高层住宅小区公共用电变压器容量的确定

高层住宅小区公共用电变压器容量的确定摘要本文以某高层住宅小区公共用电变压器容量的计算确定为例，介绍了小区内确定公共用电变压器容量的计算方法。此例中论述了在住宅小区公共用电变压器容量的确定中应如何对用电负荷进行合理分析，使公共用电变压器容量既能满足正常情况下的供电需要，又能满足火灾时消防设备投入后最不利的供电条件下（即用电负荷最大时）的供电需要，又应使该变压器容量选择合理，不能盲目扩大容量，负载率和能耗指标在正常范围内。要达到上述目的，必须对该小区内的公共用电负荷进行分析，尤其对火灾后用电负荷发生的变化（有的消防用电负荷要投入，有的正常用电负荷要强制切除）要作出正确的判断、分析，并且要确定火灾后最不利的某栋建筑物作为火灾对象来进行用电负荷计算，依此确定变压器容量。关键词电业变配电室公用变配电室公用变压器消防负荷平时最大负荷一、引言随着经济的发展，住宅建设用地日益紧张，中小城市新建住宅小区主要以高层住宅为主，一般都在十九层及以上。根据《高层民用建筑设计规范》50045-95（2005年版，以下简称高规）的要求，十九层及以上的住宅为一类高层建筑，其消防负荷为一级负荷。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92（以下简称《民规》）要求，高层住宅的客梯电力，给水泵为二级负荷，小区换热设备为三级负荷。这就要求高层住宅必须由两个电源（两路10KV电源分别来自两个不同的35KV及以上的区域变电站）供电。我省供电总公司为了方便管理，于2006年5月份制定了一项新的规定，高层住宅小区需建两种变配电室，一种变配电室供小区住宅，商业门脸用电，由供电局管理，称电业变配电室，简称电业变；另一种变配电室供住宅内动力设备（防、排烟风机、水泵、电梯等）、应急照明、小区的消防泵、给水泵、地下车库、物业等公用设施用电，由物业公司管理，称公共用电变配电室，简称公用变。这就要求公用变内的两台变压器一用一备，平时由常用电源供电，当常用电源失电后，由备用电源供电给一、二级负荷供电，当常用电源恢复供电后，即由常用电源供电，也就是说备用电源供电时间较短。公用变需要安装多大容量的变压器，需要严格的计算。容量大了会使初始投资增大，在非火灾时负载率偏低；容量小了又不能满足供电要求。下面以实例说明如何统筹兼顾，合理确定变压器的容量。二、小区概况某住宅小区，东西宽300米，南北长370米，小区共有14栋19层塔式住宅，两栋32层塔式住宅，三个地下车库，水泵房，换热站各一处，总建筑面积32万平米。经过计算，在小区内共设公用变两个，1#公用变设于北部中心(1#地下车库内)，供1#～6#楼（19层），7#，8#楼（32层），1#，3#地下车库，水泵房，换热站用电；2#公用变设于小区南部中心，供8栋19层住宅，2#地下车库用电。现以1#公用变为例，介绍如何确定变压器容量。三、容量统计首先对1#公用变电所供电设备做一统计，见表一：表一：1#公用变所供设备负荷一览表序号用电设备名称平时最大容量Pe(KW)消防负荷容量Pc(KW)单/双电源变压器11#楼公共用电4975双电源常、备用变压器22#楼公共用电4975双电源常、备用变压器33#楼公共用电4970双电源常、备用变压器44#楼公共用电4980双电源常、备用变压器55#楼公共用电4980双电源常、备用变压器66#楼公共用电4980双电源常、备用变压器77#楼电梯8030双电源常、备用变压器87#楼消防风机，水泵，应急照明50177双电源常、备用变压器98#电梯8030双电源常、备用变压器108#楼消防风机，水泵，应急照明50154双电源常、备用变压器11消防泵房消防水泵0177双电源常、备用变压器12给水泵房给水泵7575双电源常、备用变压器13采暖热交换设备204204单电源常用变压器141#地下车库动力照明4934双电源常、备用变压器153#地下车库动力照明14444双电源常、备用变压器163#地下车库动力照明27457双电源常、备用变压器17门房1010双电源常、备用变压器18路灯8.0双电源常、备用变压器19变配电室用电3.0双电源常、备用变压器7#、8#楼因负荷较大，做了两个电气入户，电梯（消防电梯，客梯）单独进户，其余消防设备，如防、排烟风机、屋顶增压泵、潜污泵、应急照明设一电气进户。