浅谈新建居住区供配电设施设计

浅谈新建居住区供配电设施设计

李善权

佛山善能电力建设有限公司，广东佛山，528000

    摘要：随着中国城市化进程加快，以满足人民日益的美好生活需要，促进居民住宅小区（以下简称居住区）供配电设施建设与社会经济发展、国家能源发展战略相协调，结合社会经济发展和电网现壮。本着以人为本、安全、可靠、节能、环保、经济、实用、适度超前的原则，编制阐述对居住区供配电设计的过程及思路内容进行探讨，具有重要的现实意义。

   关健词：居住区、供配电、设计

0引言

新建居住区供配电设施设计范围从电网电源点起至居民电能计量装置（含表箱、电表）及低压供电公建设施的产权分界处止的电气设施，其中包括开关站（开闭所）、配电站、高低压线路通道及户内配电箱等居住区内其它管线的供配电设施。供配电系统设计应根据居住区的负荷性质、用电容量、工程特点、系统规模和发展规划以及当地供电条件，合理确定供电方案。供配电设计应按简单可靠，减少电能损耗，便于维护管理，并在满足现有使用要求的同时，适度兼顾未来发展的需要。

1.电网规划

1.1电网规划设计必须坚持以科学发展观为指导，贯彻落实国家法律法规、技术规范和节能环保政策，贯彻城市电网中长期发展战略，规划建设资源节约型、环保型绿色电网，满足城市社会经济发展要求。电网规划应遵循“远近结合、远粗近细”的思路开展工作，按年限分近期规划（5年以内）、中期规划（5-15年）、长期规划（15年以上），一般宜与国民经济和社会发展规划的年限相一致。电网规划应以调查分析为依据，统筹考虑优化供配电结构，研究提出解决电网薄弱环节的措施，充分考虑规划实施的可操作性；在确保安全可靠的基础上，注重电网整体经济效益，提高电网的供电能力和适应性。

1.2电网规划应在城市规划总体规划的指导下开展，是城市总体规划的重要组成部分。以规划确定的电网走廊和站址应纳入城市控制性详细规划，并取得地方政府的支持，予以保护。电网规划要充分考虑布局合理、投资风险与经济效益最优为原则，必须以提高电网运行管理水平、提高供电可靠性与运行效率为主要目标，适应未来智能电网、配调集约化要求，遵循安全、可靠和稳定的原则。

2.供电方案和分类原则

2.1供电方案制定，应遵循安全、可靠、经济、合理的原则，应满足居住区近期、远期的用电需求。根据用电性质、容量、需求、发展规划，结合区域用电电网规划、当地电网条件、用电最大需求或受电设备总容量，经过技术经济比较后确定。按照供配电的安全、可靠、经济、合理和便于管理原则，总体规划，分步实施，以缩短低压供电半径，提高供配电质量、节能降耗为目标，以满足居民生活水平增长对用电的需求。在居住区项目前期规划应同步规划供配电设施用地及电力通道；居住区供电方案可一次规划，分期实施。

2.2根据不同地区供电部门的不同要求及供电配套收取费用原则上的不同，建设单位可申请将公建设施及小于100kW的非居民用电负荷纳入公用变压器供电范围，以减少投资成本。公用变压器（简称为公变）日常运行管理由供电部门负责，采用高供低计的计量方式，实施一户一表为居住区中的住宅用户供电；专用变压器（简称为专变）以日常运行由用户管理，采用高供高计（专变315 kV A及以上）的计量方式，为居住区公建设施（电梯、公建照明、消防、水泵、地下车库、景观照明等）及小于100kW的非居民用电负荷（商铺、商业、会所等）供电。

