何提高供电可靠性，降低配电运 行损耗，需对供电方案进行深入分析研究。从提高小区供电可靠性、提高能效利用水平 的思路出发，对住宅小区电力建设供电方案进行优化设计，并在小区电力建设实践中应 用，取得明显效果。新建住宅小区供电方案包括10kV电源进线、配电变压器配置及布点、低压配电网 设计三大部分。供电方案优化设计应在配电设施布置与小区整体规划协调的基础上，在 满足小区居民20年负荷发展需求前提下，本着安全、经济、适度超前的原则，提高小 区供电可靠性，降低运行损耗。3.1.1 10kV电源进线方案优化住宅小区外部10kV配电线路应根据当地城市规划或配网规划选用电缆或架空方式 供电；对住宅小区内具有高层建筑电梯等一级负荷的，应用双电源方式供电；小区内部 使用电缆线路，宜采用开闭所（环网柜）和配电所方式实行环网供电。常规方案：选用一路10kV电源进线引入。优化方案：在具有一二级负荷或400户以上的小区，采用两路10kV电源引入设计； 400户以下、规模较小且无一二级用电负荷的小区，可采用一路10kV电源进线设计。通过优化10kV电源进线方案，可达到如下效果：由于住宅小区两路10kV电源进线，提高了小区用电可靠性。是在今后用电负荷发 展中，随着10kV线路负荷的增长、变化，可根据两条线路负载情况，调节小区用电至 负荷较低线路，降低10kV线路损耗，实现降损节能。缺点是两路10kV电源进线相对一路10kV电源进线投资有所加大。3.1.2配电变压器配置及布点优化配电变压器配置首先要对配电变压器容量进行测算。参考安徽、福建、江苏、上海 等地测算标准，居民每户负荷测算在612kW，其中沿海发达省份单户配备容量略大于 内地省份。在测算时应充分考虑到今后小区用电需求，配电变压器总体配备容量较大，而小区 居民用电35年内负荷率很低，相当一段时期内变压器“大马拉小车”，空载损耗大， 造成能源的浪费。以湘潭地区2004年建设的“金侨世纪花园”高档住宅小区为例，其 负荷容量当时测算标准为“90m2以下每户4.4kW，90m2以上每户8.8kW配置，配电变压 器容量测算取同时率系数0.7”，现入住率80%左右。经对该小区2007年用电负荷实 测，小区配电变压器在夏季用电高峰期最高负载率在0.45,平常只有0.2左右，小区配 变普遍处于“大马拉小车”状态。常规方案：依据负荷测算标准预测总体负荷，按变压器每台500kVA容量测算变压 器台数，单台变压器辐射供电，低压不联络。优化方案：考虑小区用电设施建设中电缆线路埋设后难以改变，电缆按满负荷配置； 考虑配电变压器多放置在配电房、箱式变电站内，一旦变电容量不足易于调换，在实践 中适当缩小容量配置，实现低压联络。即在测算负荷基础上，电缆按满容量配备；配电 变压器按单台配电变压器容量630kVA、500kVA进行初步设计，最终设计保持变压器台 数不变，将容量下降一个档次配置（例如630kVA配变调换为500kVA配电变压器）；一 个配电室（箱式变电站）配置两台变压器，实现低压互联。方案优化实施效果明显，一是配电变压器容量降低，减少了小区电力建设投资，开 发商满意；二是通过一个配电室（箱式变电站）配置两台变压器，减少了配电变压器占 地面积，美化了小区环境；三是在通过对两台配电变压器实行低压联络，做到“负荷较 低运行一台、负荷较高运行两台”的灵活用电方式，变压器利用率提高，空载损耗下降， 给供电公司带来直接经济效益；四是提高了供电可靠性，当其中一台配电变压器损坏、 检修时，可考虑用一台配电变压器暂代两台配电变压器的居民负荷，缩短了停电时间。配电变压器的技术要求：箱式变电站供电可节省建筑面积、节约投资、安装方便、无人值班。小区是采用箱 变的环网供电方式较为合理。开关站加箱变的环网供电方式。开关站为双电源单母线分 段系统，两个供电环网起止于两段母线上。平时，联络开关断开运行，当一个电源故障 时，联络开关闭合，另一电源带全部负荷运行。此种供电方式，兼有双回路供电与环网 供电的优点，大大提高了供电的可靠性，而投资却低于双回路幅射型供电。箱式变电站的过电流保护要求：箱式变电站高压受电设备采用高压负荷开关串接熔断器的环网柜。此种环网柜，用 负荷开关投切电路和隔离故障点，用熔断器完成短路保护功能。此种环网柜能在10ms 之内迅速切除故障，此时线路和设备所承受的故障电流远未达到故障电流峰值，故对于 供电线路和设备无须进行短路电流校验。如何合理选配负荷开关、熔断器与变压器的参 数，将是涉及到能否发挥熔断器和负荷开关的使用，以及提高组合电器技术经济指标的 重要问题。箱式变电站的过电压保护要求：作为站内变压器和其它高压受电设备的过电压（雷电波或操作过电压）保护，箱变 内应设避雷器。因10kV阀型避雷器FZ、FS系列工频放电电压有效值为26kV 31kV。