浅谈城市住宅小区配电设计的几点问题
摘要：城市住宅小区电气设计是保障城市小区供电安全可靠的关键，本文以对城市小区电气设计的实际工作经验为依据，提出了城市住宅小区电气设计中应注意的几点问题，并通过10kV电源进线方案、配电变压器配置及布点及低压配电网设计三方面入手对城市小区供电方案优化设计方法进行阐述。
关键词：城市住宅小区 配电 设计
1．绪论
本人2000年毕业开始参加工作，先后在佛山市南海供电局黄岐供电所、局本部及广东怡信电力工程有限公司等单位从事技术和管理方面的工作，先后从事过维修电工人员、市场营销人员、质安部副经理、低压工程客户服务中心经理等工作岗位，尤其任低压工程客户服务中心经理岗位以来，组织开展了低压工程800多项，积累了较丰富的城市住宅小区电气设计、安装、维修等方面的专业知识和工作经验。本论文主要是结合日常城市住宅小区配电设计、安装和维修的工作经验，和当前城市住宅小区配电设计的要求和发现现状及趁势，认真探讨、总结和分析城市住宅小区配电设计存在的问题，为我国城市住宅小区配电设计方面提供参考。
2．主体
伴随经济的不断发展，人们的生活质量的不断提升，人们对居住条件也有了更高的要求，基础设施日益完备、城市小区档次不断提高、城市小区功能日渐丰富，小区的建设正在如火如荼的进行中。城市小区的供电设施是城市小区的基础设施之一，做好城市小区的供电工作，无疑是城市小区建设的关键环节。居民用电需求的不断变化，对保障电气设计的长期使用性提出了新的挑战。下面针对城市住宅电气设计中应注意的几点问题进行阐述，希望为城市小区电气设计提供参考。
2.1城市住宅电气设计中应注意的几个问题
2.1.1合理确定用电负荷
为了同时满足居民对居住条件的高要求和开发商对经济效益的追求，城市小区的户型设计多为两室一厅或三室两厅，目前我国城市居民住宅的建筑面积一般在60m²到150 m²左右。按每个家庭用电需要系数在0.3到0.5之间来计算，一般家庭的用电计算负荷应在4kW～8kW 之间。针对居民用电不断增长的现实状况，在对电气设计的过程中对每户的用电计算负荷取0.5较为合理。合理确定用电负荷一方面可以很好的提高住宅电气的安全水平，避免电气火灾和其它由电气引起的事故发生，另一方面还可以满足用户日益增长的用电需求。
2.1.2住户配电回路的设计
住户配电回路的设计在回路数量上要以用电标准和大功率家庭用电器为参考依据，设置的专用插座回路的数量为基准。住宅内兼具一般照明的插座回路和空调、厨房设备的特殊用电回路。这种多分支回路设计方案具有使户内负荷电流分流、减少线路温升及谐波产生的危险、延长线路寿命和减少电气火灾发生的作用。住户配电系统的设计应严格遵循安全、适用、经济和有利发展的原则，室内配电回路要大于八个。
2.1.3弱电线路的设计
弱电系统主要涵盖了电视、电话、宽带数据网、减灾防盗报警等多个电气系统。其中固定电话通信和有线电视系统已经在社会上得到了广泛的普及，据有关数据调查显示，城镇家庭电视机的占有率为100%，并且城镇家庭中有近1/3的的家庭拥有两台电视，随着有线电视终端的发展趋势来看，在餐厅和卫生间内安装有线电视终端已经成为一种必然。已投入使用的图文电视就是它的初级应用，在新建住宅中对有线电视系统的敷设应力求完善，以满足日后其他应用的需求。
住宅中的有线电话系统既可以用作固定电话的接入端口，也可用作宽带数据网络系统，用来满足用户对多媒体计算机数据通信技术的需求，电话系统在数量上的设置要有一定的超前性。电话系统未来的发展趋势是居民住宅包括卫生间在内的每个空间都应装有电话插座，和网线插座。与此同时，在住宅城市小区内建设宽带局域网已成为大势所趋，局域网的建立方便了城市小区管理，为居民提供了更为广泛的数据信息，为提供安全和远程控制等服务奠定基础。
上述内容仅为家庭弱电系统目前的使用状况，住宅的智能化才是住宅在未来的发展趋势，在智能化的住宅中，智能控制板是智能化的核心，它大体有三部分构成：
第一部分是通信网络部分，它包括电话、有线电视和计算机互联网接口三个部分。
第二部分是设备自动化部分，它涵盖了照明、空调监控、电器设备监控、家庭能耗数据抄送等四个方面。
第三部分是安全防范部分，它包含了火灾报警、煤气泄漏、防盗报警、安全对讲及紧急求救等五部分内容。
