住宅小区的配电系统相关的设计

住宅小区的配电系统相关的设计

居住建筑用电负荷

居住建筑用电负荷分为两类：一类是住宅用电负荷，含住宅照明和家用电器；另一类是公共区用电负荷，含公共区照明和动力两部分负荷。 １．１户内照明负荷

住宅各种房间的不同使用功能及人员活动的频率决定了光源的种类、灯具的形式及对光线变化的不同要求。反映在电气设计上便是照度要求。 （1）确定建筑标准。

根据国家住宅与居住环境工程中心在２００２年编写的《健康住宅技术设计要点２００２年修订版》，再根据建设住宅的平均建筑面积参数，以建筑面积１００ｍ２为例。 （2）确定照度标准：《建筑照明设计标准》（ＧＢ５００３４－２００４）对居住建筑内照度标准及照明功率密度值做了规定（见表1）。

首先我们算出居室内灯具的光通量，然后通过光通量可以查表得出光源容量，将各居室的容量相加，便可以得出一户的总照明灯具容量。计算过程不一一罗列，最后计算的结果是居室内照明容量约为４００Ｗ. １．２家用电器负荷

家用电器是住宅内负荷的主要因素。家用电器负荷的确定应考虑两个主要因素：第一，采暖、炊事及洗浴能源方式。当

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大范围采用电采暖、单元式集中空调、电热水器和电灶，住宅内用电负荷应根据具体情况进行计算；第二，家用电器的普及率。家用电器普及率是标志着某类家用电器进入家庭的程度，当前的家用电器普及率可以反映出居民的生活水平，决定了居民用电负荷。 １．３公共区照明负荷

公共区照明含有几部分：一是经常有人员来往的地方，如楼梯间、电梯前室、走道等；二是如人防、水泵房、设备层等公共设施所在场所；三是楼内的疏散照明及事故照明。场所不同，所选用灯具、光源不同，灯具控制方式不同，因此不同的公共区照明会有不同的需用系数。 １．４公共区动力负荷

一是高层住宅楼内的电梯负荷（受建筑物及电梯本身的参数，以及运行条件影响）；二是楼内的给、排水及通风设备负荷（排污泵、生活水泵等）；三是住宅供暖设备负荷。 ２住宅小区负荷计算

住宅小区负荷计算在不同的设计阶段采用不同的计算方法：在方案设计阶段多采用单位面积功率法，在初步设计和施工图设计阶段多采用需用系数法。

（1）１９９９年８月，北京供电局下发了《关于城镇居民新建住宅实施一户一表的技术方案》（简称《方案》），即（９９）首规办秘字第３１９号。对住宅的用电负荷标准及电度表规格（表2）做了调整，给出了不同户数的需用系数（表

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3）。

《方案》第一条中提出用电负荷按远期每户不小于６千瓦计算。６ｋＷ/户的的规划容量有下列三个前提原则：第一，北京地区属于采暖区，现阶段以市政或小区集中式供暖为主，暂不考虑电采暖方式；第二，北京市现阶段炊事能源以天然气、液化石油气及燃煤为主，只能用电饭锅等小型电炊具而不能用电灶；第三，按北京市城乡规划委员会关于在住宅设计中安装（预装）家用空调器的有关规定（９４）首规办规字第１７０号，一般职工住宅安装空调器两台。６ｋＷ/户的规划容量有下列两层含义：一个是远期要求，其目的是指导设计人员在具体设计时，对于居住建筑内的开关、导线、电度表等的选择应留有余量，不得小于３０A；一个是应当保证用户能够达到的最大负荷。以现有设计条件为例：４ｋＷ/户为计算负荷，是用电负荷计算的标准；６ｋＷ/户为最大负荷，是单体设计中导线、开关等电气组件的选择依据。

该标准是一个基本标准，是一般居住区的建设标准，即使是搬迁民宅也必须达到这个最低的条件，并非是豪华级标准。如果是一个较高档次的居民区或每户的用电结构有了变化，就应当对用电负荷的计算容量重新做调整。

