大型住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化探究

1、<p>　　大型住宅小區(qū)供配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化探究</p><p>　　摘要：大型住宅小區(qū)具有規(guī)模大、人員居住集中、現(xiàn)代化程度高、各種服務(wù)配套設(shè)施齊全等顯著特點(diǎn)，這就要求小區(qū)供配電系統(tǒng)既要滿足小區(qū)現(xiàn)實(shí)需求，也要顧及小區(qū)發(fā)展規(guī)劃，按照國(guó)家和地方的相關(guān)用電政策及規(guī)定進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。本文探討和研究了大型住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化要求。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：大型住宅小區(qū) 供配電

2、系統(tǒng) 自動(dòng)化探究 </p><p>　　中圖分類號(hào)：[F287.8] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　大型住宅小區(qū)是隨著城市化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的。這些小區(qū)規(guī)模大，人員居住集中，現(xiàn)代化程度高，各種功能的服務(wù)配套設(shè)施齊全，因而對(duì)供配電系統(tǒng)提出了更高的要求。大型住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng)既要考慮到居住小區(qū)的規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，滿足小區(qū)的用電負(fù)荷和用電安全需求；同時(shí)也必須符合國(guó)家和地

3、方的用電政策和相關(guān)規(guī)定要求，滿足供電可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的原則；還要適應(yīng)現(xiàn)代供配電技術(shù)發(fā)展的需要，采用可靠的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化。本文針對(duì)大型住宅小區(qū)的特點(diǎn)，探討并研究了如何構(gòu)建小區(qū)供配電系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化。 </p><p>　　1 大型住宅小區(qū)的供配電系統(tǒng) </p><p>　　1.1用電負(fù)荷配置 </p><p>　　大型住宅小區(qū)

4、功能配套設(shè)施一般都比較完善，既有商場(chǎng)、超市、銀行、體育娛樂設(shè)施，也包含中小學(xué)校、幼兒園等教育機(jī)構(gòu)，還需要配備消防、給排水、供熱、基礎(chǔ)道路和停車場(chǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施。因此，確定用電負(fù)荷時(shí)需要綜合考慮各種因素。按照J(rèn)GJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》3.5.2條的規(guī)定，方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)采用單位指標(biāo)法，初步設(shè)計(jì)和施工圖階段可采用需要系數(shù)法。 </p><p><b>　?、眴挝恢笜?biāo)法 </b>&l

5、t;/p><p>　　計(jì)算公式[1]如下： </p><p>　　式中 ――有功功率，； </p><p>　　――單位用電指標(biāo)，如kW/套、W/人等； </p><p>　　――單位數(shù)量，如套數(shù)、人數(shù)等。 </p><p>　　表1列出大型住宅小區(qū)各類建筑用電負(fù)荷。 </p><p>　　表1 大

6、型住宅小區(qū)各類建筑用電負(fù)荷[1-3] </p><p>　　建筑類型 需要系數(shù) 單位面積用電功率（W/ m2） 負(fù)荷密度 </p><p><b>　?。∕W/km2） </b></p><p>　　住宅 建筑面積≤80 m2 0.85 4 kW/套 7～12 </p><p>　　建筑面積81～120 m2 6 kW/

7、套 </p><p>　　建筑面積121～150 m2 8～10 kW/套 </p><p>　　高檔住宅、別墅 12～10 kW/套 </p><p>　　給排水、供熱 0.85 30W/人 10～11.5 </p><p>　　商用（商場(chǎng)、銀行、旅館、娛樂等） 0.7～0.85 50～120 4～12 </p><p&

8、gt;　　公用（辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院等） 0.7～0.85 20～100 5～11 </p><p>　　道路 1 4.5～6.5 5～7 </p><p><b>　　⒉需要系數(shù)法 </b></p><p><b>　　計(jì)算公式如下： </b></p><p>　　式中 ――小區(qū)所有建筑最大用電負(fù)荷

9、，； </p><p><b>　　――負(fù)荷密度，； </b></p><p>　　――建筑用地面積，； </p><p><b>　　――需要系數(shù)； </b></p><p>　　――年用電總量，； </p><p>　　――最大負(fù)荷利用時(shí)間，。 </p>&

