住宅小区电力工程设计浅谈

2022-09-21 16:35:32 来源:写作指导

[摘要]社会的快速发展使人民对居住条件的要求变得越来越高;而土地的稀缺性使住宅楼越建越高;安全事故的频发使国家对供电和消防验收要求越来越严,因此,安全可靠、节能降耗、技术先进、经济合理、环境优美的住宅小区配电系统更显重要,同时电力设计还必须根据实际情况,结合建筑功能、用电性质、计量方式、负荷等级、供电半径、安全距离等来综合考虑设计的方案。在满足用户近期用电需求后,还应考虑远期发展空间,使得近、远期相结合,统筹规划。

[关键词]10kV电力设计;沟通;经验分享

1计算用电负荷、确定配电容量

用电负荷计算方法有:二项式系数法、利用系数法、需要系数法、单位面积功率计算法,单位产品功率计算法等。以上方法它们的应用范围各不一样,而住宅小区类型、用途也是千差万别的,所以不同的设计人用不同的方法进行负荷计算与实际就存在很大出入。目前有许许多多的住宅小区变压器容量配置偏大,存在大马拉小车的现象,就此增加了用户投资和用地面积的浪费,造成变压器空载损耗和国家能源损失。

2电气主接线方式

主接线方式有:单母线、单母线分段行、单母线分段带旁路停电、双母线、双母线带旁路、双母线分段带旁路。以上主接线方式中,单母线、单母线分段使用的较多。小规模的住宅区,因为配电容量小、设备数量少,电网单回路供电,且主接线比较简单。中、大规模住宅区一般需要配置开关站,电网进线双电源供电,配电层级多,必要时形成环形供电模式。多种电源切换需要电气与机械防误联锁,应急负荷电源还具备配电房首端和用电现场末端切换。所以设计人员要对多个主接线方案进行技术经济比较。选择可靠性高、操作灵活、技术先进、检修方便、容易扩建、经济性强的方案来实施。但是有很多工程存在过度设计,其中最典型的是回路配置过多,不必要用首端和末端切换的回路,均采用了首、末端切换回路,同时增加开关、电缆与电缆保护管等配套材料,造成杀鸡用牛刀,重复投资。低压配电线路可根据容量、配置、用途、距离分别选用放射式、树干式、环式及链式接线法。

3变电所的设计

电力工程设计属于专项设计,建设单位委托工作往往滞后,因此很多大楼结顶后还未明确配电房的位置和尺寸,经常造成返工或工期延误。所以设计人除了有充分的基础资料以外,还应该及时与建设单位、建筑设计单位、建筑安装单位进行有效的技术沟通和现场了解。特别要注重设备安装空间、安全距离、电缆孔预留、设备运输通道、接地网敷设等情况的检查。变电所的选址和位置至关重要,应尽量选择靠近负荷中心的地方,以降低配电系统的电能损耗和电压损耗,并能有效减少一次投入,提高电能质量。住宅小区内的变电所应遵循小容量、密布点、进出线方便,考虑电源的进线方向,偏向电源侧,且变电所地面必须高出往年最高进水位。由于地价和房价的不断攀升,许多建设单位要求把配电设施放在地下室,留出更多的销售面积。我们南方雨水季节多,所以地下室配电设备进水经常发生,造成长时间大面积停电。同时变电所靠居民墙设计,下半夜电磁声干扰投诉的也不少。因此变电所选地址前,一方面要了解气象部门的历史最高水位,另一方面要保持居民的电磁干扰距离。尽可能设置户外独立变电所。同时不要片面听取建设单位的不合理要求。

