某小區供配電系統優化設計

劉曉茹

（中國水電顧問集團西北勘測設計研究院 710065）

1.工程簡介：

    某小區工程共有六棟高層住宅樓，1#樓~6#樓，建筑面積約為15.47萬m2。其中1#樓、4#樓為一類高層建筑，2#、3#、5#、6#樓為二類高層建筑。1#樓為商住樓，建筑面積為42009.56m2，地下二層，地上二十四層，建筑高度79.5m。地下二層平時為汽車庫，戰時為人防物資庫。4#樓為純住宅，建筑面積為30228.95 m2，地下一層為設備用房及自行車庫，地上二十四層，建筑高度為73.1m。2#樓為純住宅，建筑面積為16587.72 m2，地下一層，平時為自行車庫，戰時為六級人員掩蔽所。地上十五層，建筑高度46.10m。3#樓建筑面積22292.85 m2，地下一層為自行車庫。地上十五層，建筑高度46.10m。5#樓建筑面積為20511.26 m2，地下一層，平時為自行車庫，戰時為六級人員掩蔽所。地上一單元為十八層（帶躍層），二~四單元為十五層, 建筑高度58.10m。 6#樓建筑面積為13075.86 m2，地下一層，平時為自行車庫，戰時為六級人員掩蔽所。地上十二層，建筑高度46.10m。除1#樓外，2#~6#樓在地下一層與首層之間均設有管道夾層，供各種設備管道敷設之用。另外1#樓與4#樓地下一層設有變配電所1BS、2BS及柴油發電機房。該項目屬于高層建筑群。

2.供配電系統簡介：

    本工程初設由某建筑師事務所完成。原初設在整個小區內設有四個變配電所，1BS～4BS，1BS位于1#樓地下一層，2BS位于4#樓地下室，1BS及2BS內分別設有一臺柴油發電機組，容量分別為528KW及440KW。3BS及4BS均位于地下車庫內，3BS緊鄰3#住宅地下室；4BS緊鄰5#樓地下室。

    初設10KV系統采用單環網接線方式，引入一路10KV專用高壓線。高壓配電柜采用高壓環網柜，型號為HXGN-12。高壓系統生活與非生活自成系統。分開供電。其高壓系統示意圖見圖1。1BS為小區總變配電所，設有17臺高壓柜，22臺低壓抽屜柜，型號為GCS，另外設有兩臺干式變壓器，容量分別為800kVA和630kVA。變配電室布置很緊張，顯得較擁擠。另外，從1BS高壓出線電纜較多，1BS 內部兩根10kV出線，1BS至4BS兩根10KV電纜，至2BS、3BS分別一根10KV出線。4BS與3BS之間兩根10KV電纜，3BS與2BS之間一根10KV電纜，2BS與1BS兩根環網電纜。由于要形成環網，使得整個小區10KV電纜很多，達11根。2BS變配電室設有6臺高壓環網柜，兩臺干式變壓器，容量分別為800kVA和315kVA，19臺低壓抽屜柜。3BS變配電室設有6臺高壓環網柜，兩臺干式變壓器，容量分別為1250kVA和315kVA，18臺低壓抽屜柜。4BS變配電室設有6臺高壓環網柜，兩臺干式變壓器，容量分別為1250kVA和500kVA，18臺低壓抽屜柜。原初設各配電室0.4kV系統均采用單母線接線，生活與非生活用電分別采用不同的變壓器供電，互不聯絡，其低壓系統示意圖見圖2（以2BS低壓系統圖為例，其余均與此類似）。

    本工程初設10kV系統很復雜，高壓環網柜數量很多，10kV電纜很多，僅1回10kV進線，采用環網供電意義不是很大。各配電室布置較為擁擠，其中2BS配電室封閉母線穿越剪力墻，施工不方便。0.4kV系統采用單母線接線，兩臺變壓器之間沒有聯絡，當其中一臺檢修或故障時，就得停電，運行不夠靈活。原方案有較高的設備成本，甲方希望施工圖階段對該系統進行優化設計，我院根據相關設計規范與土建及設備專業多方配合，進行多個方案的比較，對各配電室的布置進行了優化設計，最終選擇了合理的供配電方案。