3.用电负荷等级和负荷指标规定

3.1根据居住区建筑物及配套设施性质，可将居住区的用电负荷等级分为一级、二级、三级。一级负荷应采用双电源供电，每个电源应能承受100％的负荷；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。对于一级负荷中的特别重要负荷，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。二级负荷宜采用双回路供电，每回线路应能承受100％的负荷。一级负荷和采用双回路供电的二级负荷，应在最末一级配电箱(柜)处设置双路电源自动切换装置。电源切换时间应满足用电设备的允许中断供电时间的要求。建筑高度为100m或35层及以上住宅建筑的消防用电负荷、应急照明、航空障碍照明、生活水泵等，应按JGJ24的规定，宜设自备电源作为应急备用电源。居住区用电负荷及其它不属于上述一级或二级的负荷等级宜为三级负荷。

3.2居住区的住宅、公建设施、配套商业用房及电动汽车充电装置的用电负荷应综合考虑所在城市的性质、社会经济、气候、民族、习俗及住宅建筑面积等因素；用电负荷应根据居住区内总计算负荷及功率因数确定，应采取“小容量，多布点”的原则，在满足电压质量和可靠性的条件下，应因地制宜。配电站应靠近负荷中心，单台公用油浸式变压器的容量选择最大不应超过630kVA,单台公用干式变压器的容量选择最大不应超过1000kVA。每个公用配电站宜设置二台变压器，且当其中一台变压器维护检修时，另一台变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电要求。变压器的需要系数是根据居住区内居民住宅总户数的多少来确定，户数越少则需要系数选择越大，户数越多则需要系数选择相应递减。新建居住区每户基本供电容量配置标准；（1）建筑面积60m²及以下配置6kW,（2）建筑面积90m²及以下配置8kW,（3）建筑面积140m²及以下配置10kW,（4）建筑面积140m²及以上，超过建筑面积按30~40W/m²的标准进行配置；公建设施和配套商业用房的用电设备容量不明时，按90W／m2～150W／m2计算；居住区内的充电桩宜按慢充方式计算用电负荷，每个充电设施充电功率按8kW计算；居住区的住宅用电总负荷的计算应采用需要系数法计算，需要系数参照《GB/T-36040-2018,民用住宅小区电力配置规范》的住宅建筑用电负荷需要系数表2计算。

4.供电方式

4.1 10kV供电方式一般采用环网接线方式，开环运行。根据当地电网条件、分级、用电最大需求量或受电设备总容量，经过技术经济比较后确定。根据《中国南方电网10kV及以下业扩受电工程技术导则（2018版）》的要求，用电容量在100kVA（含）以上的居住区应采用10kV供电方式，对于装机总容量在8000kVA～40000kVA以下的居住区，宜由变电站10kV开关柜出线供电，对于装机总容量在40000kVA以上的居住区，由居住区建设单位无偿提供变电站用地，由供电部门投资建设变电站到居住区规划用电区或红线范围，以居住区接入供电部门投资变电站出线间隔的电缆终端头为投资分界点，分界点电源侧设施由供电部门投资建设，分界点负荷设施（含电缆终端头）由居住区建设单位投资建设。

   4.2 0.4kV供电方式一般采用放射式和树干式相结合的接线方式。为满足末端电压质量的要求，供电半径原则上不超过250米，繁华地段不超过150m，三相负荷基本达到平衡。公建设施供电的低压线路,不得与住宅供电的低压线路共用一路电源。多层住宅采用树干式供电，采用低压分接箱向各单元放射式供电；高层住宅宜采用树干式或放射式供电，超高层住宅宜由配电站设专线回路采用放射式供电，超高层供电采用插接母线槽，并根据负荷要求分段供电；别墅区供电单元采用放射式的方式供电。多层住宅或单相负荷较大的住宅供电的低压线路应采用三相四线制，零线与相线截面相同，为防止零线断线烧损住宅用户家用电器，应采用TN-C接地形式时，低压线路主干线的末端和各分支线的末端，零线应重复接地。重复接地电阻应不大于10欧姆。低压线路必须按供电指标、需要系数、敷设方式来选择导线截面，必须符合国家相关规范。

5.设备选型规定要求

5.1供配电设备选型应选用技术先进、经济适用的节能型产品，供配电系统逐步实现智能化。居住区供配电设备的选型应符合国家或行业的产品技术标准，应优先选用先进、经济适用和节能的成套设备和定型产品，严禁使用国家明令淘汰产品、技术落后产品。