4主要设备选择

4.1高压开关柜的分类。4.1.1按照绝缘形式分四种类型。第一种采用空气绝缘的高压开关柜,这种高压开关柜母线裸露在空气中,断路器通常选用瓷柱式或罐式,其特点是外绝缘距离大,占地面积大,造价成本低,安装简单,可以看到明显断口,目前大多数电力用户均采用这种类型的高压开关柜。第二种是混合式高压开关柜,也称为半绝缘开关柜,这种10kV高压开关柜母线裸露在空气中,开关选用SF6气体绝缘介质绝缘,因此称为半绝缘开关柜。其占地面积较小,运行稳定可靠。第三种是全绝缘全封闭的10kV高压开关柜,简称GIS柜。这种高压开关柜母线、开关等高压带电部分全部密封在SF6绝缘介质中,进出线电缆接口采用T型电缆头连接,真正做到全绝缘全封闭。优点是占地面积小、可靠性高、安全性强、终身免维护。第四种是新研发的新一代固体绝缘环网。该柜主开关将用环氧树脂固体绝缘包覆封装,开关一回或者多个回路组合在柜体内,可以选配隔离开关、接地开关等配套元器件。该产品国外有35kV和10kV电压等级,而我国目前开发的电压等级在10kV。本产品与气体绝缘环网柜相比较,还是有许多优点:无气体泄漏及温室效应风险;对配电室空气无污染;绝缘性能可靠;免维护;适应地下室较为潮湿的工作环境;模块化设计占地面积小;产品的组合灵活性强更加有利于拼装、扩展、运输;安装方式多样化。4.1.2按照结构形式分两种类型。固定式和移开式。两者在柜体结构、使用性质、应用范围上均不同。固定式是柜内所有的电器元件(如:断路器或负荷开关等)均为固定式安装的。该柜型较为简单经济,柜内设“五防”联锁,检修时需要停电,主要用于电源分配。移开式或手车式是柜内的主要电器元件(如:断路器)是安装在可抽出的手车上的,由于手车柜有很好的互换性,因此可以大大提高供电的可靠性。常用的手车类型有:断路器手车、计量手车、隔离手车、PT手车、电容器手车和所用变手车等。主要用于线路、负载的保护。供电可靠性要求高的开关站、大容量电机、大容量变压器控制选移开式柜,而住小宅区配电一般选用固定柜环网柜配负荷开关,但每个地方性规定有差异,设计时必须参照当地供电部门的要求。

4.2高压开关柜选择考虑的因素。考虑的使用条件:周围空气的温度;环境的相对湿度;海拔;地震烈度。选择的要求:通用技术要求;对地接地要求;对断路器要求;对壳体的要求;对“五防”的要求;对限制内部电弧故障的要求;二次元器件配置的要求。

4.3变压器的选择。变压器按照冷却方式分三种,即:油浸变压器、干式变压器、充气变压器。新建的住宅小区一般选用干式变压器。主要优点是占地面积小,可与高压柜、低压柜相邻安装在同一个房间内。但是变压器超负荷能力低、造价比油浸变压器高。容量的确定:变压器计算用电负荷方法参照本文第3点描述。变压器的最高运行效率为63%-67%,对于住宅区的平稳负荷,变压器单台供电负荷宜选择85%。为提高供电可靠性,住宅区一般设两台变压器,低压侧手拉手通过母联开关联通,平时分列运行,每台变压器容量的设置应该要考虑另一台停运后,能保证一级负荷正常供电。低压0.4kV变电室中单台容量不宜大于1600kVA,个别地方供电部门规定不得大于1000kVA,同一个变电室不得设计2台以上的变压器,但有人设计一间安装4台变压器,空间狭小夏季室内温度极高。干式变压器常见型号:从绝缘介质可分为SCB系列环氧树脂浇注干式变压器,绝缘材料为环氧树脂。SGB系列H级绝缘非包封干式变压器,绝缘材料为诺麦克纸杜邦漆。从铁芯材质分有硅钢片铁芯干式变压器SCB,SGB系列。非晶合金铁芯系列干式变压器有SCBH、SGB系列。而SCB系列环氧树脂浇注干式变压器是住宅区电力工程最常用最适用的选型。