10、lt;p>　　1.2 負(fù)荷分級(jí)與供電要求 </p><p>　　負(fù)荷分級(jí)是根據(jù)突然停電所造成的影響程度，將負(fù)荷分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷和三級(jí)負(fù)荷，其中一級(jí)負(fù)荷級(jí)別最高，三級(jí)負(fù)荷最低（參見JGJ 16-2008）。按照J(rèn)GJ 242-2011《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.2.1，住宅建筑中高層建筑高度100m（35層及以上）、50 m～100m且19層～34層的消防用電、應(yīng)急照明、客梯、走道與值班照明、航空障礙

11、照明、生活水泵等負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷；10層～18層消防用電、應(yīng)急照明、客梯等負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷；其他住宅建筑都是三級(jí)負(fù)荷。 </p><p>　　一級(jí)負(fù)荷要保證有兩個(gè)電源供電，并且兩個(gè)電源不能同時(shí)發(fā)生故障；二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)回路供電；三級(jí)負(fù)荷按照約定供電。建筑高度100m（35層及以上）消防用電、應(yīng)急照明、生活水泵、航空障礙照明應(yīng)設(shè)自備電源供電。 </p><p>　　1.3電壓等級(jí)選擇 </

12、p><p>　　由于線路輸送時(shí)產(chǎn)生壓降和線損，各級(jí)電壓線路的送電能力是有一定限制的，了解這一點(diǎn)對(duì)于大型住宅小區(qū)是非常重要的。表2是各級(jí)電壓線路的輸電能力。 </p><p>　　表2 各級(jí)電壓線路的輸電能力 </p><p>　　供電電壓（kV） 線路種類 送電容量（MW） 供電距離（km） 配電變壓器總?cè)萘浚╧VA） </p><p>　　0.

13、38（0.22） 架空 <0.1（0.05） <0.25（0.5） ― </p><p>　　電纜 <0.175（0.1） <0.35（0.2） </p><p>　　10 架空 0.2～2 20～6 250～6300（含6300） </p><p><b>　　電纜 5 <6 </b></p>&l

14、t;p>　　35 架空 2～8 50～20 6300～40000 </p><p>　　電纜 15 <20 </p><p>　　110 架空 10～50 150～50 ≥40000 </p><p>　　由表2可以看出，如果送電容量在5MW（電纜）以內(nèi)，采用1條10kV的線路就能滿足要求，再采用10kV/0.4 kV一級(jí)降壓；如果送電容量5～15MW（

15、電纜），就需要多條10kV的線路，同時(shí)區(qū)內(nèi)還要建造1座35kV變電站，經(jīng)35kV/10kV和10kV/0.4 kV兩級(jí)降壓；對(duì)特大型住宅小區(qū)，如送電容量超過15 MW，區(qū)內(nèi)要建造1座110 kV變電站，然后是一定數(shù)量的10kV開閉站、配電室。 </p><p>　　1.4 接線方式選擇 </p><p>　　大型住宅小區(qū)供電系統(tǒng)的接線方式，一般根據(jù)系統(tǒng)的性能、適應(yīng)性、費(fèi)用、安全性與可靠性等

16、諸多因素進(jìn)行綜合考慮，然后選擇最合理的接線方式。目前，中高壓供電系統(tǒng)主要有三種接線方式：放射式、樹干式和環(huán)式。圖1是住宅小區(qū)常用的3種供電系統(tǒng)接線方式。 </p><p>　　圖1 中壓配電線路接線方式 </p><p>　　圖1（a）的放射式接法由兩路供電，任一回線路故障或檢修停電時(shí)，均可由另一回路供電。但是同桿架設(shè)的兩回線路發(fā)生故障檢修時(shí)，往往要兩回路同時(shí)停電；如果兩回路不同桿架設(shè)，系

17、統(tǒng)投資較大。 </p><p>　　圖1（b）的雙樹干接法由2條干線供電，任一回路故障都可轉(zhuǎn)另一路供電，可靠性較放射式高，但投資較大。 </p><p>　　圖1（c）的環(huán)式可采用雙電源供電，開環(huán)運(yùn)行；或一用一備，閉環(huán)運(yùn)行。供電可靠性高，但繼電保護(hù)復(fù)雜；一般采用以負(fù)荷開關(guān)為主開關(guān)的高壓環(huán)網(wǎng)柜組網(wǎng)。 </p><p>　　住宅小區(qū)常采用電纜供電，既美化了小區(qū)環(huán)境，也減