3#车库也设了两个进户。四、小区平时（非火灾时）所需公用变压器容量高层住宅公共空间照明均做了应急点亮，应急照明灯具全部利用公共空间照明灯具，平时公共空间照明灯具不会全部点亮，故公共空间平时照明功率小于火灾时应急照明功率。将1#公用变所供建筑物平时负荷容量列表如下：表二小区无火灾时1#公用变供电设备负荷计算一览表序号用电设备名称数量（台）总额定容量Pe(KW)需要系数计算容量Pc(KW)单/双电源变压器11#～8#楼电梯204000.220双电源常、备用变压器21#～8#公共空间照明1600.8128双电源常、备用变压器3给水泵房给水泵6751.075双电源常、备用变压器4采暖热交换设备62040.8163单电源常用变压器51#地下车库动力，照明490.840双电源常、备用变压器63#地下车库动力，照明1440.835双电源常、备用变压器73#地下车库动力，照明2740.859双电源常、备用变压器8门房100.88.0双电源常、备用变压器9路灯8.01.08.0双电源常、备用变压器10变配电室用电3.01.03.0双电源常、备用变压器合计1027539根据《全国民用建筑工程设计技术措施（电气）》P10，P127：多台电梯的需要系数为0.18～0.22，可取Kx=0.2；公共空间照明、其余动力取Kx=0.8。将各建筑物的计算容量之和再乘以同期系数Kt作为选择变压器容量的依据。计算结果如下：1#公用变常用变压器容量:1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）:其中—上表中各建筑物的计算容量之和;—平时常用变压器负载率;—平时备用变压器负载率;—同期系数。五、小区发生火灾时公用变压器容量本实例按小区一栋楼发生火灾时考虑，不考虑两栋楼或多栋楼同时发生火灾。不言而喻，火灾时公用变压器的容量应按最不利的供电条件下即用电负荷最大时来考虑。那么什么是最不利的供电条件呢？那就是要找出火灾后投入的消防设备容量减去火灾后强制切除的正常负荷容量之差为最大的那栋建筑物作为着火点来考虑。火灾后该变压器的容量应满足非火灾建筑物内公共用电设备的正常用电，同时还要满足发生火灾后增加负荷量最大的那栋建筑物的用电需要以及消防水泵的消防用电。建筑物发生火灾后，消防报警控制设备发出指令，切断相关区域的非消防电源，接通应急照明，启动相关区域的防、排烟风机等消防设备。针对高层住宅的特殊性，由公用变所供的需要卸掉的非消防电源一般只有客梯电力，而相关区域的应急照明基本上是公共空间的全部照明，消防电梯在发生火灾后降落到首层，供消防队员使用，1#～6#楼只有前室和走道的正压送风机；7#、8#楼及地下汽车库的防、排烟机包括正压送风机（消防补风机）和排烟风机。由此可知，需要按消防负荷与平时负荷容量差最大的一栋楼发生火灾计算。由表一可知，7#楼满足该项条件。我们按小区内7#楼发生火灾考虑，当7#楼发生火灾后，客梯电源被切断，而消防设备投入使用，消防水泵启动，其余单体建筑物内设备正常运行（即按平时设备容量考虑）。我们再详细列表，将电梯、风机、水泵分开列表，见表三；表三小区7#楼发生火灾时1#公用变供电设备负荷一览表序号用电设备名称数量（台）总额定容量Pe(KW)需要系数计算容量Pc(KW)单/双电源变压器11#～6#、8#楼电梯163200.264双电源常、备用变压器21#～6#、8#楼公共空间照明1200.896双电源常、备用变压器37#楼消防电梯1301.030双电源常、备用变压器47#楼消防风机、水泵、应急照明1770.8142双电源常、备用变压器5消防泵房消防水泵61770.8142双电源常、备用变压器6给水泵房给水泵6750.875双电源常、备用变压器7采暖热交换设备62040.8173单