5.2变压器选择应根据负荷性质和用电情况、环境条件确定，宜选用D,yn11接线组别的节能型变压器。公用变压器的长期工作负载率不宜大于80%，专用变压器的长期工作负载率不宜大于85%。变压器容量630kVA及以下，选用S11型及以上全密封油浸式三相变压器，一般在独立配电站中使用较多。变压器容量800kVA及以上，选用SCB10型以上的节能环保、防潮、低损耗、低噪音的包封绝缘干式变压器，配置温控装置和冷却风机，带有金属外壳,设置主变超温远程告警装置；目前在城市居住区多层或高层主体建筑内配电站普遍选用不燃或难燃介质的SCB10型以上干式变压器。

5.3高压开关柜应选用短路容量能满足长期发展需要、可靠性高、防误操作、体积小、维护工程量少和操作简单的新型设备。

高压开关柜需配置电动操作机构，应具备“五防”闭锁功能，带电指示器（带二次核相孔）和电缆故障指示器；处在高潮湿场所，宜在装置内加装去湿电加热器。如选用真空断路器开关柜、负荷开关柜、小型封闭式等配电装置。并应符合以下要求：（1）开关站（或配电站）内的进出线开关柜原则上均选用可扩展的负荷开关柜或真空断路器开关柜，630kVA及以下变压器保护柜均选用可扩展SF6三工位负荷开关+熔断器组合柜或真空负荷开关+熔断器组合柜；其技术参数除应满足国家与行业相关标准外，还应满足行业现行相关规范的要求。（2）真空断路器开关柜（进线或联络柜）的总开关额定电流一般选用1250A，分断能力为31.5kV；出线柜或配变柜的高压开关额定电流630A，分断能力为25kV；负荷开关柜的负荷开关选用短路耐受电流20kV以上。（3）在一般区域内高压开关柜应配置三遥（遥测、遥信、遥控）功能；继电保护设置要求：断路器进线柜配置过流、速断、零序及失压发信，若双回路进线的应增加失压跳闸，真空断路器联络柜或备供进线柜设置自投。真空断路器出线柜或配变配置过流、速断、零序、温度（干式变压器）保护，负荷出线柜配置过流、速断、零序、瓦斯（油浸式变压器）保护，真空断路器联络柜设置过流、速断保护，若电缆进出线则需加零序保护。真空断路器柜需配置直流馈电屏系统，一般采用220V或110V电源，蓄电池容量可按每台断路器柜配4Ah、负荷开关柜每台配置2Ah；对于特别重要的场所，直流馈电屏的容量应按照实际情况配置。

5.4低压配电柜的型式分为抽屉式、固定式；其柜型分为进线柜、出线柜、计量柜、母联柜（联络柜）及无功补偿柜。

低压进线柜开关应选择框架式智能开关，低压出线开关应选用结构合理、性能稳定、运行可靠、技术先进并满足短路开断电流要求。同时应注意结线简单可靠、经济合理、技术先进、操作方便安全，具有一定灵活性，能适应生产和使用上的变化及设备检修的需要。低压开关柜的二次保护是安装于一次回路上的框架断路和塑壳断路器来实现。因此，要求框架断路器和塑壳断路器必须具备以下保护功能: 框架断路器应具备过载长延时、短路短延时、短路瞬时、单相接地故障等保护功能（断路器应选用智能电子式脱扣器）,塑壳断路器应具备过载长延时、短路短延时、短路瞬时等保护功能。进线柜与联络柜应配置电子控制的框架式空气断路器、电动操作机构及电气及机械联锁装置；出线柜开关采用塑壳空气断路器，当出线电流大于630A时，采用框架式空气断路器。在无功补偿配置智能型免维护无功自动补偿装置，具备自动过零投切、分相补偿以及抑制谐波等功能，必须满足在各种运行负荷情况下的电压偏差允许值内，无功补偿功率因数不宜低于0.9。低压开关柜由一个或多个开关设备和之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备组成电气和机械连接，并用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。低压开关柜的技术指标应满足国家、行业标准的要求。

