城市商住楼供配电系统设计与分析

孙佳慧

【摘要】社会和经济的不断发展和进步使人们的生活越来越方便，各种电器的使用也使得小区的用电负荷不断增加。城市现代化综合住宅小区与传统的住宅小区相比有着巨大的区别，其不仅在占地面积和楼层的高度上有了巨大的飞跃，更是在小区的配套设施，如公园草坪、灯光背景、健身休闲场所上一应俱全，这都决定着综合化住宅小区配电设计要打破传统观念，运用新的理念设计住宅小区的配电。小区变配电设计合理实施，对于整个小区的用电安全和人们的财产生命安全是至关重要的。本文主要分析综合住宅小区配电的特点和设计要点，分析小区的供电特点，对小区的变配电设计进行深入分析，并对变配电室的设计进行了介绍，并进一步阐述消防配电的技术要点和重要性分析。消防配电以某高层住宅楼为研究对象，进行高层建筑消防供电照明防火设计与研究。当住宅区规划设计时，我们必须周全考虑到电力分配的难题。同时设计理念要与时俱进。在区域建设中，设计师要思量到全部的电气设备，并预留足够的余量。只要有进一步考虑问题就能够做到更好的设计，对反复的施工进行杜绝，減少资源浪费。优良的设计方案，可使整个小区的电力提高安全性和可靠性，提供一定的保证。在这种情况下，我们人员应努力探索和分析高层次住宅项目供电和方案设计方法和途径，使高层小区向安全可靠发展。

【关键词】负荷计算;配电设计;消防配电

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

17.094

绪论

近年来，随着我国经济的发展与城市化建设进程的加快，集大型商业与住宅小区于一体的建筑（商住一体化小区）不断涌现。相对于其他建筑的供配电系统设计而言，商住一体化小区是比较复杂的，因为不仅要考虑到高供高计的大型商业、集散式商业体的要求，还要考虑到装表到户的店铺、住宅用户及地下车库、公共设施、幼儿园等高供低计的要求，此外，还耍考虑安全可靠性和经济性的要求。如何进行商住一体化小区供配电系统的设计，使其与集大型商业与住宅于一体的小区相适应是一个值得研究的问题。本文对商住一体化小区的电气设计思路与方法做了一些探讨和优化，可为类似建筑的电气系统设计提供有益借鉴。

一、现代化小区配电特点

1.用电特点

一是区域建筑面积愈来愈大，楼层数量越来越多。居住人民的生活电器越来越多，因此人民的电力需求也在不断增加;二是随着生活水平的提高，目前城市居民使用更节能的电器，如空调，电磁炉，冰箱等，如果这些设备同时打开，特别是在夏天，电力负荷就大大增加，导致较大的电负载。不光加大了供电和分配的难度，同时考虑到因为设备负荷增加所带来的安全可靠性问题;三是由于现代化住宅基础设施和娱乐设施越来越完整，越来越多元化。如住宅电梯，商业设备，消防设备，各种泵等。区外的儿童与医院，娱乐和健身场所的配电质量，电气稳定性和安全性也有较大的需求。随着越来越多的住宅建筑建起，建筑面积也在增长，这决定了区域供电范围大，电力质量高。这么多离散负荷载点的特点，从而增加了区内分配的难度。

2.配电特点

随着城市现代化程度进一步加快，造就许多居住楼层建成。现代小区楼盘通常一期一期来设计，分阶段建设，因此每个小区和每个住户人数都有很大差异，导致各大楼的用电量的不相同，电力的性质也是不相同。通常用三相供电给整个建筑物供电，然后单相向住宅用户供电。因此，在选择供电方式时，必须调查每座建筑物的户数。由于综合住宅小区配套设备比较多，例如电梯、商业设备、消防设备、各种水泵等。他们的电器功率和家用电器的数量是不同的，导致电力和混合型电力模式的类型不同。例如：消防各类电器，电梯，住户平时生活用电，娱乐场所，道路两旁绿化照明的公共用电等。

