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摘要：城市房地产开发和旧城改造所形成的居民住宅小区，其10 kV供电方案是必须同时结合小区的电力配置需求与供电部门规划建设的区域配电网架来确定的，这是电力设计单位在工程设计中不能忽略的重要问题。为了较好地处理这一问题，做到居住小区内部的10 kV配电系统与市电配网的运行方式及目标接线相适应，首先重点阐明两者的相关标准、规定及技术要求，再根据各种类型的新建住宅区所处的不同供电分区，设计相适应的10 kV配电系统接线方案。通过这些具有指导性的接线方案，使居住区的配电设计更趋合理与完善，达到符合供电可靠性及运行管理灵活方便的目的，同时为项目建设的顺利进行打好基础。
关键词：供电分区；居住区配电系统；10 kV接线方式
Types of Power Supply Divisions and Connection Modes of 10 kV Distribution System in Residential Communities
Wu Shunqian
(Shantou Zhong Hong Electric Power Engineering Installation and Design Co.,Ltd.,Shantou,Guangdong 515199,China)
Abstract:The 10 kV power supply plan of the residential communities,which is established for urban real estate development or old city reconstruction,should consider both the power configuration requirements of the communities and the regional distribution grid constructed by the power supply department.This is an essential consideration for the power design.To ensure that the 10 kV distribution system in the residential communities is compatible with the operation mode of the urban distribution network and the target wire connection,the relevant standards,regulations and technical requirements were clarified.According to the different power supply zones where various types of new residential areas located,the corresponding 10 kV distribution system wiring scheme was designed.Through these guiding wiring schemes,the power distribution design of the residential area was more reasonable and perfect,which met the purpose of power supply reliability and flexible and convenient operation and management,and laid a good foundation for the smooth progress of the project construction.
Key words:power supply zone;power distribution system in residential communities;10 kV wiring mode
0引言
供电区分类是各级电网公司参照电力行业标准，根据所辖供电区域(对应行政区)的规划水平年的负荷密度(MW/km2)而划分的。对于10 kV配电网的网架规划建设，同一地市、同一供电分区采用了统一的目标接线。因此，对于各个新建住宅区10 kV配电系统的设计思路，就是应使其电源回路的接入及母线型式等接线方式与所在供电分区配电网的目标接线(或过渡接线)相协调，以满足配网供电馈线运行方式的改变、实现配电自动化等可靠性要求。同时达到小区的用电安全可靠、运行灵活、管理相对集中、经济合理的目的。
1居住小区10 kV电气主接线的主要设计依据及技术重点