6.自备应急电源配置

在正常供电电源全部发生中断的情况下，能够至少满足对居住区保安负荷不间断供电的独立电源。在设计过程中，对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。应急电源与正常电源之间，应采取防止并列运行的措施（机械连锁、电气连锁），目的在于保证应急电源的专用性，防止正常电源系统故障时应急电源向正常电源系统负荷送电而失去作用，同时防止断电器有可能误动而造成应急电源与正常电源误并网，应急电源的发电机的启动命令应由正常主开关的辅助点给出启动信号。

7.供配电设施选址和建筑设计要求

7.1开关站、配电站选址位置设置应符合基本要求：（1）应靠近负荷中心（2）进出线方便（3）设备吊装、运输方便（4）不应设在剧烈振动或有爆炸危险介质的场所（5）不应设置在厕所、浴室、厨房或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所贴邻（6）配电站为独立建筑物时，不应设置在地势低洼和可能积水的场所。由于在南方地区的降雨天气较多易引起水浸等天然灾害、特别重要地段的开关站、配电站不应设置于地下一层，必须设置在建筑物首层以上。如受条件所限，可设置在地下一层，但必须有地下二层及以下，配电站设置地下一层内应有排水设施；配电站的外侧与住宅建筑的外墙间距，应满足防火、防噪声、防电磁辐射的要求。配电站应满足低压供电半径不大于150m。对于超高层住宅（建筑高度超过100m），为了确保供电半径符合要求，必要时配电站应分层设置，除底层、地下层外，可根据负荷分布设在顶层、避难层、机房层等处。

7.2开关站、配电站建筑设计基本要求：10kV电缆（架空）线路进、出线方便，靠近市政道路或小区道路，与周边环境相协调，并满足环保、消防等要求，与建筑结合时，应避免与居民住宅直接为邻，尽量安排物业、办公、商场用房等公建内，但建筑物使用的各种管道不能在站内通过，同时上层不能设置厕所、浴室、厨房或其他用水场所，防止漏水。当开关站、配电站的正上方、正下方为住宅、办公室等场所时，应作屏蔽、减震、隔音措施。当变压器设置在建筑物楼层内时，应采取防止变压器与建筑物共振的措施。开关站、配电站一般采用自然通风，但通风必须完全满足设备散热要求，同时要考虑事故排风装置，条件允许下可在站内安装空调，并设置防止雨及小动物从通风设施等通道进入站内的措施。独立设置的开关站、配电站应根据电气布置、进出线方式、建筑、消防、环保、园林等要求合理布局；其外观造型、建筑风格、建筑色彩及其外立面材质应与周围环境统一协调并融入融体环境中。设置在超高层建筑中上部的配电站，应充分考虑相应电气设备的水平、垂直运输通道及楼面荷载的要求，必须设置有火灾报警装置。在开关站、配电站设置远程授权可遥控开门的门禁系统。

结束语

居住区供配电设计应以人为本，遵循安全、环保、经济、实用且适度超前的原则；应贯彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全、供电可靠、技术先进和经济合理；按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区条件，统筹兼顾，合理确定设计方案，根据工程特点、规模和发展规划，做到远近结合，在满足近期使用要求的同时，兼顾未来发展的需要。在供配电系统设计中应采用符合国家现有标准的高效节能、环保、安全、性能先进的电气产品的规定外，还应符合国家、行业、地方现行有关标准、规范和规程的规定，以满足居民生活和社会生产对未来用电需求。

参考文献

[1]建设部.JGJ-242-2011.住宅建筑电气设计规范.北京：中国建筑工业出版社.2011

[2]建设部.GB-51348-2019.民用建筑电气设计标准.北京：中国建筑工业出版社.2019

[3]建设部.GB/T-36040-2018.居民住宅小区电力配置规范.北京：中国建筑工业出版社.2018

[4]建设部.GB-50052-2009.供配电系统设计规范.北京：中国建筑工业出版社.2009

[5]刘民周.工业与民用供配电设计手册（第四版）.北京.中国电力出版社.2016