电源常用变压器81#地下车库动力，照明490.840双电源常、备用变压器93#地下车库动力，照明1440.835双电源常、备用变压器103#地下车库动力，照明2740.859双电源常、备用变压器11门房100.88.0双电源常、备用变压器12路灯8.01.08.0双电源常、备用变压器13变配电室用电3.01.03.0双电源常、备用变压器合计1291875计算结果如下：1#公用变常用变压器容量:1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）:其中—小区发生火灾时常用变压器负载率;—小区发生火灾时备用变压器负载率;六、公用变变压器容量的最终确定通过上述计算可以看出，发生火灾时计算出的变压器容量和非火灾时计算出的变压器容量相差50%，如果按发生火灾时计算出的变压器容量作为最终的选定值，即：也就是说平时常、备用变压器的负载率太低，太不经济。变压器额定容量应能满足全部用电负荷的需要，但不应使变压器长期处于过负载状态下运行。根据《全国民用建筑工程设计技术措施（节能专篇）电气》，变压器的经常性负载应在变压器额定容量的60%为宜，即为节能经济最佳运行状态。结论：小区发生火灾时的概率不是很大，绝大部分时间是在非火灾情况下运行。平时运行情况下，要使变压器大部分时间在最佳负载率附近运行，发生火灾时在不影响变压器安全运行的前提下短时可以过载运行。生产厂家承诺，干式变压器过载150%强迫风冷长期运行对变压器安全和寿命未有影响，那么过载10%强迫风冷运行一小时对变压器更不会有影响。而根据《民规》第24.9.6条，消防用电设备在火灾发生期间的最小连续供电时间最长的消防电梯、消防水泵为60分钟。在满足规范要求前提下尽量减少投资，以及不至于使干式变压器平时运行时负载率过低，我们将常用变压器容量确定为，，；，。七、结束语本文总结了小区平时变压器容量的计算方法，消防负荷与平时负荷差最大的一栋楼发生火灾时变压器容量的计算方法，以及综合考虑小区平时和火灾时两种情况下变压器的确定方法。通过分析和实例说明，在确定变压器容量时既要考虑满足规范要求和使用要求，又要满足经济性的要求。住宅小区负荷与变压器容量的选择1.城镇住宅小区用电负荷的特点与大、中城市的居民小区相比，目前城镇住宅小区没有高楼大厦，无需设置电梯，也没有集中空调。一般来讲，房地产开发商只考虑盖房子，不考虑开发公共事业，如学校、商场等。所以，城镇住宅小区仅有住宅用电，负荷预测较为简单。2.住宅用电的预测（1）需用系数法：小区内的住宅面积可分为三类：60m2以下的为小型，60～100m2为中型，100m2以上为大型。随着人们生活水平的提高，家用电器逐渐增多，特别是空调、热水器、电磁灶或微波炉等大功率家用电器进入普通家庭，家庭用电由原来纯照明向多功能方向发展。一般小型住宅的设备容量为：照明用电容量300W；娱乐用电容量（包括电视机、VCD或DVD、音响、电脑等）900W；卫生间用电容量（包括洗衣机、热水器、排风扇等）3500W；厨房用电容量（包括电饭煲、电热开水器、电冰箱、排风扇等）3500W；空调用电容量为1500W，合计用电容量8400W.中型住宅的居民，除照明用电容量外，还要增加空调、电视机，用电容量将增加1950W，总容量为10350W，约为小型住宅的1.25倍。大型住宅的居民因为经济条件宽裕，一般为双卫生间，用电容量将大幅增加，约为小型住宅的2.5倍。据统计，居民用电的最大负荷出现在夏季19～22时间段，这时用电负荷约3800W，是用电设备容量的45%，所以取需用系数为0.45.小型住宅的计算负荷取3800W，中型住宅取4750W，大型住宅取9500W.（2）单位面积法：据有关资料介绍，新建住宅内居民用电按建筑面积40W/m2负荷密度选择，大城市为60～80W/m2.本文取50W/m2，即小型住宅的计算负荷为3000W；中型住宅5000W；大型住宅10000W.3.变压器的选择（1）同时系数：住宅小区内居民由于作息时间不同，同时系数小些。取同时系数一般为：50户以