氧 化锌避雷器（MOA）的标称电压为19. 5kV 21kV，对于10kV油浸变压器绝缘通常是按35kV工频耐压Imin。因此，阀型避雷器和MOA都能有效地进行保护。若采用环氧树脂 干式变压器时，由于其绝缘是按28kVX频耐压1min，显然只有选用MOA作为过电压保 护才是合理的。箱式变电站开环点要求：环网在运行中，通常在某点用负荷开关断开网络形成两个独立的链状树干式供电系 统，此断开点称开环点。开环点分为正常开环点和故障开环点。开环点的设置能保证单 电源网络两端断路器不会同时断开（提高供电的可靠性）。双电源网络，因两路电源电 压的数值和相位不可能完全一致，闭环运行将引起环流，增加供电线路能耗，故环网供 电系统一般都是开环运行。选择开环点应使断口两端电压的数值和相位相差最小。具体 实现此原则最通常的方法是：首先假设环网为闭环运行，通过计算找出由两端电源供电 的变电所，求出功率分界点的位置，此功率分界点即为环网的正常开环点。如果出现有 功功率与无功功率分界点不一致时，多因在高压线路中的电压损耗主要是由无功功率所 引起，故此时应选择无功功率分界点作为正常开环点。一般功率分界点不会恰好落在某两个变电所之间。因此，只能通过计算，选择两端 累计功率差值较小的点作为正常开环点。当然，在实际运行中，若发现实际运行功率与 设备功率之间有差异，就应将正常开环点的位置加以调整，使环网运行于最佳状态。为了防止误操作形成闭环，在环网柜中设有闭锁装置。由物业管理人员负责控制， 禁止其它人员随意操作。3.1.3低压配电网设计优化该部分设计较为简单，要求新建居住小区低压供电半径不应超过250m；居住区内公 共用电设备总容量在250kW或变压器容量在160kVA以下者采用低压方式供电，超此容 量，原则上按高压供电方式；实施一户一表等3。常规方案：在符合基本要求的同时，满足正常人工抄表功能即可。优化方案：考虑配网自动化发展，预留配网自动化通讯管孔、配网自动化设备装设 位置及通讯线路位置。即居住小区内设置配电变压器，装设配电信息综合采集装置；集 中表箱装设远程抄表装置，包括具有通讯接口的电能表、数据采集终端等，配网自动化 系统与居住小区供配电设施同步建设投运。3.2变压器容量和台数的选择要确定合适的变压器容量和台数也是件困难的事情。容量选择大了，台数选择多了 将造成浪费；而相反，则造成变压器的过载，供电可靠性和安全性又得不到保证。那么， 怎样才能做到选择合理？下面以一个实例来探讨这个问题。假设有一个小区有20幢8层楼房，每幢楼有2个单元，每个单元每层有2套住户，即 该小区共有住户640户，每套住宅面积从90150m2不等。下面用两种方法来确定该小 区的总用电量。3.2.1单位住户负荷预测法根据资料统计，我国住宅电气设计每户计算负荷大概为：近期每户4kW，远期每户 为10kW。则该住宅小区总负荷P为：P 近期二4kW/户 X640 户=2560kWP 远期二10kW/户 X640 户=6400kW3.2.2单位面积法根据资料介绍的经验值，我国住宅电气设计住户的单位面积计算负荷大概为：近期 每m2为35W，远期每m2为90W。由于该小区各户的面积不等，为方便计算，这里取每 套住宅面积为120m2作为平均值，则该住宅小区总负荷P为：P 近期二35W/m2 X 120m2/户 X 640 户=2688kWP 远期二90W/m2X120m2/户 X640 户=6912kW根据以上两种计算方法得出的结果，现取P近期为2600kW，为6500kW。由于住宅 小区内居民的作息时间不同，而取同时系数为0.4,则折算后该住宅小区的总负荷P 为：P近期=2600X0.4=1040kWP远期=6500X0.4=2600kW考虑到变压器的经济运行及功率因数，取变压器最佳负荷率k为0.85，功率因数 cos6为0.75，则变压器容量S应为：S=P /(kcos6)S 近期二1040/ (0.85X0.75) =1631kVAS 远期二2600/ (0.85X0.75) =4078kVA通过以上计算，加上考虑该小区总面积较大，因而在区内2个地方各建一座配电房， 每座配电房各供10幢楼房，近期选用2台1000kVA变压器，每座配电房各立1台，这 样可以满足近期及近若干年负荷的增加，而远期再各增加1台1000kVA变压器就可以满 足本小区居民的用电。3.3住宅进户线及室内电气设计为保证用电安全，住宅小区内应采用TN-C-S，TN-S或TT系统；住户进户线必 须采用三线制进线，即引至住户的电源线必须有火线、中性线和保护地线。根据GB50096 -1999住宅设计规范中当前线路必须采用符合安全和防火要求的敷设方式配线， 导线应采用铜芯导线，每套住宅进户线截面不应小于10mm2。