住宅小区供配电系统设计存在的问题及对策

住宅小区供配电系统设计存在的问题及对策

廖素娥

广东新华康电力工程有限公司528100

摘要：随着技术的进步，市民对城市配电网络供电可靠性要求越来越高，因此住宅小区内的供配电系统的安全稳定运行，是提高居民生活质量的有力保证，本文分析了供配电系统的一些常见的问题，并提出了解决对策。

关键词：住宅小区；供配电系统；问题及对策

引言

住宅小区的配电系统设计接线方式简单灵活、运行可靠。小区占地面积大、人口集中。负荷容量大，用电设备多，尤其在用电负荷高峰季，过负荷跳闸断电，如果供电干线断路器频繁地跳闸造成大面积断电，会给居民生活带来不便，因此必须采取新的配电思路和方式来满足需要。文章对小区供配电设计中的住宅负荷、开关容量、导线截面、配置变压器容量作了分析，并提出了应注意的相关问题。

一、小区供配电特点

一般小区各栋楼房之间空间较大，供电面积较大，每台箱变供电范围有限，因此需用多台箱变才能满足用户负荷要求。由于用户较多，必须有相应个数的供电回路。每栋楼的建筑面积和用户数量不一样，供电方式也不一样。根据住户数量，采取相应的电源方式。对于联体楼房可采用为单相供电，对于复式楼可采用三相电源供电。照明负荷为用户的生活用电，而空调负荷为舒适性用电。由于小区面积大，负荷点多而分散，所以在建设时，电源以采用现场两级变压，第一级为35kV变为10kV（站变），第二级为10kV变为0.4kV（户外箱式变压器）。箱变分布在负荷中心，减小一次投入，降低运行成本，提高用户的用电质量。从站变到箱变的10kV用电缆连接，各个箱变的容量由各进户单栋楼房的组团计算总负荷选定。

二、小区供配电设施现状

随着居民生活水平的不断提高，家用电器特别是空调、电饭锅、微波炉等功率大、耗电多的用电设备逐步在普通家庭中使用。随着居民用电负荷的剧增，居民生活小区的供电设施不能满足目前居民用电负荷增长的需要，存在如下问题：有的房地产开发商只考虑自身利益，为了节省资金，提供落后的配电设备选型、变压器配置容量不足、建设标准较低、超期运行和线变损高，带来不安全隐患。配电设备陈旧落后，需要更新改造。甚至在开发初期少报容量。一般小区内很难找到一个较合适的地方来重新建造一座变配电室，以满足居民生活用电负荷增长的需要。

三、住宅小区用电负荷与配电设计存在问题

配电设计中，一部分为不能更换部分，如：各住户的室内配电方式，暗埋管线的导线截面、各房间的插座等。另一部分为能更换部分，例如供电变压器的台数（或容量）、电能表9用4倍率表、进户线和电源干线。由户用电表开并箱向室内配电回路，应以照明、空调及其它电器用插座分三个回路为基本回路，除以上三个回路外，尚应根据地区条件和工程要求增设厨房电器具专用回路，以及卫生间电热水器专用回路。供配电设计的第一项任务是分清用电负荷的类别和用电负荷的统计，然后进行负荷计算。

（一）用电负荷问题

目前住宅小区通常没有高楼大厦，没有集中空调。所以，住宅小区仅有住宅用电，负荷预测较为简单，下面举例说明。

某小区内建筑类型分为高档公寓、地下车库及配套用锅炉房、变电气等。地上、地下总建筑面积约为14万平方米。其中公寓面积约为11万平方米，地下车库面积约为3万平方米。小区需建10kV自管变电所一座，电源引自供电局110kV变电站。甲方要求每户总用电容量为8.5kW（约合35～45W/m2），空调系统为户用集中空调，每户约为3.0～5.0kW，每户照明负荷3.5～5.5kW，按变压器70%负荷率（经济运行）计算，变电所总负荷为6636kVA，初步计算小区变压器应报装容量≥6400kVA。甲方要求提高住宅照明负荷的等级，采用双路电源互投。在非火灾等情况下应确保公寓照明供电的正常。经计算，在有电力监控系统作为可靠保证的前提下，充分利用变压器的过负荷能力，可按4×1，2500kVA装。如果住宅用户的电负荷再继续增长，供电电缆、单元和住户的配电装置和导线将会面临严峻的困难，所以电气规划设计的超前意识是十分必要的，小区住户的配电设施技术需要不断改造。选用何种供电方式，必须结合当地电业部门的供电系统规划去处理。

