第1章 住宅小区变配电系统与维护
1.1 住宅小区的变配电系统
1.1.1 住宅小区变配电系统简介
1.小区变配电系统的组成
住宅小区变配电系统一般由小区变电站、总配电室内的低压配电柜、低压输送电缆、各单元楼进线总配电柜、公共区配电柜、单元分配电箱、用户配电箱、用电设备等组成，如图1-1所示。
图1-1 小区变配电系统的组成
2.小区变配电系统的技术要求
1）小区住宅的10kV供电系统宜采用环网方式，以提高供电可靠性。
2）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）宜采用干线环路式供电。
3）小区住宅供电系统应留有发展的备用回路。
4）小区住宅楼重要的集中负荷可由变电所设专线供电。
5）住宅供电系统的设计，应采用TT、TN-S、TN-C-S接地方式，并进行总等电位联结。住户终端的配电方式宜采用三相五线制（包括PE线）。
6）每幢住宅的总电源进线断路器，应能同时断开相线和中性线，应具有剩余电流动作保护功能。剩余电流动作值的选择应符合下列要求：
① 当住宅的电源总进线断路器整定值不大于250A时，断路器的剩余电流动作值应为300mA。
② 当住宅的电源总进线断路器整定值为250～400A时，断路器的剩余电流动作值应为500mA。
③ 当住宅的电源总进线断路器整定值大于400A时，应在总配电柜的出线回路上分别装设若干组具有剩余电流动作保护功能的断路器，其剩余电流动作值按上述①、②项设定。
④ 消防设备供电回路的剩余电流动作保护装置不应用于切断电源，只应用于报警。
⑤ 电源总进线处的剩余电流动作保护装置的报警除在配电柜上有显示外，还应在小区值班室设声光报警。
7）小区住宅路灯的供电电源，应由专用变压器或专用回路供电。
8）供配电系统应考虑三相用电负荷平衡。
9）单元（层）应设电源检修断路器一个。
10）只有单相用电设备的用户，其计算负荷电流小于等于40A时应单相供电，计算负荷电流大于40A时应三相供电。
11）当每户住宅采用单相供电时，进户的微型断路器应采用两极；当采用三相供电时，进户的微型断路器应采用三极。且应设置自复式过电压、欠电压保护器。
12）电能表应按当地供电部门有关规定安装，容量应按用电负荷标准选择；电能表应选用带有远传通信功能接口的产品；当采用自动抄收数据远传的电能表时，安装位置可由工程设计决定；电能表后应装设断路器。
13）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。
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住宅小区建筑用电负荷分为两类：一类是住宅用电负荷，含住宅照明和家用电器；另一类是公共区用电负荷，含公共区照明和动力两部分负荷。
对照明用电，每层楼应设配电箱（室），每箱单相供电。避免每层楼内380V线电压进入，防止误接线烧坏家用电器设备。
3.民用高层建筑的用电负荷分级
按照有关规定，民用高层建筑的用电负荷分为三级：一类建筑的消防用电设备为一级负荷；二类建筑的消防用电设备为二类负荷；一、二类建筑中，非消防电梯为二类负荷，其余为三类负荷。
因为高层建筑存在着一级或二级负荷，所以现代高层建筑均是采用至少两路独立的10kV电源同时供电。具体来说，高层建筑的负荷分级见表1-1。
表1-1 高层建筑的负荷分级
1.1.2 住宅小区变电站的设置
1.住宅小区变电站的分类
根据产权管理权限，小区变电站分为两种：局管变电站（室）和自管变电站（室）。
1）局管变电站（室）由供电部门管理，采用低压计量，住宅一户一表，为住宅用户和住宅小区中小于100kW的非居民用电负荷（如电梯、公共照明、小店铺、物业用房等）供电。
2）自管变电站（室），由小区物业（用户）管理，采用高压计量，为住宅小区中大于100kW的非居民用电（如商业、会所等）。
2.小区变电站（室）的构成
小区变配电站（室）由高压配电室、变压器室和低压配电室三部分组成。社区变配电系统构成如图1-2所示。
图1-2 社区变配电系统构成示意图
3.小区变电站位置确定的原则
1）接近负荷中心；
2）进出线方便；
3）靠近电源侧；
4）满足供电半径的要求；
5）避免设在有剧烈震动和高温的场所；
6）避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所；
7）避免设在潮湿或易积水场所；
8）避免设在有爆炸危险的区域或有火灾危险区域的正上面或正下面；
9）尽量不设在小区广场、幼儿园等人群比较集中场所的周围。
4.小区变电站平面布置方案
小区变电站常用的几种平面布置方案，如图1-3所示。
5.预装式变电站
预装式变电站俗称箱式变电站。预装式变电站就是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定线路方案排布成一体的预制型户内、户外紧凑式配电设备，如图1-4所示。
预装式变电站三个主要部分（高压配电装置、变压器及低压配电装置）的布置方式一般有两种：“目”字形和“品”字形。“目”字形布置接线方便，“品”字形布置接线紧凑。