智能化住宅在国外已经得到了很好的推广和应用，智能化住宅将是我国住宅努力发展的目标。
2.1.4设计上的安全性
高层建筑火灾问题突出，由于高度问题，高层建筑火灾救援一直是世界性的难题，所以我们必须从预防开始。高层建筑失火一般都是由于电气失火，究其根源，都是电气设计方面出现问题。
首先是电气设备和管线材料选择上不合理，由于在设计过程中过分压低经济成本，或在实际施工过程中出现的偷工减料、没严格进行材料验收等，导致一些不符合国家标准的材料进入到住宅电气设备系统中。例如，10kV进线电缆没有有效的敷设保护措施，导致电缆被破坏。
其次，就是设计的不合理，没有考虑到大功率用电器长时间用电后的散热问题，为电气系统的安全使用埋下隐患。还有一个十分容易出现的问题就是住宅建筑的防雷设计不科学。防雷设计的计算不合理，导致防雷等级不符合建筑物的实际需求。
2.2新建城市小区供电方案优化设计
低压配电网设计、10kV电源进线配电变压器配置和布点三个大的部分共同构成了新建城市住宅小区供电方案，再加上安全性问题，成为电气设计的关键。
2.2.1 10千伏电源进线方案优化
第一，根据当地城市规划或配网规划可以使用电缆或架空方式，城市住宅小区外部10kV供电线路进行供电。第二，可以使用双电源方式供电来应对城市住宅小区内的高层建筑电梯一级的负荷。第三，城市住宅小区内部可以使用环网柜和配电所方式用电缆线路进行环网供电。可以使用以下的供电方案：选择使用单回路10kV电源引入。优化方案：使用双回路10kV的电源引入设计来应对多于400户的城市住宅小区或者是具有一二级负荷的城市小区。而单回路10kV电源进线设计可以满足没有一二级用电负荷且规模在少于400户的城市小区。通过对10kV电源进线方案进行优化可以达到以下的效果：第一，对城市住宅小区用电可靠性提供了较高的保障。第二，可以在日后供电线路负荷增加或者减少时随时对两条线路的用电可靠性进行调节，将用电负荷较大的线路转移到负荷较低的线路，使得线路耗损大大降低，实现节能的目的。但是，这一方案也存在着缺点，那就是相对于单回路10kV电源进线，双回路10kV电源进线的成本明显变高，使得投资成本加大。
2.2.2配电变压器配置及布点优化
首先对变压器需要配变的容量进行科学的测算，然后才能配置配电变压器。一般来说，由于城市小区居民比较低的用电负荷率，而城市小区所配置的配电变压器的配备容量远远高于用户负荷率，因此，在很长的一段时期内，配电变压器存在着空载损耗大、配容过剩的问题。通常的解决方案是首先对总体负荷进行科学的预计估算，根据变压器的容量来计算需要多少台，单台变压器辐射供电低压不联络。该方案的优化如下：第一，由于城市小区电缆线路大多是在施工的时候被埋入地下，因此无法随时改变，电缆配置必须按照最大负荷进行。第二，由于变压器大多被安置在专门的配电房内，比较容易调换，即使出现变电容量不足的情况，也可以很方便的处理。
因此在实际中为实现低压联络，可以对容量配置适当缩小。该优化方案具有以下的效果：
第一，由于容量降低，使得城市小区建设成本降低，对开发商有利。
第二，由于两台变压器可以放在一个配电室内，可以大大节省城市小区的面积，对城市小区环境有利。
第三，在通过每2 台配电实现低压联络,供电方式更加灵活，在用电负担较重时使用两台而负担较轻的时候只运行一台就可以了。变压器利用率提高、空载损耗下降, 给供电公司带来直接经济效益。
第四，当其中一台配变损坏需要进行检修时，可以利用没坏的那台变压器来暂时肩负起两台的工作，大大提高了供电可靠性，大幅度缩短了停电时间。
2.2.3低压配电网设计优化
新建居住区低压供电半径应该小于250m，因此这部分的设计相对比较简单。可以采用低压的方式对居住区内公共设施进行供电，只有设备容量不超过250kW或者变压器容量不超过160kVA的情况下可以使用，超出这个范围的可以使用高压供电。常规方案:可以正常进行人工抄表，并且同时符合最基本的要求就可以了。可以采取以下优化方案：预留配网自动化通信管孔、配网自动化设备装设位置及通信线路位置，为日后配网自动化发展提供升级空间。第一，居住区内安装配电信息综合采集装置。第二，将表箱集中安装，并且使用远程抄表装置。
2.2.4住宅电气安装工作设计的整体性和安全性