（二）供配电系统供配电能力小

由于家用电器的频繁增长和使用，用电负荷迅速增长，导致供配电线路、断路器和电能表不能匹配迅速增长的电气负荷。

（三）供电干线

近几年居民家庭电气负荷迅速增长，住户的配电线路、电能表和断路器频繁发生故障和跳闸，有的住户自己更换大容量断路器或将其短路，强行使用空调机、电饭煲、微波炉等电器。结果导致发生户内外导线严重发热，加速绝缘老化，最终发生短路事故，甚至引起了火灾。

从居民小区供配电设计上分析，确定好最终用电负荷容量，如果换暗埋导线就相对容易些。配电方式一旦确定就不能再变动了。在现实生活中，如果房间内插座少，住户加装多用插座和临时线或所有房间只有一个插座或一个组合插座，显然不安全和不合理，更影响美观。为保证用户安全，末端负荷的电源开关应采用可同时断开相线和N线的开关，即双极隔离电器。

住宅电气设计中，导线基本上都采用铜芯绝缘线穿管或电缆暗敷设方式，穿线管采用符合阻燃性能要求的PVC管或焊接网管，严禁导线（含护套线）直埋墙敷设，导线截面大小，主要是用户电表箱前的干线要留有发展裕量（15～20年），一般为4～6mm2铜芯绝缘线，用户电表箱至室内各支路导线截面一般为2.5mm2，照明专用支路可用1.5mm2，厨房电具专用支路应根据工程具体要求做出选择。

四、住宅配电系统设计应注意的问题及方法

4.1住户终端配电系统的回路配置

住宅电气设计要协调配合当地实际情况，合理设置或预留电气设施，保证住宅设计的有序性。

（1）照明回路与插座回路分开设置。

（2）确定了使用功能的插座设独立回路。

（3）起居室、卧室各设单相二线、三线组合插座2～3个；厨房和卫生间设二加三暗式组合插座2组。

（4）分户电表（IC卡电表、载波表）、户配电箱设在室外采用三相五线制，室内应引入一独立回路380V暗式插座1个，以备需380V三相电源的电器设备使用。

图2，室内配电系统图

4.2居住小区配电外线设计

变压器容量确定：在建筑配电设计时，变压器容量依照小区的范围（建筑面积）进行确定。变压器的总容量=a+b+c。式中，a为居民总用量：按50VA/m2计，此部分包含居民户用电量、小区居住建筑中公共照明或建筑物里各类辅助的动力用电容量（比如小高层中的排烟机、电梯、污水泵、排风机等用电量）与居民区里必须的小型配套建筑（如居委会、商店、幼儿园、车库等用电量）；b为较大型公共建筑用量：依照60～70VA/m2计（比如多功能活动场所、商场等用电量）；c为住宅小区里的广场、娱乐设施、喷泉、院区照明等用电量，依实际用电情形计算。但是，要引起重视的是，同时要考虑到变压器同时系数。

4.3保护方式与等电位联接

住宅供电系统应采用TN-C-S，用四芯带铠电缆引入楼内π接箱内，进π接箱后将PE线与N线严格分开。保护接地与防雷接地共用接地装置，接地电阻以较小的为准。接地方式进行总等电位联接，卫生间须做局部等电位联接，可以降低预期接触电压，减少漏电保护装置不可靠带来的危险。总等电位联接还可消除电磁场对弱电系统的干扰，保障电脑的安全使用。具体方法是建筑物总等电位联接线与保护

线干线、接地干线或总接地端子与供暖系统管道、煤气、天燃气进户管道、自来水与污水管道、建筑物金属构件等导电体相连接。

4.4住户终端配电方式采用三相五线制

住户终端的配电方式宜采用三相五线制（包括PE线）是未来住宅的配电趋势。一些大功率电器生产厂家在设计时就考虑了采用三相电源380V，有利于供电系统三相负荷平衡，提高功效，减少导线截面和导线能耗。小区内必须有相应个数的供电回路。每栋楼可采用两相或三相供电。按每栋楼的住户数，采取相应的电源方式。把开发小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块，形成以箱变为中心的配电团组。对照明来说，每层设配电箱，每箱单相供电。避免每层内380V线电压进入，防止误接线烧坏家用电器设备。