图1-3 变电站常用的几种平面布置方案
图1-4 小区箱式变电站
1.1.3 住宅小区供电方式
因为住宅小区的外线设计通常由供电部门完成，因此这里仅简单介绍住宅小区低压配电系统的配电方式。
住宅小区供配电网络通常采用放射式、树干式，或是两者相结合的供电方式，见表1-2。
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放射式配电系统是从小区变电站用低压干线直接向各用户配电，适用于大容量用户。小区内的高层住宅多采用这种方式配电。照明和动力负荷宜以不同的回路分别供电，照明、动力作为双路电源，为建筑内的一级、二级负荷（如电梯、消防电梯、正压风机等）供电。
表1-2 住宅小区典型的供电方式
（续）
树干式配电系统是变电站低压干线送出，采取π接的方式把电送到各用户，适用于线路有较大容量而负荷容量不大的建筑。小区内的多层住宅多采用这种方式配电，其照明和动力负荷宜采用同一回路供电。
应用技巧
住宅小区供电方式的选择
1）对于单台设备容量较大或较重要场合，一般采用放射式方式。
2）对于非重要用电设备，用电性质相近，又便于线路敷设时，一般采用树干式方式。
3）对于重要用电设备，可采用双电源双回路树干式方式或双电源双回路放射式方式。
1.1.4 住宅小区变电站的主接线
电气主接线是表示变配电站接受电能和输送、分配电能的电路。它根据供电要求及受电情况设计，电气主接线直接关系到供电配电的安全可靠性、运行灵活性，以及基建投资。因此，设计电气主接线必须严格地根据用户负荷情况及实际条件，经过仔细的技术经济比较确定最佳方案。
电源进线电压为10kV的小区，一般总降压变压站将10kV电压降低到380V/220V后，然后经低压配电线路供电到各用电场所，供给低压用电设备用电。也有在总降压变电站，一方面降压到380V/220V供附近低压用电设备用电，另一方面又以高压10kV送到较远场所再降压到380V/220V供电给场所附近的一片低压设备用电。这要根据用户供电范围距离和用电负荷大小来确定。
小区变电站一般采用无汇流母线的主接线，常见的有单元式接线和桥式接线。
1.单元式接线
单元式接线即线路-变压器组接线，用于只有一路进线和一路出线的场合，如图1-5所示。这种主接线适用于小型住宅小区，只有一种运行方式。
图1-5 单元式接线
a）进线开关为隔离开关 b）进线开关为负荷开关+熔断器 c）进线开关为隔离开关+断路器
1）高压侧采用隔离开关和熔断器或跌落式熔断器的变电站主接线，如图1-5a所示。这种接线因为隔离开关不能带负荷操作，只能切断变压器空载电流，所以变压器容量不能大，而且在变压器低压侧必须装设带负荷操作的低压断路器（俗称自动空气开关）。
2）高压侧采用负荷开关和熔断器的变电站主接线如图1-5b所示。负荷开关能切断和合上正常负荷电流，但不能切断短路电流，所以用负荷开关加上高压熔断器对变压器进行控制和保护（一般高压熔断器装设在负荷开关柜内）。
3）高压侧采用隔离开关和断路器的变电站主接线如图1-5c所示。这种主接线适用于供电可靠性要求较高、变压器容量较大的变电站。断路器有完善的灭弧装置，它既能投切正常负荷电流，又能在发生短路故障时可靠切断短路电流，保护变压器等电气设备的安全。
2.桥式接线
当只有两台变压器和两条线路时，可以采用桥式接线。桥式接线按照桥断路器的位置可分为内桥式接线和外桥式接线。
1）桥断路器在进线断路器的内侧（即变压器侧），则称为内桥式接线，如图1-6a所示。内桥接线的特点是线路故障或检修，不影响变压器运行，而变压器故障或检修要影响相应线路，线路要短时停电。
2）桥断路器在进线断路器的外侧（即进线侧），则称为外桥式接线，如图1-6b所示。外桥接线的特点是变压器故障或检修不影响线路运行，而线路故障或检修要影响变压器，相应的变压器要短时停电。
图1-6 桥式接线
a）内桥式接线 b）外桥式接线
应用技巧
由于线路故障和检修机会比变压器多，所以一般都用内桥接线。但变压器需要经常投切的场合及系统交换功率比较大的情况，应用外桥接线比较方便和有利。
桥接线使用的电气设备较少，布置简单，造价低，供电可靠性、运行灵活性也可以；而且只要在配电装置的布置上采取适当措施，桥接线还可能发展为单母线分段接线，以便增加进出线回路。因此，桥接线在大型住宅小区降压变电站中用得较多。
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电气主接线的基本形式分有汇流母线主接线和无汇流母线主接线两种形式。
有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线接线、单母线分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线接线、双母线分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线的形式。
无汇流母线主要有单元接线、扩大单元接线、桥形接线、角形接线。