浅谈居民住宅小区供配电系统的设计问题

沈鹏

（中铁四局集团有限公司设计研究院，安徽 合肥 230000）

1 引言

进入21世纪，随着社会经济的不断发展，城市化进展也不断在加快。与此同时，居民住宅小区的数量也在逐年增加，居民住宅小区内居民楼数量的增加和空调、电梯等大功率电器的大量使用，对小区供配电设计的可靠性和安全性是一个极大的考验[1]。而优质的供配电设计则能维护居民住宅安全用电。但是部分设计人员在使用新的技术工艺进行供配电设计时，极易出现技术缺陷。为了防止由于技术缺陷而导致住宅小区存在安全隐患，使住宅小区拥有一套稳定的供电系统，建立一套科学有效的供配电方案，是一件势在必行并存在一定研究意义的工作。笔者通过对居民住宅小区供电特点进行剖析，从而分析得出供配电系统设计方案中所存在的不足，基于上述发现提出相应的解决方案。以保证供配电设计方案的科学性与准确性。

2 居民住宅小区供配电模式

目前，居民住宅小区整体现象表现为以下几个方面：小区占地面积较小，住宅楼数量较大导致楼与楼之间的间距无法满足规范要求，所需电能的总量以指数式上涨。但供配电系统的有效使用范围和自身的性能存在极限。针对上述问题，目前主流的解决方案是设立多个供电箱用于满足现在高用电量的住宅小区。正如引言部分所说，许多大功率电器的使用会导致用电出现高峰期，为了避免用电高峰期存在超负荷运行问题，供配电系统在设计回路时应降低单一线路模式的使用次数。应与住宅小区本身的建筑布置和住宅楼结构相结合，使用最佳的供配电系统，保证电能配给与各栋各层居民的实际用电情况相符合。

现在较为主流的供电模式有以下2种[2]：①单项电源模式，其适用于以联体结构为主的住宅楼区；②三相供电模式，其适用于以复合式结构为主的住宅楼区。住宅小区通常会为自身的供配电系统设置专门的调配中心，以确保电能能按照设计的方案进行分配输送。

供配电模式目前在用的有5种方案[3]：①以单路进线的配电方案；②以双路进线的配电方案；③重点区域的供配电方案；④环形供配电方案；⑤采用不间断电源构建的方案。居民住宅小区的供配电模式通常以单路进线或者双路进线为主。但整体线路中某条或者多条线路出现故障时，可以自主将负荷转移到其他线路中。对住宅小区的配电系统进行方案设计时，要全面了解该区域内的居民用电特性，结合实际情况，保证方案的安全性、科学性。

3 居民住宅小区供配电系统存在的问题

3.1 断路器的适用性问题

在居民住宅小区供配电系统中断路器的选用一直是一个具有争议的问题[4]，一部分设计人员在设计供配电方案时一般会采用更加先进的断路设备，因为他们认为越先进的断路设备对提高供配电系统和居民用电系统的安全指数有着正向影响，以此保障居民们的用电需求。但是从实际的工程运用方面来说，高级断路设备尾端位置出现故障电流后，会导致多级断路设备发生跳转现象。除此之外，在选取断路设备时仍普遍存在选取较多的非选择性装置。而在平均用电量较少的住宅小区会导致非选择性装置设置过多，这会导致资源的浪费从而提高了设计成本。除此之外，存在的常见问题还有由于下级的断路设备所选择参数相较于上级过电流脱扣器所设置的参数较高，而引发选择性装置失效。如果在电路运行时发生故障，断路设备失效，则会引发较大的安全事故和产生较大的经济损失。

3.2 回路设计问题

从目前大部分居民住宅小区配电系统的设计方案来看，很少有人会注意回路设计部分[5]。现在部分设计人员会减少甚至会完全不设计回路。会导致电气线路的横截面积达不到规范要求，使其在超负荷的工作环境下运行，这会降低线路表面包裹的橡胶皮套的绝缘性能，使其工作温度升高，导致居民用电设备被不同程度损坏。如果回路问题等不被重视，则会为以后的使用带来严重的安全隐患。

4 解决方案

在设计居民住宅小区的供配电系统时，首先要注意的是：应选择相交适宜的断路设备，特别是在电流较高的反馈电路中，这样可以增加反馈电路的灵敏度和准确性能。同时在设置短延时过电流脱扣设备时要超过下级断路设备的损失电流的120%，而一个延时周期至少要超过0.3 s。设置瞬时过电流脱扣设备的参数时在保证成本的同时尽量提升其数值。选择位于线路中央的保护装置时要以分断性能为前提，质量为主，利于维护断路设备。