目前，居民住宅小区的直管供电设施(含配电站)一般是由开发建设单位负责配套建设的，先以客户业扩受电工程向属地供电部门履行报装审批手续，再委托有相应资质的设计单位进行工程设计，建成后由供电部门验收并交接运行管理。本地区居民住宅小区供配电工程设计所依据的技术导则与设计规范主要有以下方面。
(1)中国南方电网有限责任公司《10 kV及以下业扩受电工程技术导则(2018版)》[1](以下称“技术导则”)是客户受电工程的规范性文件。技术导则规定了电力客户业扩工程的负荷性质、供电方案编制原则、电气主接线的主要型式等基本要求，与南方电网公司颁发的同版本典型设计图集配套，是客户业扩工程电气设计中具体运用的模板。
(2)近几年来，南方电网公司高度重视中压配电网的自动化建设及技术改造，推出了相关技术标准和指导原则。在广东电网公司“十三五”配电网规划、《汕头供电局配电网规划建设技术细则(2019年修编版)》[2](以下称“技术细则”)中，也为实现配电自动化提出了10 kV配电网各供电分区网架结构的过渡接线和目标接线、环网供电方式的采用区域及公用开关房设置等具体的技术要求，为居住小区的配电系统接线方式指供了明确的设计指南。
(3)居民住宅小区的配电系统设计除应执行以上南方电网公司颁布的技术导则及地方配电网规划建设技术细则的规定外，尚应符合现行的国家标准、规范以及电力行业标准的有关规定。
综上所述，本文认为对于每个居住小区的10 kV受电方式、电气主接线型式除应按电力配置要求确定外，还必须着重考虑小区所处的供电分区类别、周边10 kV电力线路通道的分布及近期规建情况选择相适应的方案，既要遵循业扩受电工程技术导则的规定，又要对接所在供电分区配电网架的过渡接线和目标接线，使小区的供电保障达到最大化。
2居住小区10 kV电气主接线的设计要素与推荐方案
2.1确定电源进线的回路数
居住小区的10 kV供电方式，主要根据以下两方面的条件确定电源进线的回路数：(1)按电力负荷种类划分的负荷等级，普通居民住宅用电为二级负荷，小区物业管理的消防设施用电为一级负荷；(2)按小区所在供电分区的类别，以技术细则[2]表4-1所对应的网架结构目标接线以及区间10 kV电力线路通道的布设路径考量需接入回路数的现实性。
按技术细则[2]表1-1对汕头市域供电分区的划分，除市区范围内部分中心区为A类供电区外，其他片区均为B类及以下供电区。由于汕头市中心区内(即A类供电区)对新建住宅区的供配电规划建设已臻规范完善，故在此就更具地方普遍性的B类及以下供电区的居住小区10 kV配电系统接线进行讨论。
居住小区用电既含有一、二级负荷，按技术导则[1]8.1.6条规定应由双电源供电。参照技术细则[2]表4-1，对于B类供电区的电缆目标接线是2供1备，因而极具双电源接入的条件；而对于C类供电区的电缆目标接线是“2-1”单环网、D类供电区的架空线目标接线是N分段单辐射，故只能以单回路接入。因此，处于B类供电区的居住小区10 kV主配电装置应充分利用区间10 kV供电线路的基础条件，原则上按双电源进线(互为备用或一主一备)设计，配置双回进线间隔设备。结合小区规模及地理位置，经论证存在必要性的，考虑“3-1”单环网接线方式，或预留另一进线间隔及其联络间隔的扩建位置，为第3回备用电源(实现2供1备)的接入做准备；处于C类和D类供电区的居住小区10 kV主配电装置宜按单回路进线(由主干线环网节点引出)设计，配置1个进线间隔设备，并预留1个备用进线间隔扩建位置。
2.2 10 kV单母线或单母线分段接线方式选择
选择10 kV单母线或单母线分段接线方式，主要依据以下3方面的条件确定：(1)一路电源进线，或二路以上电源进线的不同受电方式；(2)10 kV母线上的变压器出线和馈出分支线的总回路数；(3)由10 kV母线供电的负荷总容量。
以技术导则[1]8.2.2条所规定的单母线接线宜装设出线开关不超过6回(变压器、出线)作为单母线的出线控制回路数，另参照技术细则[2]4.3.1条对统建住宅小区分段容量一般不宜超出3 000 kW(计算负荷)的要求，以4 000 kVA作为单母线供电负荷的控制视在总容量。则对于B类供电区的居住小区主配电装置，若母线上的出线回路及负荷容量在以上控制范围内的，可采用两路电源供电、一主一备的单母线接线方式，当主供电源失电时，备供电源自动(或手动)投入；若母线上的出线回路及负荷容量超过以上控制范围的，应采用单母线分段接线方式，两路电源进线分别接上两段母线，通过母线分段开关联络。根据两回进线的供电工况选择运行方式，既可使两段母线分列运行，互为备用，也可使两段母线并列运行，进线一用一备。这种单母线分段接线方式，除了能够提高居住小区当一回线路停电时，另一回线路快速接入的供电可靠性，还可以在两回线路间(指公用10 kV馈线)负荷不平衡的情况下，通过变换母线的不同运行方式起到局部调整10 kV馈线负荷的作用，因此在具备条件的居住小区高压配电工程设计中具有一定的代表性。
