农村分布式建筑供配电工程设计

农村分布式建筑供配电工程设计

葛 清

（国网江苏南京供电公司，江苏 南京 211500）

由于农村民用建筑较分散、建筑之间有较大的空间，具有道路曲折、用电设备多样化等特点。因此，农村分布式建筑供配电工程设计具有更强的复杂性，必须根据生活用电特点设计安全、可靠的供配电方案。

适用于农村分布式建筑的供配电系统，以建筑物或住宅小区为供配电设备安装、配置的主要场所，由进线端主变压器、高压继电保护设备、进户变压器、低压配电设备以及家用电器组成。在供配电设计中，需要根据小区实际，采用多种供配电形式和方法，使整个小区的配电合理、适用、经济。

1 农村分布式建筑供配电工程的总体电气设计

1.1 电气设计任务

强电部分。强电设计包括一切以电能转换为热能、光能的电力设备以及实现这些电力设备供电的线路与保护设备。

弱电部分。弱电设计是除了强电设计以外的，以电能转换为声音、电波等信号的电子设备，弱电设计的供电一般在5 V以下。

1.2 电气设计原则与程序

1.2.1 农村分布式建筑电气设计的原则

农村分布式建筑电气设计必须贯彻执行国家有关工程的政策和法令，应当符合现行的国家标准和设计规范。电气设计还应遵守有关行业、部门和地区的特殊规定和规程。在上述的前提下力求贯彻以下原则：应当满足使用要求和保证“安全用电”，确立技术先进、经济合理、管理方便的方案，设计应适当留有发展的余地，设计应符合现行的国家标准和设计规范。

1.2.2 电气设计的程序

农村分布式建筑电气设计主要包括初步设计阶段与施工图纸设计阶段。电气初步设计阶段，是在工程的建筑方案设计基础上进行的。对于住宅小区的供配电工程，由于其设计的复杂性，须按照可靠性、经济型设计多套设计与施工方案，然后进行比对遴选，据此制定设计文本。初步设计阶段的主要工作是：了解和确定建设单位的用电要求；落实供电电源及配电方案；确定工程的设计项目。

开始设计施工图纸时，根据对比与遴选出的最终设计方案，以及由设计方案规定的设计目标、规范、技术细节等供配电工程设计文本为依据，开展下一步可执行的施工程序与步骤设计，进行基础性的用电负荷计算；确定供配电设备容量与类型；编制出施工图设计文件等。施工图设计应达到以下深度要求：可以编制出施工图的预算、安排材料、设备和非标准设备的制作以及施工和安装。

2 农村供电线路架空设计

2.1 导线选取

对于10 kV等级的架空输电线路，选取导线时需要考虑导线过流安全、电压损耗以及经济电流密度。导线通过电流以后，就会产生热量，使导线温度升高。如果通过导线的电流大于导线最大允许通过的安全电流，导线的绝缘就会破坏严重的还会引起火灾。考虑线路电压损耗时，导线截面选择与输送电压、功率、功率因数、电压损耗百分数、导线电阻率以及线路长度等因素有关。对于经济电流密度计算首先必须确定配电线路所承担的最大负荷电流及相应的最大负荷利用小时数。导线经济截面选择如表1选取。

表 1 导线经济截面选择表

2.2 导线回路

架空线路分为单回路、双回路和多回路。排列方式也是多种多样的。一般单回电力线路导线在杆塔上的排列有三角形、“上”字形和水平排列等3种方式。双回路同杆架设导线排列方法有伞形、倒伞形、“干”字形、六角形等4种方式。

对于本文研究的农村10 kV供电线路，采用单回路形式。

2.3 10 kV架空杆型设计

杆塔选型主要取决于架空线路的电压等级、线路回数、地形地貌、地质情况以及使用条件等。在满足上述条件的情况下，可根据综合技术经济比较，择优选用。对于农村供电10 kV线路，可以采用混凝土电杆直径190系列椎型杆，杆高应选择12 m、15 m。对于单回路、直线树立杆情况须满足如表2所示的非预应力杆段强度。