二、综合性住宅工程供配电设计方式

1.配电房的位置选择

住宅小区设计总体规划中应包括地面配电室，变压器，母线槽和电缆沟等区域配电设施。管道等领域必须进行综合规划;高低压配电室住宅区应独立设置，无其他设备共享。也可以与主楼建设相结合，按照一般定位于一楼或两楼的规范，也可以设置一楼，但不应与住宅楼相邻。当条件有限并且必须位于地下室时，不应设置在地板的底部，其目的是防止水分或淹水的影响。当前来看，通常新房地产分配室通常设在楼盘一楼或楼盘底下层。当规划在楼层的首层时，应注意不应各种有关的水设施系统等容易积水、发热的场所相邻，不应有供水管和排污管等非电管线穿越。当区域配电室设在建筑物的地下室时，需要部署地面高度高于室外地面10cm。配电设备通常设置防潮底座，防止户外水积聚入配电室和设备，配电室应具有排水，防潮，防渗水功能;如有必要，可以使用独立通风设备，如消防车，灭火系统，并设置到出口到外面的安全。

2.住宅小区负荷计算

基于人口相对集中的小区楼盘来说，电力的使用复杂化，供电安全性要有较高的要求。因此，要精确计算各类住户的电量使用情况，再选择适合的变电站设备。具体来说，满足电源需求，负载分类。如楼盘小区的消防电力电量分为：消防电梯，消防给水系统;生活照明系统分为应急和住宅两类;完成好电力用电量计算，根据实际情况实地考察每个住户的最大用电量是多少，在此基础上，合并全部住户的最大用电量，然后得出整栋楼层的最大负载是多少。

3.变压器容量和性质的确定

随着社会发展，城市地区各种建筑的防火间距相对比较大，供电范围也相对比较广，负荷点随着小区楼盘的防火间距也在处于范围广，离散的特点。因此，按照合理可靠的经济方案开展变配站的施工。在公用开关站建造中，应分为主楼公共配电站、商业配电站和住宅公共开关站三部分[2];建设专用配电房应分为住宅用户专用配电房和物业专用配电房两部分。

4.10kV接线模式

基于高层住宅，其建设程度相对大，建筑高度较高，用电量大，配电安全性较强，在公共供配电站和专用供配电站方面经常需要设定两路10kv电源线路，以确保设计方案要求。具体来说，主要涉及到以下工作：其一，当10kv的公用站，选择一条母线进行分断，同时两路电源进入常供，运用母联开关进行分断开来;其二，设计二次控制原理图，使用自动化设备进行无人分合功能。

5.主要设备的选型

（1）高压开关柜

随着科技的发展，现代化的小区楼盘变电室位于楼层地底下，按设计规范不得用油式断路器。一般来说有三种类型的开关用于设计人员选择：高压空气断路器，六氟化硫开关和真空断路器。目前，在住宅楼层使用SF6开关较为普遍，主要考虑成本。因此，应根据地下室设计相关规范，选择符合国家标准的高压设备。

（2）低压配电柜

根据规范，一次供电设备一般称为配电中心。他们一般在企业和房地产变电所设置，配电到分配设备的下属不同地点。这个级别的电气设备主要是通过降压变压器，所以电气技术参数比较高，输出电路容量比较大。二次配电设备，一般集中配电柜。配电柜通常分布更多的分散负载，环路较少的地方。他们将配电设备的电路分别输送给附近的用户。本设备为负载提供保护，控制和监控。最终配电设备称为照明配电箱，它们是分散的小容量配电设备，到达总配电箱。

（3）应急备用发电组

现在大部分柴油发电机都有紧急备用电源。一般说来，外资的高楼大夏已经使用汽轮发电机，这种设备体积小，质量轻，反应速度快，故障率低。紧急备用机组必须快速自启动。一般应该能够在15s内恢复供电。从可靠性来看，最佳选择两台，容量较小时也可选用一台。

（4）断路器

在住宅区的配电设计中，很多设计师在选择断路器时设计的不合理等因素，一些设计人员经常选择先进的设计而不是实际的断路器。他们觉得断路器越高级越好，能保护更多区域的稳定性需求。其实，选择高级断路器有一定的缺陷，当分配主要或大的故障电流结束时，高级断路器可能导致更多的切断下一级切断;除断路器的选用另外还有一种情况，就是太多选择可调节的断路器，基于电力需求小的住宅区，电流需求大约只有100A以上，功耗总的来说比较小。所以在这种情况下，该区选用可调节的塑壳开关，似乎多余，浪费资源。其次是断路器性能参数不准确或与电源线参数不匹配。通常容易发生短时过流释放的最大电流太小，甚至小于下级塑壳开关的瞬时过流释放的额定电流或瞬时过流的额定电流释放太小生产会破坏选择性开关的选择动作，在发生电路故障的情况下，断路器失去其应有的作用可能会导致无法修复的损坏。