因此，目前引至住户的电 源线采用3根10mm2的铜芯导线，有条件或大面积的住户采用3根16mm2的铜芯导线， 以后随着住户负荷的增长再考虑更换截面积更大的导线。进户线大多是明敷设的，以后更换难度不高，费用也较低，而大部分住宅室内导线 则是暗敷设，以后要更换难度较大，费用也较高，同时又影响美观。因此室内电气线路 设计不能片面强调节约，而应该有一定的超前意识。我们可以借鉴国外经验并结合我国 实际来合理设计室内住宅的电气线路。每套住宅电气线路的分支数不应少于5回；空调 电源、插座电源和照明电源应分路设计；厨房及卫生间的插座电源宜设独立回路；空调 电源回路导线截面积不应小于4mm2,其它回路不应小于2.5mm2。室内插座设计与室内 电气线路设计一样要有超前意识，应考虑未来发展的需要，宜一次性安装完毕。要做到 每间房、厅4面墙至少有一个插座，但客厅应适当增加插座数量。室内电气设计的其它方面，如应有过载、过流和漏电保护等其它方面的内容在许多 地方的论文有介绍，这里就不再赘述。总之，住宅室内电气设计应有超前意识，宜一次 性投资，这样才能避免以后因更换导线或增加插座而产生麻烦、美观等问题，同时能够 增大电气安全和防火安全系数。4、电力监控在小区供配电设计中的应用4.1电力监控系统的设计及应用现有电力网络中设备的运行状态是由设备本身的工作指令来实现的，而与电网运行 状态无关，此为被动配电网络；当设备的运行不仅由本身的工作指令来实现，还要由配 电网络在自我诊断后，再根据电网能力，负荷重要性，发出设备运行指令，按负荷重要 性等级顺序控制运行时为主动配电网络。把一个被动配电网络转变为主动配电网络：要 合理地进行电力负荷分配；要把负荷按其重要性分为儿个等级（相对的动态的概念）； 要使电力网有“自诊断”能力；要有负荷的控制和调节功能4。4.1.1正常工作状态首先要使系统工作合理，负荷分配合理：充分地消峰填谷；充分利用变压器的过负 荷能力；充分地采用各种技术措施节能。储能。4.1.2发生电力故障状态（如双路电源一路停电，某台变压器发生 故障等）智能系统经过监测。分析，判断，确保一级负荷，有效的控制二，三级负荷。4.2电力监控系统特点系统软、硬件全部模块化，硬件全部智能化。软、硬件设计选择工业级标准，可靠 性非常高。整个系统的ICU （智能控制终端）、RTU （远程智能通讯控制器）全部由16位微机 组成，这样的集散型监控系统，速度快，实时性好，同机种通讯可靠。ICU自带CPU，采集周期短，实时性强，系统冗余度高，通讯帧数少，可大大减少 通讯误码率。各系统都是独立工作，互不干扰，实现了控制的硬件系统模块化，采用总线方式可 节省缆线和工程费用。各子系统实现了模块化，进一步提高整个系统的安全及可靠性。系统可带电插拔，维护、检修更加方便。4.3系统构成控制中心安装的设备：操作台内有主控机、显示器、打印机、键盘、备用电源、抗干扰电源、UPS、接线 端子、报警设备等。操作台上有电源开关、遥控开关、遥控按钮、模拟盘电源、开、关 指示灯面板等。本楼控制主机可在楼内值班室，总控制室在变电所内。传感器信号通过总线传至本 楼控制主机及总控制主机。对电量进行遥测、遥信、遥控。现场数据采集和控制设备为ICU，电流变送器，电压变送器等传感器将信号送至ICU， ICU通过RTU与ZTK（智能通讯卡）相连，实现数据的双向传送ICU通过设在配电系统 内的接触器来实现预定程序中对电源的控制。每套系统可容纳1024个ICU，使系统有极高的可扩展性。4.4系统设置范围为保证整个小区供电数据采集的一致性。控制的灵活性及负荷的高可调性，宜在每 个单体建筑内装设电力监控系统。4.4.1技术实施方面1. 本系统在单体建筑的功能a. 监视整个大楼照明、空调及动力的电流模拟量及开关量状态，并与以计录，便于 对整个小区负荷予以统计、分析。b. 控制层照明与层空调配电箱间的互投：楼内公寓的照明和空调采用1，600A封闭毋线供电，每一根封闭母线均负责楼内一 半的照明和空调。当一条封闭母线或进线电源等发生故障或检修时，为保证住户用电的可靠性就需将 一条封闭母线的照明负荷投切至另一条封闭母线。由负荷计算表可看出，另一条封闭母 线不可能承担起全楼照明和空调的供电任务。此时便可由本系统先将楼内空调负荷切 除，然后再将照明负荷投切至正常之封闭母线，然后依据电力监控系统所测算的数值， 有计划的将空调负荷重新投入。当非故障状态电力不足时，切除部分空调负荷以保证整个大楼的用电安全，同时 避免过负荷对上级变电所出线开关乃至变压器的影响。空调负荷投，切时，可采用循环 投、切的方式，避免用户长时间无法使用空调。以保证用户居住的舒适性。当以上几类情况中供电系统恢复正常时，再由电力监控系统控制，将负荷恢复到正 常供电方式，即保证供电可靠性及提高供电等级，也减小了物业管理部门的工作强度。