（2）２００２年７月北京市供电局下发了《关于调整住宅用电指标和配置住宅变压器标准的通知》即京供计【２００２】１７３号（见表4）。

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以普通住宅为例，建筑面积１００ｍ２/户计，用电负荷６ｋＷ/户计，则单位面积负荷为６０Ｗ/ｍ２.按（表3）计算变压器容量（按普通住宅计）：

Ｓ＝（Ｐ×ＫＴ）/（ＣＯＳΦ×ＫＦ） ＝（６０×０．２）/（０．８５×０．６５） ＝２１．７１ＶＡ/ｍ２

Ｐ--每平米用电指标６０Ｗ/ｍ２（用户级）； ＫＦ--供电部门推荐变压器负荷率０．６５； ＫＴ--供电部门推荐同时系数０．２； ＣＯＳΦ--功率因数０．８５.

此结果为普通住宅小区变压器容量计算指标（变压器级）。此指标（通常取值２２VA/m2）乘以住宅总建筑面积则是本区的变压器容量。 （3）需用系数

需用系数是住宅小区设计非常重要的参数。仔细研究一下（表2）及（表3）这两个需用系数表会发现二者之间不能吻合。例如：在２００户时系数分别是０．２６（用户级）及０．２（变压器级）设计者如何确定需用系数呢？笔者认为：

1）（表2）是需用系数在各种用户量时连贯起来的一条曲线，是与国际上惯用的曲线基本一致的，在十多年的设计实践中为行业人士所认可的。因此，建议设计者在进行住宅的配电系统设计中，如元器件的参数计算及选型、导线的参数计算

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及选型、继电保护的参数计算及整定等，仍按这个曲线确定需用系数。

2）（表3）是供电部门推荐的，并在供电局的方案审查中已开始按这个参数确定配电变压器的容量。但此参数仅在居住区计算变压器容量时使用。

3）当按表2中的系数ＫＴ＝０．２６时，则Ｓ＝２８．２４ＶＡ/ｍ２。可以看出在计算结果上（表2）比（表3）留有较大的余地，这就为适应住户今后的特殊要求预留了增容的条件。两表中的系数不同，在不同设计过程中采用不同的系数。

３住宅小区的配电系统设计 ３．１小区变电室的分类

根据北京电力管理部门的管理要求，小区变电室分为两种：局管变电室和自管变电室。局管变电室由供电部门管理，采用低压计量，住宅一户一表，为住宅用户和住宅小区中小于１００kＷ的非居民用电负荷（如电梯、公共照明、小店铺、物业用房等）供电。自管变电室，由用户管理，采用高压计量，为住宅小区中大于１００kＷ的非居民用电（如商业、会所等）。局管变电室和自管变电室的不同之处。（1）计量 自管变电室为高压计量，供电部门根据高压计量表向用户收费。局管变电室为低压计量；供电部门根据低压计量表向用户收费，住宅计量到户，非居民用电在每栋住宅楼配电柜中设低压计量表。

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（2）电价：自管变电室高压计量按峰谷电价收费。局管变电室的低压计量中住宅按居民电价，其余按非居民电价。 （3）运行管理：局管变电室日常的运行管理和维护由供电部门负责，费用不从小区物业管理费中出，或可申请小区公共维修基金。

（4）设计要求不同：自管变电室要设单独由供电部门管理的１０kＶ电缆分界室；局管变电室不要单独房间，可以和低压柜设于同一房间。

３．２变压器容量的估算及台数的确定（以局管变电室为例） 每个居住小区的１０ｋＶ变配电室均按双路１０ｋＶ电缆供电。高压无联络，低压有联络，联络断路器自投自复。考虑今后中远期的用电水平，以近期为主选择变压器。 变压器的总容量包括居民户内的用电，居民建筑中的公共照明及建筑物内各类辅助动力的容量，以及居民生活所必需的小型配套建筑（如热力站、生活泵房等）的全部负荷。但不含独立建筑（如医院、大型商场等）用电容量。 变压器的台数ｎ应能保证在一路电缆故障或一台变压器故障时，其余ｎ－１台能满足全部用电负荷的需要。例如双路１０ｋＶ电缆进线两台变压器分列无联络运行时，每台变压器的容量应满足总计算容量的要求。供电局推荐普通高层住宅小区变电所变压器负荷率按６５％计，功率因数按０．８５计。

