小區供配電系統設計存在不足點及改進

王勝禹（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川成都610000）

小區供配電系統設計存在不足點及改進

王勝禹（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川成都610000）

隨著科學技術的蓬勃發展和人民生活水平的日益提高，與之伴隨的是城市的擴張，人們生活空間的增大，體現在住宅面積的擴大上；人們生活舒適度的滿足，很大程度上依賴于電力的驅動。在這種背景下，住宅小區供配電系統是否能安全、高效地承載起居民的日常生活用電需求，就成為了一個急需面對的現實問題。本文便是基于這一現狀，針對配電系統的設計上存在的問題進行了分析，并提出拙見，希望拋磚引玉，有所啟發。

住宅小區；供配電系統；不足及對策

引言

作為經濟發展的晴雨表，我國房地產行業的發展備受關注，受益于人民對生活水平的追求，很多城市的大型住宅區面積已經超出了傳統意義上的小區，新型的社區已經成為了具備多幢高層與低層住宅建筑，結合必要的商業、服務業建筑，還有為了滿足業主用車需求的配套車庫。而這種大型、綜合性的住宅小區，需要的用電量是很龐大的，給社區日常運作供電是一個很艱難的任務，所以說現代小區的電力系統設計，都會考慮更大容量、更高安全性、更強的防觸電、防電力火災的系統，輔以相關消防設施。而我國現階段的電力系統設計，都限制在10kV這個上限，電壓有限，有時候很難滿足整個社區的全力運轉，甚至在飽和用電的情況下就會出現供電短缺與局部斷電現象，容易出現住宅供電的10kV過線。然而，在這種情況下，系統要想滿足供電需求，就會產生很多安全隱患，對于電力保護系統的設計就顯得尤為重要。

1 住宅小區供配電系統現狀

1.1 供電系統的當前問題

隨著人們生活水平的不斷提高，家用電器的用途和種類也在不斷增加，一些住宅小區的供電設施已無法滿足居民的用電需求，一些房地產開發商為了盡可能地壓縮成本，增加利潤，就會在供配電系統上進行節約，使用落伍的設備或者廉價的不達標產品，導致變壓器容量大，設備運行和線路損耗高，供電系統的住宅安全風險。而如果進行改造，就會面臨很難重新確定必要的改造位置，論證新的電力供應量是否滿足居民的需求也需要大量調研。一般住宅小區的變壓器容量一般都很小，原有的設計能力只是為了滿足居民日常生活的用電要考慮，而老式住宅的使用面積不會很大，所以早期設計的變壓器容量肯定較小，滿足不了改建擴建后的小區配電所需的發電量，而整個小區缺乏面對這種供電增長的空地來安裝新的供電箱或者變電器，住宅供電和配電系統的安全性已成為一個不容忽視的問題。

1.2 小區供配電特點

就目前的資料與現實來看，我國的住宅建筑之間的間隔較大，而供電基站是固定的，所以單個供電箱供電面積較大，在此基礎上要想滿足所有居民的用電需求就需要使用多個箱。而由于用戶的用電量與用電需求不同，所以必須有一個相應的電源電路數。每棟居民樓的建筑面積和用戶數量不一樣，所以要一一對應去進行電源電壓設計，這就需要在系統設計時根據家庭數量，采取相應的電源。對于聯體建筑可以使用單相供電，而復式獨棟可以利用三相電源。而且連接用戶家里的照明燈與空調這樣的用電器也可以調節電壓與電力模式。由于規模小，負荷點分散，所以在施工中，電源采用兩PSA，第一級是35kV和10kV（站第二等級10kV），對0.4kV（戶外箱式變壓器）。在負載中心的盒子分配，減少輸入，降低運營成本，提高用戶的電源質量。

2 住宅小區用電負荷與配電設計存在問題

2.1 社區的供配電系統接線問題

目前，單源和單總線連接方案采用較多的主要區域，配電系統的供電對象多為中小型住宅區，應用這種供電系統的施工方案的理由是系統具有接線簡單，維護方便，安全可靠的突出優勢，而且十分適合中小型住宅電力供應和分配系統。然而，該方案有一個非常重要的不足，即系統主電源只有10kV電源線，這樣的電源容量非常有限。當區居民要達到一定的數量，只有一個10kV供電線路已不能滿足居民用電需求。

2.2 供電干線問題

近年來，家庭用電設備增加，導致住宅用電負荷快速增長，配電線路承受著巨大的壓力，外在表現就是家用電能表和斷路器的故障頻繁發生。一些家庭由于電壓有限，在日常生活中同時使用空調、電飯煲、微波爐等電器的時候就會出現電路熔斷或者短路，結果導致電線內和外嚴重發熱絲的發生，加速絕緣老化，嚴重的甚至引發火災。從住宅小區的配電設計分析，系統的設計第一個重要步驟就是確定最終的電力負荷能力，如果它是比較容易改變埋地電線。一旦分配模式確定，就不能改變。在現實生活中，如果房間少，家庭的多個插座和臨時線或所有的房間只有一個插座或插座的組合，顯然不是安全的，不合理的。為了保證用戶的安全，電力開關終端負載應同時使用開關斷開電路和N條線路，即雙極電隔離。此外，如果家庭房間插座的數量少，所以家庭只能使用臨時線路或多插座的方式來滿足需求，這不利于房間的外觀，是不合理的，不安全。為了有效地保證用戶的安全，雙極性隔離裝置可應用于終端負載的電源開關。在住宅電氣設計中，使用的管線管采用焊管網或聚氯乙烯管，可以有效避免電氣火災現象，埋墻敷設導線截面尺寸一般是4～6mm2銅芯絕緣線，還要滿足至少十五年的使用期限，廚房的電路設計與浴室的電路設計還需要根據項目的具體要求選擇。

