住宅小区10kV变配电系统设计探究

   随着我国城市化进程的不断推进,住宅小区迅速发展,规模日益扩大,电力作为住宅小区日常生活中必不可少的一部分,为了提高住宅小区用电安全可靠性和舒适实用性,住宅小区变配电设计工作就显得极其迫切重。在对住宅小区变配电系统进行设计的过程中,结合笔者的设计实践经验及体会,简阐述住宅小区10 kV变配电系统设计的特点、电源外进线方案、用电负荷计算、变压器的配置以及变配电室设置等方面内容。 
  1 住宅小区变配电的特点 
  在探讨之前,先深入了解住宅小区变配电的四个特点,如下 
  ①通常需供电的面积较大,范围较广; 
  ②用电性质多样化,如住宅、商业、办公、幼儿园及相应的公共配套设备等; 
  ②对供电安全性,可靠性,环保性,经济合理性求比较高; 
  ④各地供电模式和住宅设计规范因地区的差异也各不相同。 
  2 变配电系统设计 
  2.1 10 kV电源外进线方案 
  2.1.1 供电方式 
  根据《中国南方电网有限责任公司“十二五”110 kV及以下配电网规划编制技术规定》,住宅小区应采用主供+环网供电方式,其相对于采用一路电源进线投资有所加大,但是,当主供进线回路发生故障,由环网进线回路进行供电,从而大大提高了小区用电的可靠性。 
  2.1.2 供电电压等级 
  根据各技术规范和标准,供电电压等级的确定跟住宅小区总容量有着密切关系,为了描述清晰明了,总结供电电压等级确定,见表1。 
  住宅小区容量常见的在100 ~40 000 kVA之间,故相应采用10 kV专线供电或10 kV专变供电的多些。 
  2.2 小区用电负荷计算和变压器的配置 
  2.2.1 小区用电负荷计算 
  ①需系数法。 
  在初步设计阶段,可采用需系数法确定变压器容量、台数以及其他高低压配电设施,根据小区用电设备的额定容量,负荷特性和行业特点在实际用电负荷下的需系数求出计算负荷,同时考虑用电设备使用时的各种损耗等因素,以及国家规定应达到的功率因数值和实际自然功率因数,来确定变压器容量。其公式是 
  Sc=Pc/cosφ=K∑p∑(PeKx)/cosφ 
  式中,Sc为视在功率(kVA); 
  Pc为有功计算负荷(kW); 
  Kx为需系数; 
  cosφ为平均功率因数; 
  Pe为设备容量(kW); 
  K∑p为有功功率同时系数。 
  ②用电负荷密度法。 
  在方案设计阶段,为确定供电方案和变压器的容量及台数,用电负荷密度法最为广泛采用。小区住宅、商业以及公共服务设施用电容量的确定应综合考虑所在的城市的性质、社会经济、气候、民族、习俗及家庭能源使用的种类。采用用电负荷密度法时,在计算过程中,其单位指标负荷或密度不宜小于的数值,见表2。 
  不仅需根据表2,另外还需考虑每个客户类型需系数才能计算出实际小区总容量,需的系数根据中华人民共和国行业标准《住宅建筑电气设计规范》归纳参考,见表3。 
  2.2.2 变压器的配置 
  ①小区用电负荷根据总计算负荷及功率因数确定,有了用电负荷,并结合以下几点配置原则确定变压器的大小和台数。 
  住宅小区内公用配电变压器,应采用“小容量,多布点”的原则,满足电压质量和可靠性条件下,应因地制宜。单台油浸式变压器容量选择不应超过630 kVA,单台干式变压器的容量不应超过1 250 kVA。另外,公用配电变压器的长期工作负载率不宜大于80%。 
  ②住宅小区配套的商场、超市、会所、幼儿园及学校等采用独立回路供电,按照电价类别独立安装电表计费,用电容量在100 kW及以上时,应独立设置专变供电。 