３．３小区变电所位置的选择

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确定了住宅小区负荷选定变压器后，需要确定变电所的位置。变压所位置的选择至关重要，决定着住宅小区配电系统的合理性。选址时要特别注意以下问题：①尽可能接近负荷中心或大容量设备处，以减少电能损失和减小电压降；②靠近电源侧，进出线方便。当高低压电缆进出线不能从室外直接引入电缆夹层时，要分别设置高压、低压电缆井；③便于设备运输、装卸和搬运。小区变电所通常与地下一层汽车库平层建设，便于设备运输和防止进水；④避免设在住宅的正下方，尤其首层为住宅时。以尽可能减少电力设备的低频噪声和震动对居民生活造成影响；⑤不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方或帖邻。

３．４小区低压配电系统（以局管变电所为例）

因住宅小区低压外线设计通常由供电部门完成，因此这里仅简单介绍一下住宅小区低压配电系统的三种配电方式：放射式、树干式和环式。放射式配电系统是从小区变电所用低压干线直接向各用户配电，适用于大容量用户。小区内的高层住宅多采用这种方式配电。照明和动力负荷宜以不同的回路分别供电，照明、动力作为双路电源，为建筑内的一级、二级负荷（如电梯、消防电梯、正压风机等）供电。树干式配电系统是变电所低压干线送出，采取π接的方式把电送到各用户，适用于线路有较大容量而负荷容量不大的建筑。小区内的多层住宅多采用这种方式配电，其照明和动力负荷宜采用同一回路供电。环式配电系统是将两π接系统在末端

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采取电缆π接柜相连，形成环路。平时开环运行，事故时通过操作π接柜内的开关进行供电。初期投资大，π接柜内开关的操作有严格要求。 ４工程实例

某住宅总建筑面积６５３７２ｍ２，９个单元，地下二层为人防，地下一层为自行车库。１单元２６层，９单元２４层，每层均为３户三居室，２户二居室（首层为３户三居室、１户二居室和１户一居室）；２单元和８单元均１８层，３～７单元均为１４层，每层均为２户三居室（首层为１户三居室和１户二居室）。其中：一居室６０～６５建筑平米，二居室７５～８０建筑平米，三居室１００～１２０建筑平米。

（1）依据住宅小区配电变压器简算方法中给出的公式（普通住宅小区变压器容量＝住宅用电指标（变压器级）×住宅面积（建筑面积））可以算出变压器的容量： Ｓ＝２２×６５３７２/１０００＝１４３８ｋＶＡ 因此，选用两台８００ｋＶＡ变压器为２４号楼供电。 （2）按需要系数法核算一下小区变压器的容量

查表2可知：一居室为３kＷ/户，二居室为４kＷ/户，三居室为４kＷ/户；因此本楼住宅照明负荷为１８４６kＷ；该楼住宅共４６２户，平均分配到三相时每相带１５４户，查表3可知该楼住宅照明负荷需要系数为０．３３.该楼内公共照明、动力等设备容量总和为４５０kＷ，则本楼总设备

