福州地区住宅电气设计述评

新建住宅小区供配电设施建设与维护管理办法住宅小区的电气设计分析［作者：李佳林来源：福建电气论坛发表：2007-1-2821:13:46点击数：465录入：玄黄评分：★★★］李佳林广东省广电集团潮州供电分公司(521000)摘要：文章从供电可靠性、变压器选择及住户室内电气设计3个方面，通过实例简单介绍了当前住宅小区的电气设计思路、设计方法，对当前新建住宅小区电气设计起到一定的借鉴作用。关键词：住宅小区电气设计供电方式1前言随着人民生活水平的提高，居民家用电器的种类和数量也迅速增加，使生活用电量增长较快，以前住宅电气设计的容量选择及布线等方法已不能适应当前的实际情况，因此有必要就当前住宅小区的电气设计提出一些新的看法。2供电可靠性方面旧的住宅小区供电方式一般都在附近10kV变压器台低压侧直接引电源至小区，而且一个变压器台所带的负荷也比较大，大多数变压器台同时供应几个小区和一些零散的住宅群的生活用电，造成变压器台经常过载，在夏季用电高峰期更加严重，经常造成10kV线路过载跳闸，甚至有时造成变压器过载烧坏。另外，人们对供电可靠性(这里指停电时间)要求也不断提高。因此，我们对新建住宅小区的供电方式应该有所改变。(1)在新建住宅内配套建配电房。配电房由配电室和变压器室组成，高、低压进出线均采用电缆并敷设于电缆沟或电缆保护管内。如果一些住宅小区公用面积较小，也可以采用预装式变电站(美式箱变)，这样可以节约用电，但投资比前者大些。(2)供电方式有多种选择。其一，10kV高压侧双电源进线(该方式可以通过分段开关或箱式变的四工位开关来实现环网功能)，经联络开关柜后至变压器；低压侧采用单母线分段，正常情况下分段运行。其二，10kV高压侧单电源进线，低压侧单母线分段或不分段。前一种方式可靠性较高，但投资大，适用于较高档的住宅小区，特别是有高层建筑的小区；后一种方式可靠性较前一种低，但投资省。从目前的情况来看，后一种方式的供电可靠性已能够满足普通的生活用电，一般采用后种方式，但考虑以后的发展，配电室应该预留有安装高压进线柜的位置。综合以上两点，当前新建住宅小区应该配套建立配电房或箱式变；同时，10kV电源进线应该预留2回进线位置(以保证供电可靠性及环网功能的实现)，首期可以根据实际情况只接入1回10kV进线。3变压器容量和台数的选择要确定合适的变压器容量和台数也是件困难的事情。容量选择大了，台数选择多了将造成浪费；而相反，则造成变压器的过载，供电可靠性和安全性又得不到保证。那么，怎样才能做到选择合理？下面以一个实例来探讨这个问题。假设有一个小区有20幢8层楼房，每幢楼有2个单元，每个单元每层有2套住户，即该小区共有住户640户，每套住宅面积从90～150m2不等。下面用两种方法来确定该小区的总用电量。(1)单位住户负荷预测法：根据资料统计，我国住宅电气设计每户计算负荷大概为：近期每户4kW，远期每户为10kW。则该住宅小区总负荷P为：P近期=4kW/户×640户=2560kWP远期=10kW/户×640户=6400kW(2)单位面积法：根据资料介绍的经验值，我国住宅电气设计住户的单位面积计算负荷大概为：近期每m2为35W，远期每m2为90W。由于该小区各户的面积不等，为方便计算，这里取每套住宅面积为120m2作为平均值，则该住宅小区总负荷P为：P近期=35W/m2×120m2/户×640户=2688kWP远期=90W/m2×120m2/户×640户=6912kW根据以上两种计算方法得出的结果，现取P近期为2600kW，为6500kW。由于住宅小区内居民的作息时间不同，而取同时系数为0.4，则折算后该住宅小区的总负荷P′为：P′近期=2600×0.4=1040kWP′远期=6500×0.4=2600kW考虑到变压器的经济运行及功率因数，取变压器最佳负荷率k为0.85，功率因数cosφ为0.75，则变压器容量S应为：S=P′/(kcosφ)S近期=1040/（0.85×0.75）=1631kVAS远期=2600/（0.85×0.75）=4078kVA通过以上计算，加上考虑该小区总面积较大，因而在区内2个地方各建一座配电房，每座配电房各供10幢楼房，近期选用2台1000kVA变压器，每座配电房各立1台，这样可以满足近期及近若干年负荷的增加，而远期再各增加1台1000kVA变压器就可以满足本小区居民的用电。