空调负荷的投，切，均由设在层照明与层空调配电箱内的接触器来实现，这就保证 了事故面的减小、系统可调性的提高及操作的灵活性。2. 本系统在变电所的功能a. 根据厂家提供的技术参数，变压器本身在有强迫风冷的情况下，输出容量可提高 40%50%。因此在以电力监控系统的调节作为可靠保证的情况下，可充分利用变压器 的过负荷能力。当一台变压器电源发生故障或检修时，为保证住户用电的可靠性就需将一台变压器 的负荷投切至另一台变压。在充分利用变压器的过负荷能力的前提下，电力监控系统对 所测得数据进行分析判断，如变压器间互投将可能造成正常变压器过负荷及更大的事故 面，便切除部分非重要负荷：如非消防的风机，水泵；如尚不能满足要求，视情况再由 楼内电力监控系统将楼内的部分空调负荷切除。然后再将照明负荷投切至正常变压器， 并依据电力监控系统所测算的数值，有计划的将空调负荷重新投入。变压器的保护只有二级，即过流和速断保护，其功能为负荷达至断路器的这两个整 定值时，断路器切断电源，由此会造成非预见性停电及较大事故面，给用户带来极大不 便。5当采用本系统后，通过监测元件可测算负荷趋势，在事故发生前采用有效调控 手段（如以上步骤）予以避免。当供电系统恢复正常时，再由电力监控系统控制，将负荷恢复到正常供电方式。b. 在小区建设初期，由于有可靠的调控手段作为保证，可有依据的降低变压器报装 容量，节约大量初投资。相应带来变电所面积减小，设备投资减少等优点。3. 变压器增容可行报告当一台变压器发生故障时，另一台变压器就要承担起它的负荷，若无可靠的调控手 段作为保证（例如非重要负荷出线开关增设欠压脱扣装置），在最不利的情况下需投入的 负荷2,000A，单台变压器总负荷电流3,500A，有可能出现正常变压器过负荷跳闸的可 能。如在各单体建筑内层空调配电箱增设欠压脱舞装置，也只能切除故障变压器中的空 调负荷，在最不利的情况下单台变压器总负荷电流2,000A。若再切除正常变压器中的 空调负荷会给楼内配电系统带来很多的麻烦，增加系统的复杂程度6。若仍利用变压器的过负荷能力，在没有自动控制系统的情况下，需有人实时观测负 荷参数，然后判断需采取的措施。一会造成值班人员的工作量较大，二可能会因人的因 素产、生供电事故。4. 就单体建筑楼内来说当一条封闭母线或进线电源发生故障或检修时，为保证住户用电的可靠性就需将一 条 封闭母线的照明负荷投切至另一条封闭母线。若按一条封闭母线承担起全楼照明和一半空调的供电来设计，即事故母线空调负荷 切除，而正常母线空调负荷仍保留。由以上数据可看出，楼内封闭母线及出线开关均需 加大。若不增大则需增设欠压脱扣或由继电器和接触器来实现；若按一条封闭母线承担 起全楼照明，而空调全部切除，则只能由继电器和接触器来实现。在层空调配电箱增设 欠压脱扣装置，空调负荷切除后需由物业管理部门手动复位；层照明配电箱与层空调配 电箱间由继电器和接触器来实现的互投，相对于电力监控系统来说过于复杂，且会造成 投入运行后故障率高，维护量大，无法保护一定前提下用户的可靠用电。4.4.2经济方面的比较（不考虑现已设计完毕的配电系统造价，只 含变压器报装及由此而产生的设备改动费用）。若采用变压器增容的方式，变压器容量最小需按6，400KVA报装（最大需按8,000KVA报装）总应交贴费76,800,000元。单体建筑内需在现有配电系统投资的基础上增加大约5% 10%。变电所内也需在现有基础上相应增加大约为10% 15%的投资。由以上数据可说明，仅贴费一项，使用电力监控系统的方案便比最小的变压器增容 方案，节约880,000元。而整个工程变电所和楼内的节约大约在1,500,000元，其费效 比是不言而喻的。由以上阐述可以得出结论，在本小区内使用电力监控系统的投入，占小区总电气设 备投资的3%-4%，占小区变压器增容投资的30%-40%。这比变压器增容更加节约， 更加可靠，并减少变压器低负载运行的可能性。在运行于后还可以节约运行费用，降低 变电所管理人员的工作强度，提高管理的自动化程度。因本工程的性质为公寓，甲方主要以提高居民用电负荷等级，保证供电可靠性 为目的，而电力监控系统所具有的节能、储能等特点，在此次甲方未提出要求，考虑到 如增加以上功能会增加部分投资，故此次电力监控系统并未涉及。若能采取电力监控系 统节能、储能等设计，在后期的运行过程中其节能效益也是相当可观的7。5、湘潭湘银房产开发湖湘公园小区供电设计湘潭湘银房地产开发有限责任公司目前正在开发建设湖湘公园北侧GT031地块小区项目。为保证该工程的配套用电工程能按时送电，并满足用户对用电可靠性、电能质量 等方面的要求，同时实现最优化、最经济的供电方案。