高层住宅小区供配电系统的设计
孙超
[摘 要]随着我国经济的不断发展，建筑工程建设也迅速发展，高层住宅小区的建设十分常见。在这些住宅小区建设过程中，供配电系统的建设非常重要。主要针对高层住宅小区供配电系统的设计，从供电电源、中低压供电系统、计量采集等系统组成方面，以及从负荷分级、负荷计算、设备选型等技术要求方面进行了分析，旨在从设计角度满足高层小区的供配电系统安全、可靠、经济运行的要求，使高层住宅小区能够给用户带来更好的生活体验。
[关键词]高层住宅小区;供配电系统;设计
[中图分类号]TU976.1 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）03–00–03
[Abstract]With the continuous development of China"s economy， construction engineering is also developing rapidly， and the construction of high-rise residential quarters is very common. In the construction process of these residential areas， the construction of power supply and distribution system is very important. This paper mainly focuses on the design of power supply and distribution system in high-rise residential area， analyzes the system composition of power supply， medium and low voltage power supply system， metering collection， etc.， and analyzes the technical requirements of load classification， load calculation， equipment selection， etc.， so as to meet the requirements of safe， reliable and economic operation of power supply and distribution system in high-rise residential area from the perspective of design， So that high-rise residential areas can bring better life experience to users.
[Keywords]high rise residential district; power supply and distribution system; design
1 工程概述
本文主要针对某大型住宅小区进行分析，该大型住宅小区的规划总用地面积约为71 039 m2，总建筑面积约为232 501 m2，其中地上建筑面积为177 533 m2，地下建筑面积为64 968 m2。该小区建筑性质是以住宅为主，商业为辅。小区共建设12栋高层住宅楼，为地面28～33层，地下1层住宅，总户数为1 712户，另有1#～3#樓为2层沿街商铺，4#～6#楼的1-2层均为沿街商铺，3～4层均为社区服务及物业管理用房。小区机动车停车位共计1 954个，其中地面停车位336个，地下停车位1 618个，非机动车停车位3 494个。
为使小区高层住宅建设更加稳定，方便用户使用，在各方面均要结合供配电系统的具体细节进行探讨，对各方面数据进行计算，方便对其中的数据进行精准控制，进而使供配电系统符合目前的建设要求，在日常的使用过程中不会出现问题，并且能够加强其使用合理性。此外，该住宅小区还存在部分非住宅建筑，不光需要住宅部分，还需要对其他诸如商业、社区用房、物业管理用房及变配电室等功能性建筑进行考虑。因此，在其供配电系统的建设过程中，需要对其各种建筑类型进行全面细致考虑，避免在规划设计过程中出现少项漏项的情况。
2 供电电源