4.4低压开关柜的选择。目前低压开关柜常用的为两种形式,即:固定柜和抽屉柜。固定柜(常用GGD型)比较经济,结构简单、改造方便,但检修时容易碰触周围带电设备,且出线回路少。抽出式开关柜(常用GCS和MNS型)出线回路多、占用空间少、检修和替换方便、供电可靠性高、可提供二次接口实现远程控制、有独立操作和显示面板、造价相对也高,但应用广泛。对于临时配电或供电可靠性要求不高的场所,可以选用固定柜。对于高层建筑、多回路输出、远程控制需要或配电室建筑面积有限制的,建议选用抽屉式柜。、

5低压无功功率补偿

无功功率补偿能提高供电效率,改善供电环境,降低变压器及线路的损耗,在电网系统中无功功率补偿装置是一个非常重要的设备,所以要合理选用,尽可能做到性能可靠、经济可行。反之,可能造成无功功率过补或欠补、电压波动或谐波增大等诸多不利因素。无功补偿分类:分传统型和智能型。传统型是由控制器、保险器、电容切换继电器、热继电器、电容器组合在一起,根据补偿容量分多支路安装到成套柜子内,根据投运的容量不同又分为等容补偿和阶梯补偿。传统型造价较低、维修简单。但由于投切速度比较慢、切换造成电流冲击和噪声、电容器寿命短等缺点所以逐渐被市场淘汰。智能型属于模块化,控制元件、保护元件与电容器融为一体。主要特点是占用空间少、没有触点、零电流投切、响应速度快、调节平滑、电容器使用寿命长。智能型又可分普通型和抗谐型。普通型适用无谐波干扰的场所,组合简单。抗谐型是以△型或Y型低压电力电容器及串联电抗器为主体,配备智能开关,以简单开放的结构设计,实现智能化低压无功补偿功能,它具备过零投切、保护、测量、信号指示、联机等系列功能,主要应用于有谐波场合的无功补偿,能够可靠运行,不会产生谐振,对谐波无放大作用,并在一定程度上有吸收消除谐波的功能。其中串接7%电抗器的产品使用于主要谐波为5次及以上的电气环境;串接14%电抗器的产品使用于主要谐波为3次的电气环境。而随着变频器、感应炉等电子设备的普及,谐波的干扰给电网和用电设备带来一定影响,同时小区居民用电为单相负荷,三相功率不平衡为常态,在经济条件允许情况下智能抗谐型,应该更适合住宅小区配电系统。

6电能计量方式

公变电能计量一般设在配电房变压器出口端。各住户计量分别在单元口或楼层强电井内,实现一户一表。公共用电采取出线柜集中计量,用户按建筑使用面积分摊电费。商业用电根据容量确定,由供电部门审批是否设独立专变和电能计量表。计量互感器与表计均有供电部门提供,设计人必须预留表计和计量终端安装位置。随着智能小区的普及,目前大部分新老配电工程均未设计智能电能表计的远程抄表数据线预埋和汽车充电桩计量电路的预埋。所以只能采取明设线路来补救,就此线路的交叉布置不利于安全运行,也影响住宅小区的整体环境。7结论作为设计工作者要努力学习,善于总结经验,不断提高设计的技术水平和综合素质。作为设计企业要完善制度建设。在如何提高施工图设计质量上进行管理,制定不同的地区设计指导书;规范和汇总通用设计图集;促进各专业间的工作配合和资料互享;完善设计成品校审制度和本职实名审签制度、建立质量终身责任制。同时应加强设计人员的上岗和在岗技术培训,以及对新技术、新材料、新工艺、新规范的了解把握。只有在设计者和设计公司的共同努力下,才能设计出更好的、更完美的作品,来服务用户、回馈社会。

参考文献

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[2]王玉荣.浅谈住宅小区规划设计理念及设计措施[J].建材与装饰,2020(4):123-124.

[3]冯征宇.浅析住宅小区的建筑电气设计及节能措施[J].技术与市场,2020,27(3):97-98.

作者:周忠敏 单位:湖州正辉电力建设有限公司