而位于末端位置的回路保护位置主要以非选择类型的断路设备为主，唯一要求则是保证发生接地问题后能及时处理。同时在设计回路时根据情况设漏电保护装置。当居民用户只存在单回路时，要在回路上设置漏电断路装置。当居民用户回路超过两路时，要在回路上设置漏电保护体系，并在各个用电设备上装置单独的断路装置。在进行回路设计时，要特别注意冰箱、照明装置等大功率设备的插座回路，同时要以测试结果为依据，设计规范为约束，切不可以主观判断为主要的设计依据。

4.1 电力荷载

首先，为了满足居民的用电要求，在居民建筑上设计两组电源并以各自独立的系统进行控制，设计建筑电力负荷时，应注意设置专用线路的自启动装置的供电时长要大于电源转换时长。除此之外，还需保证自启动部分的内部专用线路的系统可以满足上述条件，为了使居民住宅的消防负载满足规范要求，要设计的供电系统需满足供电时长大于电源切换时间的要求。在满足建筑居民用电需求下，需根据不同的用电需求和设备性能对居民用电进行分级，同时要以电气设计规范为依据，有效地设计电力荷载等级。采用上述方式，能够极大地提升居民用电的安全系数，使居民能够拥有良好的用电体验。

其次，在设计电力负载的过程中需要根据住宅内部的设计结构以及供电要求，来设计合适的供电系统。如对一级负荷进行设计时，需要确保其内部含有一组可持续供电的电源，并应设置两组独立电源以保证其中一组电源中断供电，另一组电源仍能正常供电或者两组电源均中断供电后，工作人员需迅速恢复其中一个电源供电。与此同时，为了避免住宅内部的电源系统因故障而影响其他电气设备正常使用，需根据一级负荷在住宅内部的运行状况，提前设计一套能够实时监控电源系统运行及检修情况的系统。

最后，在目前所拥有的数据和电气设计规范基础下，并以节能环保的理念为辅助，以保证电耗预测数值精度满足要求，计算供配电系统中的各项参数，通过对上述模型进行模拟，掌握人们对电力建设的需求。要综合成本预算、电力技术、电力设备的数量这三者之间的关系，在确保工作成本的基础上，增加电容量，搜索大量的数值，进行供配电系统的设计，防止由于设计方案存在误差，而影响电力设备的实际应用。

4.2 供电电源

首先，应以居民住宅的用电需求为基础对供电电源进行合理的设计，再根据总电荷量的数值，科学合理地对负荷等级进行划分。在保证供配电系统能够安全运行的前提下，选用两路市电加柴油发电机组的方式[6]。为了持续为居民建筑供电，应选用独立的10 kV高压电源，可以确保在供电线路传输期间，将电能由变配电站传输到居民楼小区的开关房。除此之外，为了确保居民用电的安全性，居民住宅建筑应该采用380 V/220 V的配电电压。

4.3 低压断路器

在对居民小区的供配电系统进行设计时，应注重对低压断路器的使用。并且在确保主体电器不受影响的前提下，重视低压断路器类型的选取，防止低压断路器由于型号不匹配而缩短了动力、照明等系统的使用寿命。目前，大部分居民住宅建筑设计会根据居民住宅建筑所用类型，将低压断路器分为电源交流与直流两种类型[6]。按照居民住宅建筑以及居民用电的需要，合理使用低压断路器。从而可以防止工作电压过低，而缩短电动机内元件的使用寿命。

4.4 住宅小区供配电设计的注意事项

设计人员在进行居民住宅小区供配电系统设计时应着重注意以下两个方面：①在设计供配电系统时，针对纯用户住宅小区供电设计方案和其他类别的用电需要以不同的方案进行分别设计，其中纯用户住宅小区供电设计方案需要以地区标准的规定为准。在设计和选择楼层电表箱时，不仅要满足国家标准，还应当考虑地区供电要求。②在进行居民住宅小区供配电系统设计时，为了避免浪费资源，必须充分考虑二次装修问题。住户户内、商铺等部位的电气设计简单，部分小区不再进行该部位电气设计，在室内预留电气总配电箱[7]。使用上述设计方法不仅可以降低成本，还能减少供配电系统的设计时间，然而此种设计方式可能会造成其他不可预知的危险，所以在具体设计中应当仔细斟酌后再进行设计。

5 总结

由上述可知，在对居民住宅小区的供配电系统进行设计时，不仅要考虑到居民用户的用电量，同时还应统筹考虑成本、电力技术以及安全这三者之间的关系，并以此为基础考虑设计方案是否节能环保。同时应该增强对回路设计的重视程度，在保证合理使用低压断路器的同时，减少非选择性断路设备的数量，减少设计的成本，并能有效降低出现电力故障的概率，确保居民用户们的安全。同时设计人员在实际设计的过程中，实地考察居民建筑结构，不断加强新技术的学习，并能根据不同实际工程的情况对供配电系统进行设计，保证设计方案的科学性与准确性。最后，应增强对人员和设备的管理力度，仔细操作，将危险消失在萌芽中，建造宜居小区。