4住宅进户线及室内电气设计为保证用电安全，住宅小区内应采用TN－C－S，TN－S或TT系统；住户进户线必须采用三线制进线，即引至住户的电源线必须有火线、中性线和保护地线。根据GB50096－1999《住宅设计规范》中当前线路必须采用符合安全和防火要求的敷设方式配线，导线应采用铜芯导线，每套住宅进户线截面不应小于10mm2。因此，目前引至住户的电源线采用3根10mm2的铜芯导线，有条件或大面积的住户采用3根16mm2的铜芯导线，以后随着住户负荷的增长再考虑更换截面积更大的导线。进户线大多是明敷设的，以后更换难度不高，费用也较低，而大部分住宅室内导线则是暗敷设，以后要更换难度较大，费用也较高，同时又影响美观。因此室内电气线路设计不能片面强调节约，而应该有一定的超前意识。我们可以借鉴国外经验并结合我国实际来合理设计室内住宅的电气线路。每套住宅电气线路的分支数不应少于5回；空调电源、插座电源和照明电源应分路设计；厨房及卫生间的插座电源宜设独立回路；空调电源回路导线截面积不应小于4mm2，其它回路不应小于2.5mm2。室内插座设计与室内电气线路设计一样要有超前意识，应考虑未来发展的需要，宜一次性安装完毕。要做到每间房、厅4面墙至少有一个插座，但客厅应适当增加插座数量。室内电气设计的其它方面，如应有过载、过流和漏电保护等其它方面的内容在许多地方的论文有介绍，这里就不再赘述。总之，住宅室内电气设计应有超前意识，宜一次性投资，这样才能避免以后因更换导线或增加插座而产生麻烦、美观等问题，同时能够增大电气安全和防火安全系数。5结束语由于生活用电负荷的不断发展，使远期住宅负荷很难预测，现在要将住宅小区的电气设计做到十分完美是不可能的。我们只有不断探讨和总结经验，才能为居民的用电提供更优质的保证。低压配电系统的保护［作者：陈延安来源：电气论坛//福建电气发表：2005-12-148:58:53点击数：2378录入：玄黄评分：★★★］作者：陈延安厦门市建筑设计院有限公司摘要本文论述在低压配电系统的短路保护、过负载保护以及接地故障保护设计中常见的几个实际应用的问题，以期对低压配电系统设计有一定借鉴作用。关键词建筑电气、低压配电、短路保护、分断能力、热稳定、过负载保护、接地故障保护、断路器（转载请保留电气论坛！）一、概述低压配电系统的保护包括过电流保护（短路保护和过负载保护）、断相保护、低电压保护（欠压和失压保护）、接地故障保护。在不同的应用场合，应按规范要求装设不同的保护，比如，《低压配电设计规范》GB50054-95规定，“配电线路应装设短路保护、过负载保护和接地故障保护，作用于切断供电电源或发出报警信号”；低压配电系统的各个相关的低压电器之间应有良好的特性配合，以正确的发挥各个低压电器的各种功能。比如，《低压配电设计规范》要求“配电线路采用的上下级保护电器，其动作应具有选择性。”另外，完善的保护，除了正确地装设和设置保护电器之外，还应使配电系统中相关导体、连接件的安装、选型与保护电器相配合，满足各种状态下的动热稳定要求。随着制造技术的不断发展，低压断路器的性能及功能也越来越先进和完善。目前，在民用建筑的配电系统中，已经广泛地应用低压断路器来实现配电系统的各种保护功能。所以，如何正确地选用低压断路器对低压配电的设计至关重要。图一所示是一个民用建筑中常用的配电系统实例。本文将以图一为例，讨论工程设计实践中常见的有关低压配电系统保护的若干问题。图一二、短路保护短路保护应在短路电流产生的热作用和机械作用对被保护对象造成危害之前切断短路电流。在民用建筑的低压配电系统中，大多数的短路保护，均可以采用断路器来实现。