2.3 系統設備的安全問題

供配電系統是一個復雜的系統，應用到很多電氣設備。和一般設備不同之處在于一旦發生故障將對員工的人身安全造成很大的影響，會產生巨大的威脅，造成重大事故。因此，在對社區的供配電系統設計時，選用的變壓器、電源線路、配電箱等設備安全必須考慮。同時，要在住宅供配電系統設計時考慮整個周邊環境的設備兼容與控制模式，一些住宅電氣設計時的自動控制模式選擇不符合整體結構的住宅需求，沒有考慮設備的電流和電壓參數，這導致自動控制在某些瞬時高電流峰值時，總線下降過大，甚至線路燒毀。

3 住宅配電系統設計應注意的問題及方法

3.1 住戶終端配電系統的回路配置

住宅電氣設計要根據社區的可能使用情況，對供配電系統以及居民家中的電力系統進行合理布置與必要的空間預留，保證系統設計的科學性和可拓展性。①支持燈光用具的線路不要與高壓的插座混在一起設計。②將特定功能的插座單獨成線。③每個獨立房間都應該有獨立的單相二線、三線插座，根據正常使用需求設計個數；廚衛房間的插座應該要考慮防水性能，插座應該設計在不容易進水的地方，而且插座最好有保護裝置。④整棟樓的配電箱與每家每戶的電表大多布置在外面，與室內計數設備有一根線路連接，這時候需要考慮到電壓差異，以及通常都會用三相五線制的線路形式，以備不時之需。

3.2 居住小區配電外線設計

要對變壓器容量進行估算，并預留出上限量。在設計電力系統之前，需要根據小區的建筑使用面積對變壓器容量進行計算，同時要考慮到居民用電量、公共設備用電量與其他服務設施用電量。在計算出電力負荷量時還要考慮電線的承載力與變壓器的承載力，以及相關系數。

3.3 家庭終端配電的形式

落實到家庭單位的供配電方式，現在通常會用三相五線制，這是發展的大勢所趨。在對三相電源380V使用考慮設計一些大功率電器的廠家，對于供電系統的負荷量能夠保持在一個限度內，同時提高家庭用電的安全性與效率值，降低額外線損是十分有幫助的。按每片供電區域內建筑的布局和承載能力，設定配電組箱成。對于照明，每一層都有一個專門的單相電源為照明組供電，這能顯著改善可能出現的因為接照明線而導致錯接高壓線造成的電路燒毀與電器損壞。

3.4 變電所10kV饋線保護

小區內變電所的供電距離比較短，所以線路保護設置比較簡單，常用的保護設置有：

（1）過電流保護（這里采用反時限過電流保護裝置）

高壓側線路斷路器系統圖如圖1（選取1QF的繼電保護裝置為例敘述）。

圖1 高壓側線路斷路器系統圖

過保護電流采用兩相兩繼電器式接線，繼電器采用GL-25/10型，操作方式為去分流跳閘，可知KA2的動作電流為：

Kre=0.8，Kre1=1.3，IL·max=2I30=2×71.08A=142.16A，Kw=1，

根據GL-25/10型繼電器的規格，動作電流整定為8A。

饋電變電站所裝斷路器的定時限過電流保護整定的動作時間為1.5s。

所以KA2的實際動作時間應為，top=1.5-0.7=0.8s。

利用n2=11.5和KA2的實際動作時間0.8S，查GL-25/10型繼電器的動作特性曲線，得KA2應整定的10倍動作電流動作時間為0.9s。

由已知條件知：Iop·1=IopKi/Kw=8×30/1=240A，線路末端在系統最小運行方式下兩相短路電流：

由此可見，KA2整定的動作電流滿足保護靈敏度的要求，故不必裝設低壓閉鎖裝置。

（2）電流速斷保護

根據《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》規定，在過電流保護動作時間超過0.5～0.7s時，應裝設瞬動電流速斷保護裝置。

電流速斷保護動作電流的整定，由已知條件得：

Kre1=1.4，Kw=1，Kre=0.8，Ki=30，線路末端三相短路電流為

Ik·max=32.22kA×0.4kV/10kV=1288.8A，故

（3）過負荷保護

線路的過負荷保護是針對電纜線路的過負荷要求裝設的，一般延時動作于信號，其整定電流應躲過線路的計算電流，故

4 結語

住宅小區供配電設計中需要分析和探討的問題有很多，設計時的注意事項也不僅僅局限于文中所述。相關的設計人員需要綜合考慮住宅整體設計與功能，根據實際情況進行設計方案的調整，只有這樣，我們才能為居民提供一個更安全、穩定、可靠的供配電系統，為城市的可持續發展提供了更好的保障。

[1]劉朝永.住宅小區供配電系統探討[J].安徽建筑，2015（1）：23～24.

[2]李 衛.住宅小區的配電系統設計及探討[J].科技博覽，2015（3）：47～48.

[3]《民用建筑電氣設計規范》（JGJT16-2008）[S].北京：中國電力出版社，2014.

TM727

A

2095-2066（2016）34-0026-02

2016-10-30

王勝禹（1984-），男，工程師，本科，主要從事市政電氣設計工作。