对于C类和D类供电区的居住小区，由于所接入10 kV电源为单回路进线，故其主配电装置通常采用单母线接线方式。
2.3单母线分段接线的联络方式
对于二路电源进线、母线分段的10 kV配电站，主配电装置一般设置单母线二分段一联络；对于可能形成2供1备的10 kV配电站，主配电装置宜按三进线的单母线二分段二联络设置。
为了保证运行和操作的安全可靠性，母线分段开关应采用断路器。母线分段断路器与各进线断路器之间必须装设可靠的电气和机械联锁装置(三合二、五合三)，确保不出现任何高压侧合环运行的方式。
按居民住宅小区的用电负荷性质，能够允许稍长的备用电源手动投切过程的中断供电时间，因此进线和分段断路器的投切可采取手动操作方式，可不考虑装设进线备自投和分段备自投装置。
2.4公用开关房的设置
为满足用户永久受电工程电源接入的电网规划需求，技术细则[2]4.3.5条对公用开关房的设置功能及方位提出了明确要求。公用开关房作为实现环网供电方式的主干线环网节点，用于装设环网开关及配电自动化户内成套装置，也是居住小区供电支线的接入点。由居住小区配套建设的公用开关房一般设于小区的建设红线内，可独立构筑或设于建筑物的首层，由小区的开发建设单位提供用地并完成土建任务，由供电部门立项负责内部电气设备的安装。
B类供电区的居住小区所配置的二回电源进线接自于公用开关房内各配电自动化装置的高压出线柜。公用开关房的内部空间视其设置间数而定，若为单间则必须满足安装二套10 kV环网节点自动化装置的设备，并预留适当的备用空间。设计单位应与小区开发建设单位协同确定公用开关房的合理位置，并作出初设方案报供电部门审查。
2.5推荐接线方案
针对不同供电分区的居住小区，以及居住小区各自不同的用电负荷配置要求，在10 kV电气主接线方式的设计中通过优选优化，推出以下几种接线方案应用于工程实际。
(1)适用于B类供电区，主母线出线回路(变压器出线+分配电房出线)大于6回，配变总装设容量大于4 000 kV⋅A的居住小区配电站。主母线采用二回路电源进线互为备用、单母线分段的接线方式，实现进线开关和联络开关三合二联锁功能。为提高供电可靠性，分配电房采用从两段主母线各接一回出线构成的线路——变压器分组供电方式。如图1所示。
(2)适用于在方案一的主进母线接入备用电源进线(实现2供1备)的情况下，于主进配电房中的预留扩建位置增设进线和联络开关柜，形成三进线的单母线二分段二联络的接线方式。并对原有进线开关和联络开关的联锁防误装置进行相应改造(由原开关三合二改造为开关五合三)，确保不发生合环运行。如图2所示。
(3)适用于B类供电区，主母线出线回路(变压器出线+分配电房出线)不大于6回，配变总装设容量不大于4 000 kV⋅A的居住小区配电站。采用二回路电源进线一主一备的单母线接线方式，实现进线开关二合一联锁功能。如图3所示。
(4)适用于C类供电区、电缆线路“2-1”单环网。小区不设公用开关房，配电站的电源从10 kV线路的环网节点户外开关箱接取，当线路故障时由10 kV线路分段开关的动作情况决定环网供电运行方式(即视小区是否处在线路故障停电段)。小区的主进配电装置采用单进线单母线接线方式，配变总装设容量不大于4 000 kV⋅A。如图4所示。
3工程案例
居住小区10 kV配电系统的设计，应根据小区建设的特点，在符合技术规范原则要求的前提下，切合实际制定具有个性化的可行方案[3-6]。在此列举几宗工程设计案例(居住小区均处于B类供电区，图中省略公用开关房的接线部分)。
(1)案例1：项目代号CYH-YTHY
工程概况：住宅区分A、B区，A区设置公用配电房3个、物业配电房1个，变压器总装设容量8 000 kV⋅A；B区设置公用配电房3个、物业配电房1个、变压器现装设总容量6 100 kV⋅A。按供电方案实施，A、B区分别由变电站新出1回10 kV线路供电，两回线路采取环网接线开环运行的方式。
住宅区A、B区之间的10 kV配电系统备选接线方案：A方案如图5(a)所示，10 kV电源1接入A区主进配电房，10 kV电源2接入B区主进配电房，A、B区各配电房(物业配电房除外)均链式串接，并通过A、B区间联络线形成“2-1”单环网接线；B方案如图5(b)所示，10 kV电源1、电源2分别接入A区、B区主进配电房，设置10 kV户外环网开关箱，并通过联络线连接A、B区主进配电房母线形成环网接线。A、B区的分配电房由各主进配电房的放射式出线供电。
以上方案比较：A方案具有“2-1”单环网典型接线的特征、调整馈线供电负荷和停电检修时负荷转供的灵活性较高的优点，但环路内的300 mm2大截面电缆冗长，其A1~B1的电缆总长度比B方案的A2~B2联络电缆的长度增加2倍多，使工程造价增幅甚大。况且B区楼盘系分期建设并有可能再扩大，因而不利于配电房之间一次建设成环；B方案结线清晰，主进配电房采用单母线分段接线相对提高了供电灵活性，分配电房的出线集中，便于运行控制及管理。户外环网箱内联络开关设置检测两侧有压闭锁合闸功能，与两回进线断路器的欠压保护和机械程序锁构成可靠的防止合环运行技术措施。300 mm2大截面电缆(不计进线接入前的线路电缆)仅用于A2~B2联络线(约500 m)，故工程造价明显降低。另对B区楼盘分期建设的适应性也更可行。