根据其实际情况和客户的要求对 其一、二、三期工程外部供电系统及一期工程内部供电作一个详细的用电规划论证，并 根据其终期建设规模作一个初步规划。5.1负荷预测根据用户提供的资料，小区主要负荷是生活照明用电和部分商业用电。（1）负荷计算标准：负荷密度：K =50W/m2（住宅）、70W/m2（商业）、50W/m2（办公）30W/m2（文教）、80W/m2（写 1字楼）、15kW/台（电梯）、10W/m2（道路及绿地）、10W/m2（地下建筑）户与户同时率：=0.5（住宅）、0.6（商业）、0.4（办公）、0.4（文教）、0.6（写字楼）、0.8 （电梯）、0.5 （道路及绿地）、0.3 （地下建筑）栋与栋同时率：K=0.83配变负荷率：K=80%4功率因数：K=0.95（2）负荷计算：每栋楼负荷计算：W=%XK2XSs为建筑面积。1 2根据计算，小区内一期工程每栋建筑物的负荷测算结果见表1。表1序号建筑名称建筑面积（m2）电梯用电负荷（kW）负荷性质备注11#111202302住宅22#111212302住宅33#55872164住宅44#146643403住宅55#99602273住宅66#94122259住宅77#55872164住宅88#141183389住宅99#55872164住宅1010#99582273住宅1111#55872164住宅1212#99582273住宅1313#55872164住宅1414#99582273住宅1515#55872164住宅1616#99582273住宅1717#111202302住宅1818#111202302住宅1919#166803453住宅2020#55802164住宅2121#141183389住宅2222#55802164住宅2323#130683366住宅2424#141183389住宅2525#94122259住宅2626#166803453住宅27车库A110003328车库B274068329商业建筑796033430会所物业用房8491731道路及绿地29708100总计7812根据以上计算，小区一期负荷为7812千瓦，考虑0.8同时率的情况下，一期负荷为6250 千瓦。5.2小区内部分区供电的确定5.2. 1小区一期内部分区供电方案根据低压供电半径不超过150m的原则和小区负荷分布特点，将小区划分为15个供 电区域(一区五区)。一区：商业2、地下车库A、1#楼所需变压器容量：S = W XK3/(K4XK5)=502X0.8 /(0.8X0.9)=558故应选择630kVA的箱变。二区：2#楼、17#楼东侧单元(按17#楼1/2面积)及道路绿地(K4XK5)=553X0.8 /(0.8X0.9)=614所需变压器容量：S = WXK3/ 故应选择630kVA的箱变。三区：3#楼和4#楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=567X0.8 /(0.8X0.9)=630 故应选择630kVA的箱变。四区：11#、13#、15# 楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=492X0.8 /(0.8X0.9)=547 故应选择630kVA的箱变。五区：5#楼和6#楼所需变压器容量：S = WXK /(K XK )=532X0.8 /(0.8X0.9)=591345故应选择630kVA的箱变。六区：7#楼、商业、9#楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=495X0.8 /(0.8X0.9)=550 故应选择630kVA的箱变。七区：8#楼和24#楼东侧单元(按24#楼1/3面积)所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=519X0.8/(0.8X0.9)=577 故应选择630kVA的箱变。八区：10#楼和12#楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=546X0.8 /(0.8X0.9)=607 故应选择630kVA的箱变。九区：14#楼和16#楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=546X0.8 /(0.8X0.9)=607 故应选择630kVA的箱变。十区：18#楼、17#楼西侧单元(按17#楼1 /2面积)及会所、物业用房 所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=470X0.8 /(0.8X0.9)=522 故应选择630kVA的箱变。