在高层住宅小区的用电方面，选择供电电源的类型，得先从小区的用电负荷性质下手。这里就需引入负荷分级的概率。根据居住区内建筑物及配套设施负荷性质不同可分为一、二、三级负荷。
居住区内一级负荷：①高级住宅的电梯、泵房、消防设施、应急照明用电等;②十九层及以上居住类建筑的电梯、泵房、消防设施、应急照明用电等;③Ⅰ类汽车库、机械停车设备以及采用升降梯作为车辆疏散出口的升降梯用电;④建筑面积大于5 000 m2的人防工程。
居住区内二级负荷：①8～18层居住类建筑的电梯、泵房、消防设施、应急照明用电等;②Ⅱ、Ⅲ类汽车库;③建筑面积小于或等于5 000 m2的人防工程;④人防工程汽车库重要的风机、水泵、正常照明、电动防护密闭门、电动密闭门和电动密闭阀门;⑤区域性的增压泵房、智能化系统网络中心等。
居住区内三级负荷：居民用电负荷及其他不属于上述一级或二级的负荷。
由上述可知，案例中的小区存在一二级负荷，对供电可靠性要求很高，故供电电源选择从不同变电站或同一变电站的不同中压母线，各引出一回线路接入小区内中压开关站的供电方式。这样供电电源为两个独立电源，互不影响，即使某一变电站或某一线路发生断电，另一变电站和线路仍能保证小区内的重要负荷不失电，供电的可靠性更高。
3 中低压供电系统
高层住宅小区的中低压供电系统指从小区红线附近的前置环网柜电缆出线桩头-中压开关站-配电室-低压分支箱-计量表箱这部分的供电设施。设计小区的中低压供电系统需先通过负荷计算明确小区中低压负荷的总容量，依此来配置各个配电室的变压器容量。
小区的负荷计算是根据小区内各种用电负荷的类型、数量，选择相应主供容量、备供容量及配置系数，进而计算出整个小区负荷总容量。
一般情况下，居住区内建筑面积120 m2及以下的户型，基本配置容量每户8 kW;建筑面积120 m2以上、150 m2以下的户型，基本配置容量每户12 kW;建筑面积150 m2以上、200 m2以下的户型，基本配置容量每户16 kW;200 m2以上的户型，基本配置容量按80 W/m2来计算。高级住宅、别墅，基本配置容量根据实际需要确定。低压供电公建设设施应按实际设备容量计算。设备容量不明确时，按负荷密度估算：办公60～100 W/m2;商铺、会所100-150 W/m2;车库、车棚、垃圾房等公建设施40 W/m2。
根据以上配置原则，计算出单台变压器供电范围内各种用电负荷总容量，再乘上相应配置系数Kp（单台变压器供电范围内住宅户数50户及以下，Kp=0.7;50户以上200户以下，Kp=0.6;200户及以上，Kp=0.5;低压供电公建设施，Kp=0.8），就可以得到单台变压器容量。小区配电室常用变压器容量一般为630 kVA和800 kVA。在分配负荷时不仅要考虑单台变压器供电范围内负荷总量最大不超过800 kVA，还要考虑变压器到用电负荷设备的供电距离问题，也就是常说的低压供电半径。
经过上述分析和计算后，案例中小区的中低压供电系统的雏形就显现出来了。该小区的主供容量为6 860 kVA，备供容量为6 860 kVA，双电源供电，共设置二进十二出开关站1座，4×800 kVA规模配电室3座，4×630 kVA规模配电室1座，2×800 kVA配电室1座。再根据负荷分部及供电半径的要求，布置如下：
地上开关站1座设置于15#楼北侧，电源来自红线附近新建的前置环网柜;
地上1#配电室1座（4×800 kVA）设置于11#楼北侧，电源引自开关站;
地上2#配电室1座（4×630 kVA）设置于12#楼东侧，电源引自开关站;
地上3#配电室1座（4×800 kVA）设置于10#楼南侧，电源引自开关站;
地上4#配电室1座（2×800 kVA）设置于16#楼东侧，电源引自开关站;
地上5#配电室1座（4×800 kVA）设置于17#楼南侧，电源引自开关站。
开关站和配电室的中压部分大体规模确定好以后，就可以开始规划低压部分的建设了，也就是配电室的低压出线回路、低压分支箱、计量表箱上端低压电缆的部分。