基于技术经济以及相关条件的综合比较结果，推荐了B方案成为该项目的实施方案。
(2)案例2：项目代号CYYH1210-MB-JP
工程概况：住宅区分一、二期建设。一期工程设置公用配电房2个、物业配电房1个，变压器总装设容量4 600 kV⋅A；二期工程设置公用配电房2个、物业配电房1个，变压器总装设容量6 000 kV⋅A。按供电方案实施，一、二期住宅区的电源各从1回10 kV公用馈线接取并互为备用。
住宅区一、二期的10 kV配电系统接线方式如图6所示。一期主进配电装置采用单母线分段接线，10 kVMB线和10 kVPN线各进一段母线，在MB线母线段预设出线间隔引出1回10 kV干线接入待建的二期主进配电房。母线设分段断路器联络，进线与分段断路器配置三合二的电气及机械联锁。该接线方式的特点，一是进线单投或双投、母线并列或分列集中控制，操作方便；二是较适合小区分期建设，可实现进线电缆通道和主要配电装置于一期建成，后续二期于园区内配套。
(3)案例3：项目代号CYYH1311-GR-SHWZC
工程概况：住宅区整体一期建成，设置独立高压配电室1个、公用配电房4个、物业配电房1个，变压器总装设容量10 500 kV⋅A。按供电方案实施，接入2回10 kV公用馈线的电源。
住宅区内10 kV配电系统供电方式如图7所示。高压配电室设置单母线分段，2回10 kV电源各进一段母线，运行中视2回10 kV馈线的负荷工况选择母线分列或并列运行方式。各分配电房的电源自高压室放射式馈出。本案例的特点是不同于常规主进配电房中多台高压柜、变压器、低压柜同一室内安装分区布置的型式，由于高压配电室独立设置，解决了常规主进配电房屏柜多、占用空间面积大的困难问题。其有利条件是，该小区地下层具备设置独立高压室的适中空间位置，使得系统布局更趋合理。
(4)案例4：项目代号CYYH1308-MB-ZXHT
工程概况：住宅区建筑面积约70万m2，住户数约3 300户，配套小学、幼儿园、商业中心、会所等，工程分4期建设。小区共设置配电房12个，装设变压器29台，总容量26 160 kVA。
该案例的10 kV配电系统主接线：由附近110 kV变电站分3期接入3回新建10 kV供电线路，终期构成3回线路为1组的“3-1”单环网接线方式，6种运行方式如图8所示。为了有效防止当一回线路停电时负荷转供过程出现误操作引起10 kV合环运行，故除了依靠运行管理上完善的“两票”制度之外，可靠的防误操作技术措施尤为重要。因此，在本案例的技施设计中，着重考虑了三进线二环网系统的进线开关与环网开关的联锁设施，经与高压开关柜厂家进行了技术沟通，采用在相关开关的合分操作程序中加装3组3锁2匙钥匙组实现防误联锁，如图9所示。装置安装后经模拟操作，防误功能达到逻辑要求。
4结束语
高层住宅楼房的大量崛起所带来的民用电力负荷是城市配电网负荷的明显增长点，一个较大楼盘的需用负荷容量往往会影响到一回公用10 kV馈线重过载运行，对于大型的住宅园区甚至需要2回或更多的10 kV线路共同供电。尤其是随着配电自动化程度及供电可靠性要求的逐步提高，电网公司对居民住宅区(统建住宅小区)建设的总体用电需求及时序、电源的接入条件、公用配电站和公用开关房的设置提出了更高的标准及配套要求。因此，居住小区的10 kV配电系统必须与之相适应，不仅要满足其内部的用电设施需求，而且应与10 kV配网线路的分段容量、负荷调控等运行要求有机结合。故本文提出了居住小区10 kV电气主接线的设计要素及推荐方案，作为选择和确定10 kV电源进线的供电方式、10 kV母线的型式及其联络方式、公用开关房的设置等参考之用，尤其着重关注了多电源环网供电系统加装防误操作装置的安全可靠性问题，以期达到居住小区的10 kV配电系统结线与配电网的供电可靠性、运行灵活性相互协调的目的。
参考文献：
[1]中国南方电网有限责任公司.10 kV及以下业扩受电工程技术导则[Z].2018.
[2]广东电网有限责任公司汕头供电局.汕头供电局配电网规划建设技术细则[Z].2019.
[3]刘慧众,陆浩,董丹丹.10 kV复杂配电系统限流改造方案分析[J].内蒙古电力技术,2020,38(5):39-42.
[4]GB/T 36040-2018,居民住宅小区电力配置规范[S].[5]GB50053-2013,20 kV及以下变电所设计规范[S].[6]GB50052-2009,供配电系统设计规范[S].
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