采用断路器来实现短路保护，首先应使断路器的短路分断能力≥线路的预期短路电流。断路器一般有三个指标来表示其分断能力，即极限短路分断能力、运行短路分断能力和短时耐受电流。各个指标的含义如下：极限短路分断能力(Icu)，是指在一定的试验参数(电压、短路电流、功率因数)条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，不再继续承载其额定电流的分断能力。它的试验程序为O—t(线上)—CO(“O”为分断，t为间歇时间，一般为3min，“CO”表示接通后立即分断)。试验后要验证脱扣特性和工频耐压。运行短路分断能力(Ics)，是指在一定的试验参数(电压、短路电流和功率因数)条件下，经一定的试验程序，能够接通、分断的短路电流，经此通断后，还要继续承载其额定电流的分断能力，它的试验程序为O—t（线上）—CO—t(线上)CO。短时耐受电流(Icw),是指在一定的电压、短路电流、功率因数下，耐受0.05、0.1、0.25、0.5或1s而断路器不允许脱扣的能力，Icw是在短延时脱扣时，对断路器的电动稳定性和热稳定性的考核指标，它是针对B类断路器的，通常Icw的最小值是：当In≤2500A时，它为12In或5kA，而In＞2500A时，它为30kA。在某些场合，希望一台断路器在分断线路最大的短路电流后不维护还可以继续承载额定电流，那么，我们就应该按断路器的运行分断能力（Ics）不小于线路的预期最大短路电流的条件来选择断路器。否则，可以按断路器的极限分断能力来选择断路器。目前，市面上有许多ICS=ICU的断路器，其适用性更广，当然，其制造成本也更高。对于安装于电源侧的断路器，为实现保护选择性，往往采用具有短路短延时的B类断路器，这时，就应该考虑断路器的短时耐受电流（Icw）了。那么，如何确定断路器的Icw指标是否满足使用要求呢？因为时间很短，可以将短路过程视为一个绝热过程，不考虑断路器散热条件的差异，所以可以根据下式来校验：——（1）式中Icw——短时耐受能力指定的短路电流值t——短时耐受能力指定的通过短路电流的时间Id——实际发生的预期最大短路电流t1——短路电流持续的时间，一般取断路器的短路短延时时限比如，图一的B点发生三相短路，假设，变压器容量为1000kVA，根据变压器的容量可以估算出在B点的三相短路电流Id=Ie/ΔU%=1.443kA/0.06=24.0kA（假设变压器的高压侧短路容量为无穷大，并忽略QF1及母线的阻抗），QF1选用框架断路器，短延时时限t1=0.4s，Icw为0.5s，35kA，根据式（1）校验，满足要求。目前，市面上有许多塑壳断路器的额定电流及极限分断能力或运行分断能力均达到框架式断路器的水平，但当在使用其作为电源主开关时，还应按上式验算其短时耐受电流的指标能否满足要求，应特别注意，大多塑壳断路器为A类断路器，没有短时耐受电流的要求，即使是B类的塑壳断路器，其短时耐受电流一般比框架断路器小得多，一般小于15kA(1s)，所以，不是每一个塑壳断路器都可以满足要求的。从短路发生到短路保护电器动作并分断短路电流需要一定的时间，一般要求配电系统在承受这段时间的短路电流后不会被破坏，这就必须对配电系统中的各种电器、导体及相关连接件进行热稳定和动稳定的校验。《低压配电设计规范》规定，绝缘导体的热稳定校验应符合下列规定：当短路持续时间不大于5s时，绝缘导体的热稳定应按下式进行校验：（2）式中S——绝缘导体的线芯截面（mm2）；I——短路电流有效值（均方根值A）；t——在已达到允许最高持续工作温度的导体内短路电流持续作用的时间（s）；K——不同绝缘的计算系数。如图一，在D点发生三相短路，设高压侧短路容量为500MVA，变压器容量为1000kVA，D,Yn-11接法，ΔU%=6%，负载损耗ΔPk=8.12Kw，QF3长延时整定为50A,L1回路采用VV-5x16，长10m，经计算，短路电流Id=7140A，断路器QF3瞬时动作。