十一区：19#楼和车库B所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=536X0.8 /(0.8X0.9)=596 故应选择630kVA的箱变。十二区：20#楼和21#楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=553X0.8 /(0.8X0.9)=615 故应选择630kVA的箱变。十三区：22#楼和23#楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=530X0.8 /(0.8X0.9)=589 故应选择630kVA的箱变。十四区：25#楼和24#楼西侧两个单元(按24#楼2/3面积)所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=518X0.8/(0.8X0.9)=576 故应选择630kVA的箱变。十五区：26#楼所需变压器容量：S = WXK3/(K4XK5)=453X0.8 /(0.8X0.9)=503 故应选择630kVA的箱变。小区一期工程内电梯共计59台，考虑每栋电梯0.8的同时率后负荷约708千瓦。 结合小区内应急照明、消防部分负荷，总计按1600千瓦考虑，综合考虑由3台630千 伏安变压器供电作备用。(仅为测算数据，具体根据用户实际报装容量在设计阶段进行 调整)8。小区一期工程中各供电区域的供电情况见表2：表2序号区号测算最大负荷(kW)配变容量 (kVA)供电性质1一区558630公变2二区614630公变3三区630630公变4四区547630公变5五区591630公变6六区550630公变7七区577630公变8八区607630公变9九区607630公变10十区522630公变11十一区596630公变12十二区615630公变13十三区58963014十四区57663015十五区503630合计86829450另外双电源部分16003X630专变注：一期工程双电源部分的三台箱变和远期一起施工。5.2.2小区远期内部分区供电方案该小区二期、三期本次不进行内部规划。5.3高压供电部分规划设计5.3.1电源点选择目前，该小区周边110千伏变电站主要有110千伏野鸭坡变和110千伏菊花塘变， 其主变容量分别为2X31.5兆伏安、1X31.5兆伏安，该两个变电站均是湘潭河东城区 的主力电源点，两站2004年最高负荷分别为25.2兆瓦、18兆瓦，2005年最高负荷分 别为29.4兆瓦、20兆瓦，2006年最高负荷分别为26.67兆瓦、22.6兆瓦。随着湘潭城市中心区的逐步建成，110千伏野鸭坡变供电区域负荷发展较快，06年 配网调走部分负荷后，最高负荷仍已达到26.67兆瓦，考虑功率因数，单台主变已经满 载，已从一定程度上降低了城市中心区周边供电的可靠性；同时，野鸭坡变是作为湘潭 城市中心区的主力110kV供电电源点考虑的，在容量上必须有所预留，以保证该站对 “N-1”准则的满足；再者，该小区所处位置不在野鸭坡变的供电范围。因此，小区的 供电电源点不能选择110千伏野鸭坡变电站9。而110千伏菊花塘变电站目前为单台主变供电，主变已经达到经济运行状态，就现 状而言，仍允许接入部分负荷，但不能接入较大的负荷，因此，为保证菊花塘变供电区 域负荷的增长，湘潭电业局正在进行菊花塘变的扩建工作，该工程将在07年底竣工， 以满足周边区域用电需要。同时，该小区所处位置在菊花塘变的供电范围内，变电站扩 建后在时间上也能够满足该小区终期用电的要求。因此，该小区的供电电源点能够选择 110千伏菊花塘变电站。鉴于上述情况，从变电站“ N-1”准则的满足、电网的供电可靠性出发并结合城市 规划、城市配电网规划以及该小区的负荷测算情况，近期，该小区的供电电源点只能考 虑自110千伏菊花塘变电站引入。由于远期规划建设宝塔变，该小区正好位于宝塔变供电区域内，所以，待宝塔变建 设后，此部分负荷必须转到宝塔变，因此，该小区远期的供电电源点是宝塔变，110kV 菊花塘变引入电源将做为备用电源。因此产生的相关费用由用户负责。5.3.2 10kV外部供电方案根据负荷预测，再考虑0.8的同时率后，该小区的一期工程的最大负荷已达到 6250kW，其周围的10kV公用线路不可能承担如此大的负荷。根据城市电力网规划设 计导则的要求，只能通过新建10千伏线路进行供电。同时根据城市规划的总体要求， 在城市主干道新建线路必须采用电缆模式。对于新建主干电缆线路，主线采用YJV22-3 X400铜芯电缆，其允许载流量482A。