  ③住宅小区地下室照明、电梯、抽水、消防、公共景观及照明等公用设施可由小区公用变供电,如设备的单台容量超过100 kW及以上时,应设置小区专用变供电。 
  ④变压器的容量及台数应满足用电负荷对高可靠性的求。对于重电力客户或有一、二级负荷的客户,选择两台或多台变压器供电;对于季节性负荷或昼夜负荷变化较大客户宜采用经济运行方式,可选择两台或多台变压器供电。当装有两台及以上变压器时,当断开一台时,其余变压器容量应满足一级负荷或二级负荷的全部用电。 
  2.3 变配电室设置 
  确定了住宅小区负荷及选定了变压器后,需确定变配电室的位置,实际设计中需注意以下问题 
  ①符合供电半径求,尽可能靠近用电负荷中心或大容量设备处,如小区泵房等。变配电室至低压用户进线处距离不宜大于250 m,这样既保证电能质量,又降低电压损耗,节约一次投资和常年运行费用。 
  ②需考虑变压器等相关设备的搬运及消防抢修通道。 
  ③考虑高低压进出线方便和通风采光等问题,应设于建筑物靠外墙侧,不得位于卫生间、浴室及其他经常积水场所的正下方或贴临。 
  ④充分考虑变配电室对住户住宅噪音,热量的影响。 
  ⑤避开建筑物的伸缩缝、沉淀缝,避免积水沿其他渠道淹渍变配电室的可能。 
  ⑥中小型住宅小区宜设1~2个变配电室,大型住宅小区设多个变配电室;对一、二级负荷设置备用电源配电房,设置发电机房。
  3 设计体会 
  ①大中型住宅小区在最初投资建设时,通常会先设置施工临变用电,在临变设计10 kV外进线时,我们可考虑长远点,尽可能按能满足长久用电容量和位置预留临变10 kV外进线电力大小和确定其地址,当变配电室建好后,临变拆除,但10 kV外进线可作为住宅小区供配电其中一路电源,尤其是对于10 kV外进线接线点相对比较远的工程更考虑,节约总投资成本,降低损耗。 
  ②住宅小区10 kV变配电设计在满足安全性、可靠性基础上,也考虑经济性,很多细节通过设计可实现,如变配电室布置时,在满足设计规范前提下,高压中心电房设置在距10 kV外进线接线点近的位置,缩短10 kV外进线长度;低压出线柜尽可能靠近负荷密集的地方,减少低压出线电缆数量;变压器尽可能摆放在与其连接低压母线槽的低压配电柜的适当位置,以降低成本。 
  ③进行设计时,不但依据国家标准和规范,同时多了解熟悉工程所属地方颁布的规范,大多数的地区会根据规范结合各自的不同情况、特点颁布地方住宅的设计规范,其用电指标规定一般略高于国家规定的标准,设计前一定深入学习掌握。 
  ④为了方便后期小区负荷调整,增容等改造工程,变配电房在允许情况下可预留适当位置,低压出线回路预留1/4备用回路。 
  ⑤为符合电网建设、改造和发展规划求,需预留配网自动化,智能化通讯接口。 
  4 结 语 
  在保证变配电设计安全可靠的前提下,住宅小区10 kV变配电设计应根据国家、地区不同的技术规范求,充分考虑其特征需求,设计更优化的变配电系统方案,从而满足居民对居住环境的舒适、安全、方便、环保和经济实用等方面的需求。 
  参考文献 
  1 GB 50053-2013,20 kV及以下变电所设计规范S. 
  2 Q/CSG-GPG214051-2014,广东电网公司业扩管理细则S. 
  3 <10 kV及以下业扩受电工程典型设计>编委会.10 kV及以下业扩受电 工程技术导则.I中国南方电网有限责任公司,2012,(4). 
  4 JGJ 242-2011,住宅建筑电气设计规范S. 
  5 南方电网生20094号,110 kV及以下配电网规划指导原则S.