对于大电流端子，应选用塑壳开关类型，短路延时过流释放电流不得小于最大开关短路时间或瞬时过流释放电流的下限1.2～1.3倍，延迟时间不应小于对应的时间。选择瞬时过流释放电流尽要大。应使用断路器的中间级保护来破坏容量，安全性，选择性和维护简单方便的保险丝。上，下保险丝的电流比应不小于其过流选择比，即1.6：1。端子回路保护器具不可选要求，可运用非选择性塑壳开关，但应符合相应的技术要求，在室内配电箱的安装中，应在入口附近选择通常的安装位置断路器配有断路器。对于只有插座电路的情况，您需要装带有泄漏装置的塑壳开关。而对于插座电路的情况大于两种情况，安装漏电装置可以保护，在出线电路中分为单极断路器，同时采用大型电路设计;在住宅室内电路设计中，应对照明，空调等电气技术参数进行区分，照明电路应采用C曲线特性的断路器，空调等电力设备的D曲线特性断路器。而在电路设计中一些大型电器用于电力负荷计算，并参考电路设计的结果，而大型电器设置单独的电路，绝对不能认为是理所当然的。

低压开关还配有压力损失（失压）保护措施，当网络欠压或失压时，欠压释放装置将立即马上或延迟一段时间后进行动作跳闸，防止压力过大烧坏电气元件导致配电网络系统瘫痪从而造成大面积范围故障停电。低压开关柜和控制设备一般提供的电网电压为额定电压的70%—35%，欠压释放动作;当电网电压为35%—10%的额定电压时，失压（零电压）释放运行。欠压释放线圈连接到在线电压。当线路电压正常（额定电压的85%—110%）时，当电枢被吸住并且线路电压下降到额定电压的70%以下时，欠电压释放芯电磁吸力减小而小于复位弹簧张力，电枢关闭杠杆的冲击，使钩子和钥匙从断路器跳闸。

6.合理确定高低压电缆主干线

一般情况下，选择电缆应必须确保外部环境因素，尽量避免过热或腐食损坏，有利于在安全环境中维修检修。人员在小区施工设计过程中，应以小区为基础的空间结构，选用各种电源及配线。高压线有两种选用：母联开关是控制电源线进出，而在低压一般使用单总线段。这两种方法都有自己的优缺点，通常在城市高端住宅区应采用分段切换，是因其稳定性，但是需要投放巨资实现。而另一方面却是非常的不同，它的可靠性并不理想，但成本很低。而为了长期运行，在供电设计中，设计人员有必要放置充足的空间来调节控制设备，楼盘小区有必要运用环网供电电路。对于配电主要设计的要求，工作人员在设计主线是为了满足安全性，经济性，灵便性等需求。

（1）可靠性

为了给住户提供连续，高品质的电源，布线方面一定要可靠安全。主要布线的可靠性需要做好研究工作，力求避免决策上的錯误，由于基础数据的可靠分析不完善，设计师做好研究和研究工作是非常重要。为了提高主配线的安全可靠性，通常采用高可靠性电气设备的运行，以便考虑到两个方面的可靠性和经济性，从而使实际需要做出决定。一般来说，供配电系统的重要建筑的安全性需求相对较高，由于主要高层楼层人口比较密集，如果供电系统设计缺陷，一旦出现问题，对家庭生活和财产安全造成直接影响，同时影响企业的经营和装置设备的正常工作，造成经济损失极为严重。为了避开电气线路事故的发生，设计人员需要按照实际施工电力的实际负荷水平进行。供电和配电线路的设计应该能够做任何运行状态，可以继续向建筑物供电，从而保证供电的可靠性。

（2）灵活性

工作人员在进行电气主要布线的方案设计，应在进行确定配电设计方案阶段中，我们应充分减少故障引起的事故，缩小故障范围，尽量减少居民损失。因此设计人员应选择实际需要的断路器进行配合。这样可以很好地通过总线开关的信号将发电机启动和停止，做到灵活性，合理选用电源。在检修时，可以有效地停运断路器开关设备，不会对电网造成影响，同时也保持供电连续性。