考 虑到其允许载流量是按土壤温度15C、土壤热阻系数为120热欧姆/厘米的理想条件确 定的，另外，电缆穿管敷设的方式下，多根电缆的间距和电缆在排管中位置均会影响其 载流量。影响因素较为复杂，在此考虑以上情况将其实际允许载流量适当取小，取一个 0.81的修正系数，即只能按482X0.81=390.42 （安）考虑其实际允许载流量。则YJV 22 -3X400 电缆实际最大允许负荷为：P = IXUX0.9X 1.732=390.42X 10.5X0.9X 1.732=6390 千瓦。经上述分析，该小区一期工程必须从110kV菊花唐变电站出1回YJV22-3X400电 缆专线才能满足供电要求。待220kV宝塔变建成后，该小区一期、二期、三期工程都由 宝塔变进行供电，而菊花塘的线路做为备用电源。线路从菊花塘变电站出线后，沿东泗路东侧敷设至岚园路后穿岚园路，再沿岚园路 南侧、河东大道南侧敷设至宝塔路口处，再沿宝塔路敷设至湖湘北路，沿着湖湘北路敷 设之小区门口，经分支箱对小区各供电区域进行供电，电缆线路长度共计4.4km。5.3.3 10kV内部供电方案为了缩小低压供电半径，提高供电能力，小区内部不推荐采用集中供电的小区配电 室供电方式，采用多台变压器就地供电方式。根据小区环境以及用户要求，采用箱式变供电方式。安装位置上配变应设在用电负 荷中心，考虑在架空层或者绿化带上采用箱变形式接近负荷中心就地布置，配变设计、 建筑以及配变安装条件应符合供电及防火规范10。5.4低压供电部分规划设计为了美化小区环境，高低压均采用电缆供电，电缆采用管道敷设方式，管道采用C-PVC管。每隔50m设置一个电缆检修井。小区内高低接线方式和标准0.4kKV低压部分按放射式和树干式供电。楼内电能表 箱和电缆分支箱采用预埋。根据原国家电力公司关于新建居民住宅供电设施收费及管理的意见和湖南省电 力公司城镇一户一表改造试行办法中规定：新建居民住宅应实行一户一表抄表到户的方 式进行管理，以保障供用电的安全，规范电费收费行为。小区住宅楼应实行一户一表， 由电业局直接抄表收费管理。每个住宅楼单元门采用三相四线制供电。楼外低压电缆箱至楼内电能表电源箱采用 4X25平方毫米截面的VV电缆，电缆入户采用敷管保护，保护管采用直径35毫米的PVC 管或镀锌管。居民住宅楼均按一户一表设计，多层住宅宜以单元为单位，安装集中电能 表箱。电能表箱宜安装在一楼、二楼或者一二楼之间的公共楼梯间。每户电能表采用单 相5 （20） A或10 （40） A的长寿命电能表，超标准住宅楼按建筑面积折合容量配装相 应容量电能表。多层住宅楼应考虑设公用楼道照明电能表。大面积的复式住宅可考虑采 用三相四线供电。由于该小区住宅楼集中，负荷密度大，应考虑安装集中抄表系统。5.5设备选择5.5.1电缆进线截面选择使用条件：为了确定所选用电缆是否适用，需要以下使用条件方面的资料，并应参阅讨论其中 大部分使用条件的有关IEC标准。运行条件：a）系统额定电压。b）三相系统的最高电压。c）雷电过电压。d）系统频率。e）系统的接地方式以及当中性点非有效接地系统（包括中性点不接地和经消弧线圈 接地）单相接地故障时的最长允许持续时间和每年总的故障时间。f）如选用电缆终端时应给出环境条件：一电缆终端安装地点海拔超过1000m时的海拔高度；一户内或户外安装；一预计是否有严重的大气污染；一电缆与变压器、断路器、电动机等设备连接时所采用的绝缘和设计的安全净距。 例如应规定安全净距离和周围的绝缘。最大额定电流：1）持续运行最大额定电流；2）周期运行最大额定电流；3）事故紧急运行或过负荷运行时最大额定电流。注:确定导体规格时为考虑周期负荷则必须要有负荷曲线。h）相间或相对地短路时预期流过的对称和不对称的短路电流。1）短路电流最大持续时间。j）电缆线路压降。安装要求：地下敷设：a）安装条件的详细情况（如直埋、排管敷设等），用以确定金属套的组成、恺装（如 需要时）的型式和外护套的型式，如防腐、阻燃或防白蚁。b）埋设深度。c）沿电缆线路的土壤种类（即沙土、戮土、填土）及其热阻系数，且需说明上述资料 是实测还是假设值。d）在埋设深度上土壤的最高、最低和平均温度。e）附近带负荷的其他电缆或其他热源的详情。f）电缆沟、排管或管线的长度，若有工井则包括工井之间的距离。9）排管或管道的数量、内径和构成材料。h）排管或管道之间的距离。11导线截面的确定，应按照最大负荷电流安全系数法和发展规划确定。该小区一期工 程主供电源负荷预测数据合计为6250千瓦，功率因数取0.9。贝贝 I=P/ （UX0.9X 1.732） =6250/ （10.5X0.9X 1.732） =382（A）所以，最大负荷电流为382A。YJV22-3X400电缆允许载流量482A。