4.5电源合理配置

小区的路灯、草坪灯的电源由小区变电站（一级变电）配出，并集中管理。消防泵电源应从其中的两个箱变提供，小区的电缆外网做到同方向路径的电缆在一条电缆沟中，选择捷径的路径，沿小区干道一侧，与弱电箱分开。从而节约投资和施工方便。为了住户的安全，需对电缆外网及各栋建筑做二级防雷电波的电涌保护器。

五、环网供电方案的设计

中压配电系统中环网供电接线方式基本上分为二类：

1、单环网系统（多用于双电源或多电源的网络系统）

顾名思义，环网供电系统是由一个环，甚至于几个环组成的系统，它对用户而言，均可实现不同方向的2个线路的供电。

设计环网供电主接线应根据用电负荷等级分类，并都遵循“N-1完全准则”。

（1）单环单线

（2）具有备用线路单环网供电接线方式

该结线方式遇到事故时，负荷转移由备用电源线环承担。

（3）双线单环供电结线方式，该结线方式对于系统是单电源而言，进一步研究的意义不大，不作为推广方案。

2、双环系统

对用户而言，双线单环和双线双环的供电主结线可以提供2个电源。

双线双环，供电主接线又称双“T”或“手拉手”方式，这种结线很明显使得2路简单经济可靠性差的树干式系统一跃变成可靠性较高的，并可满足一级负荷供电要求的供电主接线系统。从双线双环的主接线简图可知，若采用开环运行方式，每个用户应拥有2个工作电源和2个备用电源，这样就具备了4个电源点，其可靠性的优点是显而易见。

实际上，现行的环网两级电压集中供电方式的核心是多支路分束供电，由主变电所35kV母线分别引出几个供电支路，每个支路可挂接3个左右的牵引降压变电所；有来自不同变电所的两个支路通过分段开关互相联通，保证当一个主变电所解裂时另一个主变电所的支援供电。这种供电系统的主要特点是环网进出线均为断路器，环网电缆的主保护为纵差保护。对于简单环网供电来说，核心内容是将环网进出线断路器更换为三工位电动隔离开关，相应地取消35kV环网电缆光纤纵差保护。环网故障时电流保护跳闸时间短，保护配合容易实现；缺点是故障后倒闸作业时间相对较长，大约4~6秒，比进出线为断路器的方案略长2~3秒。也就是说，在机车运行过程中如果发生环网馈线故障，在6秒钟内应该保证故障判断、故障区段的迅速切除以及备用电源的自动投入，而6秒钟的时间机车不会马上停止滑行，这样在机车运行过程中即能保证重新受电。

对于各牵引降压变电所的控制信号盘中的智能通信单元的功能要求如下：

（1）SOE功能：记录系统状态量变化的时间和先后顺序，每一记录点均带时标。

（2）对时功能：接收、判断控制中心GPS对时信号。

（3）通信功能：可采用CANBus，以太网接口，专用MODEM和RS485总线模式，抗干扰能力较强。

（4）自诊断功能：装置自动检测设备本身运行状态，自身故障时可及时上报告警。

（5）电流及电压数据采集功能：能采集各相电流及母线电压，并能进行电流方向判断。

（6）故障检测功能：装置根据采集电流的大小及设置的定值能快速做出故障判断，甚至间隙性故障的判断，并能将故障信息、性质主动上报主变电所上位机。

（7）保护功能：该装置具有保护功能及满足保护装置所要求的速动性，灵敏性，可靠性的参数要求。

（8）数据存储功能：定值数据具有存储及掉电保持功能。

（9）故障分析功能：主变电所的智能通信单元能根据各变电所的上送信息判断出故障电缆区段。

（10）远程通信功能：能将相关信息上送SCADA控制中心主站。

六、环网电缆的选择

小区环网线路应全部选用YJV22－8.7／10.3×240铠装交联聚乙烯电缆直接埋地敷设。电缆按长期允许载流量选择，并进行短路热稳定校验。1kV以下电缆当采用低压断路器或熔断器作网络保护时，一般均能满足稳定性要求，不必进行校验。

结束语

居民小区的供配电设计中许多问题需要结合具体的工程实践进行分析探讨。只有这样才能为居民提供更安全、稳定、可靠的供配电系统。为城市的可持续发展提供更好的保证。

参考文献：

[1]李卫.住宅小区的配电系统设计及探讨.科技博览，2011.

[2]祝惠敏.居住小区供配电设计.现代建筑电气.2013.

[3]李福来.试析民用建筑供配电设计.科技创新与应用.2013.