大型住宅小区供配电系统及其自动化探究.doc

1、1大型住宅小区供配电系统及其自动化探究摘要：大型住宅小区具有规模大、人员居住集中、现代化程度高、各种服务配套设施齐全等显著特点，这就要求小区供配电系统既要满足小区现实需求，也要顾及小区发展规划，按照国家和地方的相关用电政策及规定进行规划设计。本文探讨和研究了大型住宅小区的供配电系统及其自动化要求。 关键词：大型住宅小区 供配电系统 自动化探究 中图分类号：F287.8 文献标识码：A 文章编号： 大型住宅小区是随着城市化建设和经济发展应运而生的。这些小区规模大，人员居住集中，现代化程度高，各种功能的服务配套设施齐全，因而对供配电系统提出了更高的要求。大型住宅小区的供配电系统既要考虑到居住小区的

2、规模和发展规划，满足小区的用电负荷和用电安全需求；同时也必须符合国家和地方的用电政策和相关规定要求，满足供电可靠、技术先进和经济合理的原则；还要适应现代供配电技术发展的需要，采用可靠的继电保护和自动装置，实现配电网的自动化。本文针对大型住宅小区的特点，探讨并研究了如何构建小区供配电系统以及实现配电网的自动化。 1 大型住宅小区的供配电系统 1.1 用电负荷配置 大型住宅小区功能配套设施一般都比较完善，既有商场、超市、银2行、体育娱乐设施，也包含中小学校、幼儿园等教育机构，还需要配备消防、给排水、供热、基础道路和停车场等基础设施。因此，确定用电负荷时需要综合考虑各种因素。按照 JGJ 16-20

3、08民用建筑电气设计规范3.5.2 条的规定，方案设计阶段应采用单位指标法，初步设计和施工图阶段可采用需要系数法。 单位指标法 计算公式1如下： 式中 有功功率， ； 单位用电指标，如 kW/套、W/人等； 单位数量，如套数、人数等。 表 1 列出大型住宅小区各类建筑用电负荷。 表 1 大型住宅小区各类建筑用电负荷1-3 建筑类型 需要系数 单位面积用电功率（W/ m2） 负荷密度 （MW/km2） 住宅 建筑面积80 m2 0.85 4 kW/套 712 建筑面积 81120 m2 6 kW/套 建筑面积 121150 m2 810 kW/套 高档住宅、别墅 1210 kW/套 给排水、供热

4、 0.85 30W/人 1011.5 商用（商场、银行、旅馆、娱乐等） 0.70.85 50120 412 公用（办公楼、学校、医院等） 0.70.85 20100 511 3道路 1 4.56.5 57 需要系数法 计算公式如下： 式中 小区所有建筑最大用电负荷， ； 负荷密度， ； 建筑用地面积， ； 需要系数； 年用电总量， ； 最大负荷利用时间， 。 1.2 负荷分级与供电要求 负荷分级是根据突然停电所造成的影响程度，将负荷分为一级负荷、二级负荷和三级负荷，其中一级负荷级别最高，三级负荷最低（参见 JGJ 16-2008） 。按照 JGJ 242-2011住宅建筑电气设计规范表 3.2

5、.1，住宅建筑中高层建筑高度 100m（35 层及以上） 、50 m100m 且 19 层34层的消防用电、应急照明、客梯、走道与值班照明、航空障碍照明、生活水泵等负荷为一级负荷；10 层18 层消防用电、应急照明、客梯等负荷为二级负荷；其他住宅建筑都是三级负荷。 一级负荷要保证有两个电源供电，并且两个电源不能同时发生故障；二级负荷应由两个回路供电；三级负荷按照约定供电。建筑高度4100m（35 层及以上）消防用电、应急照明、生活水泵、航空障碍照明应设自备电源供电。 1.3 电压等级选择 由于线路输送时产生压降和线损，各级电压线路的送电能力是有一定限制的，了解这一点对于大型住宅小区是非常重要的

6、。表 2 是各级电压线路的输电能力。 表 2 各级电压线路的输电能力 供电电压（kV） 线路种类 送电容量（MW） 供电距离（km） 配电变压器总容量（kVA） 0.38（0.22） 架空 0.1（0.05） 0.25（0.5） 电缆 0.175（0.1） 0.35（0.2） 10 架空 0.22 206 2506300（含 6300） 电缆 5 6 35 架空 28 5020 630040000 电缆 15 20 110 架空 1050 15050 40000 由表 2 可以看出，如果送电容量在 5MW（电缆）以内，采用 1 条10kV 的线路就能满足要求，再采用 10kV/0.4 kV 一