3.供配電系統優化設計：

    3.1  10kV系統優化設計：

     鑒于原10kV系統很復雜，高壓環網柜數量很多，達35臺。10kV電纜亦很多，達11根。各配電室之間的在小區室外直埋的10kV電纜有9根之多，施工量較大。考慮到本工程僅1回10kV供電，且一級負荷可由小區內柴油發電機供電，采用單環網接線方式供電意義不是很大，且高壓柜臺數多，使得投資增大，考慮到以上因素，在施工圖設計設計時，本人對原初設10kV供電方案進行了優化設計，并征得甲方及供電部門同意，采用放射式供電，優化后的10kV系統圖見圖3。①優化設計的1BS總變配電室僅選用8臺高壓開關柜即滿足用戶使用要求，原設計為17臺；②1BS總變配電室選用中置式真空斷路器柜，使得本供電方案保護更完善、可靠，且便于與上一級繼電保護的配合與整定；③2BS~4BS配電室高壓開關柜仍采用環網柜，但是每個配電室柜體數量由原6臺減少為3臺，高壓開關柜臺數的減少，使得布置更為合理，④節省造價，雖然優化后的1BS配電室斷路器柜單價高于環網柜，均價每臺5萬，高壓環網柜3萬/臺，但由于10kV柜體總數量的減少，僅1BS造價降低了14萬，10kV改為放射式供電方案后，由1BS至2BS、3BS、4BS的出線電纜各為一根，使得10kV電纜由原單環網供電各變配電所之間的9根電纜減少為3根出線電纜，使得電纜數量和長度大大減少，工程造價進一步降低，1BS~4BS僅10kV開關柜一項為建設方節省工程投資41萬元。由于本工程的性質，建設方是房地產商，對于投資的控制是很嚴格的，所以合理的降低工程投資是很重要的問題，在施工圖設計中應給予足夠的重視。

    3.2  0.4kV系統優化設計

    原初設0.4kV系統采用單母線接線，生活與非生活用電分別采用不同的變壓器供電，兩臺變壓器之間沒有聯絡，當其中一臺檢修或故障時，就得停電，運行不夠靈活。0.4kV系統設置有保安負荷線母線段及保障負荷負荷母線段。柴油發電機低壓柜出線分別與保安負荷母線段及保障負荷母線段進行聯絡。根據本工程實際情況，在施工圖設計時對初設方案進行了優化，主要有以下幾點變化：①0.4kV系統由原單母線接線改為單母線分段接線，增加系統運行的靈活性，當一臺變壓器檢修或故障時，可由另一臺變壓器有選擇性的帶負荷運行，不中斷供電；低負荷期，也可以一臺變壓器退出運行。②去掉保障負荷母線段，把保障負荷移至保安負荷母線段進行合并，這樣做的原因是為了最大限度地減少低壓柜，方便配電室布置，節省造價，但我在改進此方案時，也考慮到了一旦市電停電而又有消防需求時，為了確保保安負荷（消防負荷）用電，在設計時我在保障負荷出線回路的主開關加裝分勵脫扣器，一旦有消防需求，通過消防中心直接切掉保障負荷回路，確保消防負荷用電；③原初設低壓出線回路很多，很小的負荷如正壓風機7.5KW就從低壓配電柜出一回路，且每一臺正壓風機就一個回路，1#樓有很多臺正壓風機，這樣出線回路多，柜體數量就多，為了節省造價，在施工圖設計時，對低壓出線回路按負荷性質及位置進行了會并及調整，減少了低壓配電柜數量，為建設方節省了造價。1BS配電室原初設22臺低壓柜，施工圖時改為21臺；2BS配電室原初設19臺低壓柜，施工圖時改為16臺，4BS配電室由原19臺減少為16臺，1BS~4BS共減少低壓柜7臺，為甲方節省了造價。由在減少低壓柜臺數的情況下，留出了比原初設更多的備用回路，以方便建設方使用。優化后的0.4kV系統如圖4所示（以2BS配電室0.4kV系統為例，其余與此類似）。④原初設采用GCS抽屜式開關柜，施工圖考慮到甲方節省投資的要求改為GGD柜，這一改進共為甲方節省投資177萬。

    3.3對變配電室的布置的改進（以4#樓2BS配電室為例）

    原初設4#樓地下室2BS配電室的布置（如圖5所示）不是很合理，變配電室布置在住宅下面，受剪力墻及柱的限制，變壓器低壓柜的布置很受限制，且從變壓器到低壓柜的封閉母線要穿剪力墻，如果這樣，剪力墻要留洞，同是還會給施工帶來不便。在施工圖設計之初，電氣專業和土建專業配合對地下一層設備用房進行了大膽的調整，使得施工圖設計階段的柴油發電機房及變配電室位置更為合理，柴油機房及變配電室避開了剪力墻，成為大塊可利用的面積，比較整端。使得設備布置的余地更大，布置更趨合理，由于變配電室布置在兩邊電井之間，低壓電纜出線從配電室出來后即分流到兩邊，配線相對較為合理。柴油發電機房的布置更好地解決了油機地進風、排煙問題。優化后的4#樓地下室2BS布置如圖6所示，這是這次施工圖設計優化的比較成功之處。同時在布置變配電室設備時，我注意到靈活排列高低壓開關柜及變壓器的位置，多布置幾種方案，從技術經濟合理性出發選用合理方案，可以有減少封閉母線的長度，大電流母線如2000A，1米即可節省1萬元。這些細小的地方均是在設計時應注意的問題。

4.結語：

    這次優化設計簡化了10kV系統設計，彌補了0.4kV系統的設計缺陷，優化了各配電室布置，在滿足供配電安全可靠的前提下，大大方便了施工，節約了工程造價。本次節省了10kV開關柜27臺，0.4kV開關柜7臺，并節省了10kV電纜，據不完全統計本次優化設計共為甲方節省200多萬元人民幣，達到了施工圖優化設計的目的，取得了較好的效果，本工程已投運多年，運行狀況良好。

(本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網絡：尹維維 編輯  文徑 審核)