18、少安全事故。圖2～4是常用的幾種電纜環(huán)網(wǎng)配電方式。 </p><p>　　圖2 “2-1”和“3-1”單環(huán)網(wǎng) </p><p>　　圖3N供一備（N≤4） </p><p><b>　　圖4 雙環(huán)網(wǎng) </b></p><p>　　小區(qū)開發(fā)初期可采用“2-1”單環(huán)網(wǎng)供電，環(huán)網(wǎng)中備用容量取50%，任一段電纜故障，可以采用倒供

19、電，從而提高了供電可靠性。當(dāng)小區(qū)負(fù)荷較大、較集中時(shí)，可采用“3-1”單環(huán)網(wǎng)供電，進(jìn)一步提高供電可靠性。采用有備用線的N供一備（N≤4），主供電纜負(fù)荷電流可達(dá)電纜容量的100%，線路利用率較高；備用線路正常運(yùn)行時(shí)不帶負(fù)荷。當(dāng)供電可靠性要求極高時(shí)可采用四回路的雙環(huán)網(wǎng)接線方式。 </p><p>　　1.5 開閉所、配電站設(shè)置 </p><p>　　當(dāng)小區(qū)內(nèi)變電站10kV出線走廊受到限制、10k

20、V配電間隔不足并為若干配電室供電時(shí)都應(yīng)設(shè)開閉所。開閉所在小區(qū)內(nèi)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷分布均勻布置，要求交通運(yùn)輸便利、進(jìn)出通道充足，有消防、通風(fēng)、防潮、防塵等設(shè)施。 </p><p>　　配電站的位置應(yīng)深入或接近負(fù)荷中心，按“小容量、密布點(diǎn)”的原則設(shè)置，并根據(jù)小區(qū)居民戶數(shù)布點(diǎn)。小區(qū)配電變壓器有室內(nèi)站、箱式變、柱上變壓器幾種方式可供選擇，從占地、投資、美觀、經(jīng)濟(jì)幾方面考慮，小區(qū)配電變壓器傾向于箱式變。箱式變壓器的容量一般為315

21、～1260kV，型式有歐式和美式之分，從美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)等方面考慮宜選用美式箱變。 </p><p>　　2 大型住宅小區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化 </p><p>　　2.1 自動(dòng)化功能 </p><p>　　大型住宅小區(qū)配電系統(tǒng)無論是規(guī)模、復(fù)雜程度，還是供配電的質(zhì)量、可靠性要求都適合智能化和自動(dòng)化。小區(qū)配電系統(tǒng)自動(dòng)化要實(shí)現(xiàn)的功能有：無人值班；數(shù)據(jù)采集和傳輸；負(fù)荷控制管理；

22、故障隔離和供電恢復(fù)；自動(dòng)無功補(bǔ)償；電能計(jì)量等。 </p><p>　　2.2 自動(dòng)化系統(tǒng) </p><p>　　圖5是典型的小區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由重合器、環(huán)網(wǎng)柜、箱變、低壓分支箱以及二次設(shè)備、電纜、光纜等組成的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，開環(huán)點(diǎn)可根據(jù)負(fù)荷分配與運(yùn)行方式而確定。一次部分中的開關(guān)通過多模光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，箱變與箱變之間則通過四位置負(fù)荷開關(guān)與分支電纜聯(lián)絡(luò)構(gòu)成內(nèi)環(huán)網(wǎng)，再加上重合器的開斷短路能

23、力，可以實(shí)現(xiàn)供電智能切換、故障隔離與恢復(fù)供電。 </p><p>　　圖5 住宅小區(qū)10kV自動(dòng)化配電網(wǎng)系統(tǒng) </p><p><b>　　3 結(jié)語 </b></p><p>　　隨著大型住宅小區(qū)的不斷涌現(xiàn)，小區(qū)供配電系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)任務(wù)日益繁重，有必要對(duì)其進(jìn)行深入的研究和分析，使小區(qū)供配電系統(tǒng)達(dá)到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)適用、布局合理的目的，并且運(yùn)行的

24、安全性和可靠性有保障，還要有一定的前瞻性，以滿足小區(qū)未來的發(fā)展的需要。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等. 工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（3版）[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2005. </p><p>　　[2] Q/CSG 10012-2005. 中國(guó)南方電網(wǎng)城市配電網(wǎng)