7、级降压；如果送电容量 515MW（电缆） ，就需要多条 10kV 的线路，同时区内还要建造 1 座35kV 变电站，经 35kV/10kV 和 10kV/0.4 kV 两级降压；对特大型住宅小区，如送电容量超过 15 MW，区内要建造 1 座 110 kV 变电站，然后是一5定数量的 10kV 开闭站、配电室。 1.4 接线方式选择 大型住宅小区供电系统的接线方式，一般根据系统的性能、适应性、费用、安全性与可靠性等诸多因素进行综合考虑，然后选择最合理的接线方式。目前，中高压供电系统主要有三种接线方式：放射式、树干式和环式。图 1 是住宅小区常用的 3 种供电系统接线方式。 图 1 中压配电线路

8、接线方式 图 1（a）的放射式接法由两路供电，任一回线路故障或检修停电时，均可由另一回路供电。但是同杆架设的两回线路发生故障检修时，往往要两回路同时停电；如果两回路不同杆架设，系统投资较大。 图 1（b）的双树干接法由 2 条干线供电，任一回路故障都可转另一路供电，可靠性较放射式高，但投资较大。 图 1（c）的环式可采用双电源供电，开环运行；或一用一备，闭环运行。供电可靠性高，但继电保护复杂；一般采用以负荷开关为主开关的高压环网柜组网。 住宅小区常采用电缆供电，既美化了小区环境，也减少安全事故。图 24 是常用的几种电缆环网配电方式。 图 2 “2-1”和“3-1”单环网 6图 3N 供一备（

9、N4） 图 4 双环网 小区开发初期可采用“2-1”单环网供电，环网中备用容量取 50%，任一段电缆故障，可以采用倒供电，从而提高了供电可靠性。当小区负荷较大、较集中时，可采用“3-1”单环网供电，进一步提高供电可靠性。采用有备用线的 N 供一备（N4） ，主供电缆负荷电流可达电缆容量的100%，线路利用率较高；备用线路正常运行时不带负荷。当供电可靠性要求极高时可采用四回路的双环网接线方式。 1.5 开闭所、配电站设置 当小区内变电站 10kV 出线走廊受到限制、10kV 配电间隔不足并为若干配电室供电时都应设开闭所。开闭所在小区内应根据负荷分布均匀布置，要求交通运输便利、进出通道充足，有消防

10、、通风、防潮、防尘等设施。 配电站的位置应深入或接近负荷中心，按“小容量、密布点”的原则设置，并根据小区居民户数布点。小区配电变压器有室内站、箱式变、柱上变压器几种方式可供选择，从占地、投资、美观、经济几方面考虑，小区配电变压器倾向于箱式变。箱式变压器的容量一般为 3151260kV，型式有欧式和美式之分，从美观、结构紧凑、维护等方面考虑宜选用美式箱变。 2 大型住宅小区配网自动化 2.1 自动化功能 7大型住宅小区配电系统无论是规模、复杂程度，还是供配电的质量、可靠性要求都适合智能化和自动化。小区配电系统自动化要实现的功能有：无人值班；数据采集和传输；负荷控制管理；故障隔离和供电恢复；自动无

11、功补偿；电能计量等。 2.2 自动化系统 图 5 是典型的小区配网自动化系统。该系统是由重合器、环网柜、箱变、低压分支箱以及二次设备、电缆、光缆等组成的环网系统，开环点可根据负荷分配与运行方式而确定。一次部分中的开关通过多模光纤实现远程控制，箱变与箱变之间则通过四位置负荷开关与分支电缆联络构成内环网，再加上重合器的开断短路能力，可以实现供电智能切换、故障隔离与恢复供电。 图 5 住宅小区 10kV 自动化配电网系统 3 结语 随着大型住宅小区的不断涌现，小区供配电系统的规划和设计任务日益繁重，有必要对其进行深入的研究和分析，使小区供配电系统达到技术可行、经济适用、布局合理的目的，并且运行的安全性和可靠性有保障，还要有一定的前瞻性，以满足小区未来的发展的需要。 参考文献： 1 中国航空工业规划设计研究院等. 工业与民用配电设计手册（3版）M. 北京：中国电力出版社，2005. 2 Q/CSG 10012-2005. 中国南方电网城市配电网技术导则S. 北8京：中国水利水电出版社，2006. 3 张春强. 大型居住小区 10kV 高压供配电系统的设计J. 中国高新技术企业，2012(1).