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容量为：

Ｐｅ＝１８４６＋３５０＝２１９６kＷ

照明计算容量：Ｐｊｚ＝Ｐｅｚ×Ｋｘ＝１８４６×０．３３＝６０９kＷ

公共区（照明、动力）计算容量：Ｐｊｄ＝１９７kＷ 折算到小区变压器容量：

Ｓｊ＝Ｐｊｓ/（ＣＯＳΦ×ＫＦ）

=（６０９＋１９７）/（０．８５×０．６５） ＝１４５９ｋＶＡ

可以看出，这两种方法计算出来的变压器负荷大体相当。 ５结论

随着我国经济的快速发展，城乡人们物质文化生活水平不断提高，家用电器在人们生活中迅速普及，住宅用电负荷增长很快。为适应二十一世纪的用电水平，住宅小区配电系统设计应跟上时代的步伐，住宅小区配电系统应预留发展裕量，满足未来一段时间负增长的需要，以免住宅小区建成后留下种种隐患。

倡导电气安全设计合理减少建筑耗电

建筑智能化、自动化使建筑用电量猛增。这些都要求建筑电气工程师发挥才智，既要满足建筑功能要求，给居民提供舒适、方便的生活空间，还要尽可能地做到减少建筑耗能，在建筑电气设计安全和节能两个方面尤其如此。 安全性分析

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建筑电气设计的安全性需要从电力供应、供电线路、电气设备的接地、建筑消防控制方面进行考虑。

电力供应。电力在现在建筑中占有重要作用，没有了电，建筑就会处于瘫痪状态。保证建筑电力的稳定供给是保证居民正常生活的基础。因此，为了保证供电可靠性，现代高层建筑至少应有两个独立电源，具体数量应根据负荷大小及当地电网条件而定。两路独立电源原则上是两路同时供电，互为备用。此外，还须装设应急备用柴油或燃汽轮发电机组，要求在15秒钟内自动恢复供电，以保证事故照明、消防设备、电梯等事故用电。对于高压开关柜应根据建筑标准，选用具有五防功能的真空开关手车式高压开关柜。对于电力变压器，根据防火要求，主楼内不允许装设大容量的油浸电力变压器。对于容量低压配电屏的出线，应做成手车式。供电线路。居住建筑中各种电路繁多。为保证各种设备电路的稳定、安全运行，供电电路的主线截面不能随意更改。如果要更改也要参照规范作相应的计算验证后再更改。否则线路截面的变小，使电阻变大，功率过载将导致电路发热或引发火灾。 电气设备的接地。现在建筑中存在电脑、电视、冰箱等大量电子设备，电子设备通过保护接地系统的重复接地与共用接地体相连，为保证人员安全，此共用接地体的电阻不应大于1欧姆。

建筑消防控制。建筑消防设计指火灾自动报警灭火系统。包括火灾探测器、分区消防报警控制器、消防中心和气体自动

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喷射灭火及自动洒水灭火系统四个部分，实现报警灭火自动化。其中，消防线路要求穿金属管或者暗敷，目的是火灾发生后可以保持消防线路的正常使用，保证信号、命令得到有效的传输。消防水泵的控制尤为重要，为确保安全，消防水泵的控制应设置两路：一条引至消防水泵控制柜；另一路则引至消防控制室。 节能性研究

建筑电气设计是建筑设计的一部分。为降低建筑的能耗，建筑电气设计师也应从全盘考虑，既要兼顾初投资还要考虑建筑电气的运行能耗。

配电线路损耗。建筑中供电线路长且多，由于电阻的存在，当电流通过时就会产生功率损耗，要减少电阻损耗应从以下几个方面考虑：选用电阻率较小的导线，如铜芯导线较佳，铝线次之；减少导线长度，在设计中线路应尽量走直线少走弯路，另外在低压配电中尽可能不走或少走回头路；变电所应尽可能地靠近负荷中心，以减少供电半径；增大导线截面积，对于较长的线路，在满足载流量、热稳定、保护配合及电压降要求的前提下，在选定线截面时加大一级线截面。 电动机的节能分析。减少电动机损耗的主要途径是提高电动机的工作效率和功率因数。但是在具体工程中电动机通常都是水暖及建筑等专业设备所配套的，因此电气设计节能措施主要是在运行过程中实施。除了就地电容器补偿减少线路损耗外，还应减少电动机低效率的轻载和空载运行。其主要措

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施是采用变频调速控制电动机使其适应负载的变化。