如案例中的小区，最终方案就是采用的电缆上楼的方式。这里选取该小区7#楼做详细的设计分析。7#楼共33层，两梯四户，位于小区最北角，距离其最近的配电室为小区1#配电室，规模为4×800 kVA。7#楼居民用电共有4路电缆进线，进线电缆型号为ZR-YJV22-0.4/1kV-4×240 mm2，均引自1#配电室TB2变压器后低压出线柜，分别接至各楼层分布的4台一进六出壁挂式电缆分支箱。因强电间的空间有限，在布置每层计量表箱、电缆分支箱的时候，要预先考虑好错层布置，避免分支箱、计量表箱都挤在同一层强电间，保证实施的可行性。7#楼第1台分支箱布置在5楼强电间，5路出线（1路备用）分别到1楼、2楼、4楼、6楼、8楼强电间的计量表箱;第2台分支箱布置在9楼强电间，5路出线（1路备用）分别到10楼、11楼、12楼、14楼、16楼强电间的计量表箱;第3台分支箱布置在17楼强电间，4路出线（2路备用）分别到18楼、20楼、22楼、24楼;第4台分支箱布置在25楼强电间，4路出线（2路备用）分别到26楼、28楼、30楼、32楼。这样保证了同一楼层的强电间内只有1台分支箱或计量表箱，让强电间有足够的空间布置电缆桥架，方便楼层间走电缆，使施工更加便利。
4 计量采集
高层住宅小区低压用户用电信息数据的采集（简称集抄）指小区内所有居民用电、商业用电、各种公建设施用电的用电信息的收集和上传。现代智能化小区已不需要人工抄表收电费，而采用智能电能表和采集装置的组合，实现智能采集用户的用电信息，通过无线网络上传到供电部门。
计量表箱作为智能电能表和GPRS采集终端的载体，也是高层住宅小区供配电系统的最末端环节。在设计高层住宅小区的计量表箱时要紧跟当地供电部门的要求，满足当地供电部門的验收规范。高层住宅小区的计量表箱应优先使用不锈钢材质，按当地供电部门标准制造，并经供电部门确认合格后方可接入使用。表箱应安装位置应符合电气安全要求，满足保护接地条件，便于维护，如案例中安装在专用的强电间内。
对于多层和中高层住宅视不同情况，可按单元集中、同楼层集中或多楼层集中设置计量点：
（1）9层及以下住宅采用以单元为单位的集中安装方式。表箱安装位置统一在地面一层的电气间、楼道墙体或户外地面，应满足照明、通风、防潮等方面的要求。
（2）10及以上住宅用电计量表计安装视不同情况，按下列原则办理：①单层户数在4户及以上时，宜分层集中装表;②单层户数在4户以下时，采用多层集中装表，每个表箱安装点的表数应不低于6只。案例中7#楼单层为4户，按上述要求，每2层设置集中装表，故采用9表位计量表箱。
采集装置是收集用电信息数据并上传到供电部门。设计时采集装置的设置要按以下要求进行：①对于单体表箱，由于表计数量少、接线距离短，通讯线使用采集器厂家原配安装导线，表箱厂家需安装好采集器电源端子和固定端子并接好端子上部单元导线。②对于多表位计量表箱，由于现场运行环境复杂，要求每只表箱安装一套485总线盒，总线盒根据使用环境不同分为有源型和无源型，根据接口数量不同分为9端口和18端口规格，分别用于9表及以下和18表及以下的计量箱中。③多表位计量箱进线室中放置采集终端或者采集器。放置采集终端时需加装采集终端电源开关;放置采集器时需按照单体表箱使用办法加装电源接线端子和固定端子。采集终端和采集器电源取自进线开关下方。④互感器式计量箱采用单表配置，表计右侧加装采集器。采集器布线规则按照单体表箱使用办法加装电源接线端子和固定端子。采集终端和采集器电源取自进线开关下方U相和零排。⑤每个计量箱内均安装GPRS采集终端，电能表通过RS-485传输线依次连接后统一接入采集终端。计量箱安装处应引入移动信号，信号强度不小于-85 dBm，保证用电采集远程抄表实施。每单元顶层需预留水电气三表合一通道并穿管预埋。
5 结束语
在高层住宅小区的供配电系统设计过程中，需先明确供电电源为严格意义上的双电源供电，再对住宅小区的居民、商业、公建负荷进行细致的分析，合理的计算，这样才能够使中低压系统供电方式的选择更加可靠，使开闭所配电房的规模、设备选型、布置、供电范围更加合理，使小区的各类负荷的计量采集配置更加精确，进而为高层住宅小区的具体建设做好安全、可靠、经济的铺垫，确保高层住宅小区用户有良好的用电体验。
参考文献
[1] 王希昆.浅析新建居民住宅供配电设计要点及合理化[J].低碳世界，2019（12）：199-200.
[2] 梁美云.浅谈高层住宅建筑电气方案设计[J].机电信息，2019（21）：141-142.
[3] 王从科，李娜.住宅小区供配电设计[J].现代建筑电气，2020（4）：19-27，51.
[4] 陈伦琼，洪加俊.中小型住宅小区供配电系统设计[J].常州工学院学报，2019（1）：26-29.
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