大型住宅小区供配电系统及其自动化

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jgj16-2008《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。⒈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≤80m20.854kw/套7～12建筑面积81～120m26kw/套建筑面积121～150m28～10kw/套高档住宅、别墅12～10kw/套给排水、供热0.8530w/人10～11.5商用（商场、银行、旅馆、娱乐等）0.7～0.8550～1204～12公用（办公楼、学校、医院等）0.7～0.8520～1005～11道路14.5～6.55～7⒉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jgj16-2008）。按照jgj242-2011《住宅建筑电气设计规范》表3.2.1，住宅建筑中高层建筑高度100m（35层及以上）、50m～100m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100m（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。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0.2～220～6250～6300（含6300）电缆5635架空2～850～206300～40000电缆1520110架空10～50150～50≥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/0.4kv一级降压；如果送电容量5～15mw（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/0.4kv两级降压；对特大型住宅小区，如送电容量超过15mw，区内要建造1座110kv变电站，然后是一定数量的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2～4是常用的几种电缆环网配电方式。图2“2-1”和“3-1”单环网图3n供一备（n≤4）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（n≤4），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、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315～1260kv，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/csg10012-2005.中国南方电网城市配电网技术导则[s].北京：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).