考虑到其允许 载流量是按土壤温度15C、土壤热阻系数为120热欧姆/厘米的理想条件确定的，另外， 电缆穿管敷设的方式下，多根电缆的间距和电缆在排管中位置均会影响其载流量。影响 因素较为复杂，在此考虑以上情况将其实际允许载流量适当取小，取一个0.81的修正 系数，即只能按482X0.81=390.42 （安），该数值大于该小区的最大使用负荷电流382A， 交验合格。YJV22-3X400电缆实际最大允许负荷为：P = IXUX0.9X 1.732=390.42X 10.5X0.9X 1.732=6390千瓦。此负荷大于该线路实际所带负荷6250千瓦，校验合格。5.5.2箱变的选择1. 正常使用条件外壳：除非本标准另有规定，箱式变电站的外壳应设计成能在正常户外使用条件下使用。 注:箱式变电站外壳内部的环境温度与外壳外部的环境温度不同。高压开关设备和控制设备在外壳内部按正常户内使用条件使用。低压开关设备和控制设备在外壳内部按正常户内使用条件使用。变压器：外壳内的变压器，在额定电流状态下工作时，其温升要比无外壳条件下运行时高， 可能会超过规定的温度极限。变压器的使用条件应按安装地点外部的使用条件和外壳级别来确定。变压器的制造厂或用户应该据此计算变压器的使用容量。电能计量装置：在外壳内部按正常户内使用条件使用。无功补偿装置在外壳内部按正常户内使用条件使用。2. 对元件的要求箱式变电站的主要元件是变压器、高压开关设备和控制设备、低压开关设备和控制 设备、相应的内部连接线（电缆、母线和其他）和辅助设备。根据用户的要求应可装设电能计量设备 和无功补偿设备这些元件应该用一个公用的外壳或一组外壳封闭起来。所有的元件应符合各自相应的标准：变压器，应符合GB 1094.1或GB 6450；高压开关设备和控制设备，应符合GB 3906和IEC 466；一低压开关设备和控制设备，应符合GB/ T 14048系列标准和GB 7251.1；一电能计量设备，应符合GB/ T 16934）。3. 额定值箱式变电站的额定值如下：a）额定电压；b）额定绝缘水平；c）额定频率和相数；d）主回路的额定电流；e）主回路和接地回路的额定短时耐受电流；f）主回路和接地回路的额定峰值耐受电流（如果适用）；g）额定短路持续时间；h）操动机构和辅助回路的额定电源电压；i）操动机构和辅助回路的额定电源频率；J）箱式变电站的额定最大容量；k）变压器的额定容量；l）变压器的额定损耗；m）额定外壳级别；n）高压开关设备的额定短路开断电流和额定短路关合电流；U）低压开关设备的额定短路分断能力和额定短路关合电流；4. 设计和结构箱式变电站应设计成能够安全而方便地进行正常的操作、检查和维护。箱式变电站 的外观设计应美观并尽量与周边的环境相适应，具有良好的视觉效果，接地箱式变电站 应装设一条可与每个元件相连接的接地导体。接地导体上应设有不少于2个与接地网相 连接的铜质接地端子。接地导体应使用铜导体，当额定短路持续时间为Is时，其电流 密度应不超过200A/.2 ;当额定短路持续时间为2s时，其电流密度应不超过140A/.2;当 额定短路持续时间为3s时，其电流密度应不超过125A/.2;当额定短路持续时间为4s 时，其电流密度应不超过110A/I1.2，但最小截面积不应小于30.2.接地导体及其连接 线通过额定短时耐受电流和峰值耐受电流后，必需保证其接地的连续性，并不得影响其 周围物体的安全。接地故障的最大电流值取决于箱式变电站所在系统的中性点接地方 式，中性点接地方式由用户指明，连接到接地导体上的元件应包括：一箱式变电站的外壳（如果是金属的）；一高压开关设备和控制设备的外壳，如果是金属的，从其接地端子处连接；一低压开关设备和控制设备的框架或外壳（如果是金属的）；一金属屏蔽及高压电缆的接地导体；一变压器的箱体或干式变压器的金属框架；一自控和遥控装置的接地导体；一电能计量和无功补偿装置的框架或外壳（如果是金属的）。接地导体上应装设足够数量的接地端子，接地端子应为铜质，其电气接触面积不少 于 160.2 26）。如果箱式变电站的外壳不是金属的，外壳上的金属门和其他可触及的金属部件应和 接地导体相连。箱式变电站接地系统设计应符合DL/ T 621的要求。箱式变电站内接地连线，可以用螺栓连接，也可以焊接，但应保证在可能要通过的 电流的热和机械力作用下，仍能保持框架、面板、门或其他结构件与接地系统的电气连 续性。辅助设备对于箱式变电站内的低压装置（如照明、风机、辅助电源等），如果适用， 参见GB/ T 14821.1或7251.105.4防护等级和内部故障。5. 防护等级防止人员触及危险部件，并防止外来物体进人和水分浸人设备的保护是必需的。箱式变电站外壳的防护等级应不低于GB 4208中的IP23D，更高的防护等级可以按 GB 4208中的规定选取。注：当从外部操作箱式