（3）经济性

经济主要体现在以下三个方面，使用简易的接法，在同样效果下尽量减少设备投入，节省成本。当初始投资的电路数量较多时，使用较少的设备条件，简化布线。在选择设备类型和额定参数时，要结合项目的实际情况，尽量避免以大代小，以高代低劣;在选择电缆对齐时，要考虑到设备布局尺寸，要努力减少面积，节省空间，降低征地设备的成本。在设计断路器时，设计人员如果大量增加断路器选择次数，造成经济影响。

7.健全防雷和接地系统

在防雷和接地系统建设过程中，首先要明确当地的自然气象，选择合适的技术参数，并在此基础上制定相应的防雷系统和接地方案。一般来说，防雷系统的施工过程中，通常需要注意以下内容：1.是对于直接雷击，应结合防雷带屋顶设计的实地情况，确保良好连接屋顶金属防雷带;2.对于雷电波，施工应用的低压电缆，需要在绝缘层里面设计金属罩子围绕电缆;3.总开关柜需要三级电压保护的，应尽量防止设备发热。另外，接地系统施工过程中，要注意以下几个方面：1.是在低压配电系统接地时，可分为TT，TN，IT三大类;2.接地装置在此过程中，要充分利用现场的自然接地和人造地面接地，建立相对较好的接地电阻环境，使接地装置系统的效能最大化。3.过程中的接地电阻的施工，应严格按照国家接地设计技术规范要求，将变压器接地电阻控制在超限范围内。

8.回路设计方面

近年来，城市楼层小区的配电方案，工作人员经常忽视电路设计。一些设计人员设计为便于设计电灯之间的电源插座数少的电路，而一些设计人员甚至跳过此步骤的设计循环，不要设置线路，这导致实际的横截面积减少或增加问题，导致不必要的费用。实际线路横截面减少可能导致线路过载，一旦电线负载在一定时间段内超出范围，将大大降低线路的绝缘能力，导致电气火灾和不可挽回的事故，严重危及居民的生命和财产安全。值得注意的是，一些工作人员将在线路的设计中随机变化，自由改变埋地管道截面的地下墙和插座的房间，所以不应该改变这些位置线，导致不可逆的损失。因此，在住宅区配电设计中，室内设计的室内分布，做好循环设计工作，避免发生安全隐患。在室内电气线路的住宅区设计首先要做的是为早期工作做准备，主要在线设计涉及到一些信息的准备，审查，调查。这些信息主要是室内装修图，电路图，各种航测图的室内比例。地图的航测最好使用最新版本，使更符合实际网站，不容易出现测量错误，一旦测量出错，就有可能造成事半功倍，浪费不必要的资源。同时设计人员在测量数据中要严格按照地图的标准比例，通常一对一比例。在室内线设计中，通过点标记所有线做标记，根据现场实际情况，考虑到所有因素，选择最短线距设计，多分析几个版本，然后选择最合理的线路设计，通过设计手段改善线路的缺点。

结论：

随着社会的发展，高层建筑或重要建筑物的电气设计被提出要更加多样化和个性化，以满足要求，并可与高层住宅项目配套使用，供电和配电设备组件也是增加，高层建筑量和套数也在增加。电梯，空调，重要的消防设备越来越离不开人们的生活。相对依赖电源的安全性，配电设计的设计者必须仔细规划，充分考虑。因此，当住宅区分布设计时，必须事先准备好设计理念。只有这样的意识才能设计完善，从而减少不必要的重复建设和浪费。一个良好的供电和配电设计为整个区域提供安全可靠的电力提供保证。在这种情况下，要积极探索高层次综合住宅项目供电和配电设计，使其在可持续发展的可靠，安全和灵活的方向发展。

参考文献：

[1]李向华，张萌.浅谈现代化住宅小区配电设计[J].城市建设理论研究（电子版），2019，（35）：2341-2341.

[2]郭涛，吴汉章.高层综合性住宅工程供配电设计方式探讨[J].科技风，2020，（3）：171-171.

[3]金建中.高层建筑电气设计中低压供配电系统安全性分析探讨[J].中外建筑，2019，（02）：137-139.

[4]沈聿农，赵彩虹，王恩荣.现代高层建筑电力负荷分析與配电方案选择[J].南京师范大学学报（工程技术版），2019（03）：1-5.