表2 非预应力杆段强度选用标准

3 供配电设备选择

3.1 供配电设备的选择方式

考虑到供配电过程可能处于正常工作模式、短路过流工作方式、电压不稳定工作方式等多种情况，因此须综合多种情况可能性，给出恰当、可靠的供配电设备选型。

按工作电压选择电气设备：考虑电压不稳定条件下，根据一般家用电器允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1～1.15倍进行计算，这里可以将供配电设备的额定容量定为家用电器处于电压波动下的峰值即额定电压的1.15倍。

按工作电流选择电气设备：电气设备的额定电流IN是指在规定的环境温度下，设备的长期允许通过电流。IN不应小于该回路的最大持续工作电流。

按环境条件选择：按照设备的装置地点、使用条件、检修和运行等要求选择导体、电器的种类和形式。

3.2 变压器容量计算与选型

农村分布式建筑用电负荷大，大部分变压器长年接入电网运行，变压器的长期累计损耗相当可观。因此，研究变压器损耗与负荷率的关系，合理地决定变压器额定容量、类型对于安全、高效用电非常重要。

假设某村负荷计算结果如表3所示。

表3 某村负荷计算结果

则某村的箱式变压器选择为：根据负荷计算，实际运行后负荷功率为：421.3 kW，负荷电流为638.61 A；依据有关变压器运行规范及规程中的规定，确保变压器安全、经济、可靠运行的条件，应选择630 kVA电力变压器做为#1箱式变压器；此时变压器运行负荷率可达66.8%。

目前应用于农村分布式建筑供配电工程的配电变压器类型主要包括油浸式S9系列配电变压器以及S11系列配电变压器等类型。根据民用供配电要求，综合考虑到经济性与安全可靠性的需求，这里建议选用S9系列配电变压器，结合以上变压器容量需求计算结果，某村选择使用S9–630 kVA 10/0.4 kV型配电变压器。

4 供配电工程电气施工设计图

电气施工图包括以下内容和图样。

设计说明。制定的设计说明包括拟采用的配电模式、负荷等级、线路走线、用电安全设计及施工细节比如电气安装高度、电器设备安装注意事项、施工安全规范等。

主要材料设备表。包括工程所需的各种设备、管材、导线等名称、型号、规格、数量等。设备材料表上所列的主要材料的数量，由于与工程量的计算方法和要求不同，不能作为工程量编制预算的依据，只能作为参考数量。

配电系统图。又称电气原理图，用来完整性、系统性地展示配电主设备以及附属设备之间的关联以及线路连接，同时也能反映各个设备部件之间的电信号走向。系统图不表示电气线路中各种设备的具体情况、安装位置和接线方式。系统图有变、配电系统图，动力系统图，照明系统图，弱电系统图等。内容包括：整个配电系统的连接方式，从主干线至各分支回路的路数；主要变、配电设备的名称、型号、规格及数量；主干线路及主要分支线路的敷设方式、型号、规格。

电气平面图。表示电气线路和电气设备平面布置的图纸，也是进行电气安装的重要依据。平面图可以表示电气线路中各种设备的具体情况、安装位置和接线方式，但不表示电气设备的具体形状。平面图又分为变、配电平面图，动力平面图，照明平面图，弱电平面图，室外工程平面图及防雷、接地平面图等。内容包括：建筑物的平面布置、轴线分布、尺寸以及图纸比例；各种变配电设备的编号、名称，各种用电设备的名称、型号，以及它们在平面图上的位置；各种配电线路的起点、敷设方式、型号、规格、根数，以及在建筑物中的走向、平面和垂直位置；建筑物和电气设备防雷、接地的安装方式以及在平面图上的位置。

5 结束语

农村居民建筑具有分布广、距离远等特点，其供配电工程需要考虑安全与经济特性，因此具有更强的复杂度。因此，本文针对农村分布式建筑供配电工程特点探讨了农村分布式建筑供配电工程的设计方法。给出了农村分布式建筑用电负荷计算方法，并研究了基于负荷容量、工程特点的供配电设备选择、配电模式等。所研究的成果对于农村供配电工程设计与施工提供了参考与借鉴。

（责任编辑：张峰亮）

DOI：10.13882/j.cnki.ncdqh.2016.03.008