在这一点上，首先要端正设计人员的思想认识，必须贯彻落实国家、行业、地方的强制性标准，认识到安全问题重于泰山。
在具体的电气设计当中，对于建筑电气设备的安全保护起较大作用的是断路器和电涌保护器，要尤其重视。断路器对于漏电和短路问题有着良好的灵敏性，特别是对于接地电弧的短路问题具有很好的预防效果，在设计过程中设计人员对断路器的选择、整定值的计算必须严格准确。而电涌保护器主要用于防备电气设备中因外部原因引起的电压异常波动，从而保证居民的电器安全。
由于一些电气设备随着时间的推移，其线路老化出现绝缘性降低的情况。因此，在设计过程中，要严格依据国家的技术规范对各个回路中的负荷进行合理分配，避免出现某回路负荷过高而出现温升异常的情况。
最后要注意的是住在内消防系统的电气设计问题。许多高层建筑的火灾损失程度之所以难以控制，其根源就是消防电气系统在失火后难以正常运行。因此，对于配电线路材料的选择上，最好使用阻燃电缆，保证线路的防火性和耐热性。并设计中保证消防系统的供电可靠性。
2.3其余应注意事项
2.3.1干线配电方式
根据国家标准及有关部门规定：由地区公共电网供电的２２０Ｖ照明负荷，线路电流小于或等于３０Ａ时，可采用２２０Ｖ单相供电；大于３０Ａ时宜采用３８０Ｖ／２２０Ｖ三相四线制供电。住宅单元进线计算电流大于３０Ａ时，应采用三相电源供电，并尽量保持三相平衡。多层住宅（确定为三级负荷的）宜采用干线放射式供电高层住宅、多层住宅（确定为一、二级负荷的）宜采用干线环路式。
2.3.2保护方式与等电位联接
住宅供电系统应采用ＴＮ－Ｃ－Ｓ，用四芯带铠电缆引入楼内π接箱内，进π接箱后将ＰＥ线与Ｎ线严格分开。保护接地与防雷接地共用接地装置，接地电阻以较小的为准。接地方式进行总等电位联接，卫生间须做局部等电位联接，可以降低预期接触电压，减少漏电保护装置不可靠带来的危险。总等电位联接还可消除电磁场对弱电系统的干扰，保障电脑的安全使用。具体方法是建筑物总等电位联接线与保护线干线、接地干线或总接地端子与供暖系统管道、煤气、天燃气进户管道、自来水与污水管道、建筑物金属构件等导电体相连接。
2.3.3住户终端配电方式采用三相五线制
住户终端的配电方式宜采用三相五线制（包括ＰＥ线）是未来住宅的配电趋势。一些大功率电器生产厂家在设计时就考虑了采用三相电源３８０Ｖ，有利于供电系统三相负荷平衡，提高功效，减少导线截面和导线能耗。小区内必须有相应个数的供电回路。每栋楼可采用两相或三相供电。按每栋楼的住户数，采取相应的电源方式。把开发小区根据单体建筑的布局和负荷容量进行分块，形成以箱变为中心的配电团组。对照明来说，每层设配电箱，每箱单相供电。避免每层内３８０Ｖ线电压进入，防止误接线烧坏家用电器设备。
2.3.4电源合理配置
小区的路灯、草坪灯的电源由小区变电站（一级变电）配出，并集中管理。消防泵电源应从其中的两个箱变提供，小区的电缆外网做到同方向路径的电缆在一条电缆沟中，选择捷径的路径，沿小区干道一侧，与弱电箱分开。从而节约投资和施工方便。为了住户的安全，需对电缆外网及各栋建筑做二级防雷电波的电涌保护器。
2.3.5可配置电力监控系统
为保证整个小区供电数据采集的一致性。控制的灵活性及负荷的高可调性可以在每个单体建筑内装设电力监控系统。
运用电力监控系统可实现控制的硬件系统模块化，提高整个系统的安全及可靠性。采用总线方式可节省缆线和工程费用。可以控制层照明与层空调配电箱间的互投，可以监控整个大楼照明、空调及动力的电流模拟量及开关量状态，对整个小区负荷进行统计、分析。当一条封闭母线或进线电源等发生故障时，就需将一条封闭母线的照明负荷投切至另一条封闭母线。电力监控系统控制，既可以保证供电可靠性及高供电等级，也减小了物业管理部门的工作强度。若能采取电力监控系统节能，节能效益是客观的，但也会加大投资费用。
3．小结
安全、方便、适用是城市住宅小区电气设计的首要任务,电气设计应符合我国经济发展及居住环境不断变化的需要,满足城市住宅小区各项电气功能配置安全合理的要求, 为人们营造一个良好的居住环境。
4．参考文献及注释
[1] 顾伟国，浅谈建筑电气设计中的节能措施[J]安徽建筑，2008(05).[2] 蒋小洛，现代住宅电气设计与智能化[J]，温州大学学报,2002(03).
