论文部分内容阅读
摘要 本文以某高层住宅小区公共用电变压器容量的计算确定为例，介绍了小区内确定公共用电变压器容量的计算方法。
关键词 居民变配电室 公用变配电室 公用变压器 消防负荷 平时最大负荷
中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：
一、引言
隨着经济的发展，住宅建设用地日益紧张，中小城市新建住宅小区主要以高层住宅为主，一般都在十九层及以上。根据《高层民用建筑设计规范》50045-95（2005年版，以下简称高规）的要求，十九层及以上的住宅为一类高层建筑，其消防负荷为一级负荷。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008（以下简称《民规》）要求，高层住宅的客梯电力，给水泵为二级负荷，小区换热设备为三级负荷。这就要求高层住宅必须由双重电源（双重10KV电源分别来自两个不同的35KV及以上的区域变电站）供电。
我省供电总公司为了方便管理，于2006年5月份制定了一项新的规定，高层住宅小区需建两种变配电室，一种变配电室供小区住宅，商业门脸用电，由供电局管理，称居民变配电室，简称电业变；另一种变配电室供住宅内动力设备（防、排烟风机、水泵、电梯等）、应急照明、小区的消防泵、给水泵、地下车库等公用设施用电，由物业公司管理，称公共用电变配电室，简称公用变。这就要求公用变内的两台变压器一用一备，平时由常用电源供电，当常用电源失电后，由备用电源供电给一、二级负荷供电，当常用电源恢复供电后，即由常用电源供电，也就是说备用电源供电时间较短。公用变需要安装多大容量的变压器，需要严格的计算。容量大了会使初始投资增大，在非火灾时负载率偏低；容量小了又不能满足供电要求。下面以实例说明如何统筹兼顾，合理确定变压器的容量。
二、小区概况
某住宅小区，东西宽300米，南北长370米，小区共有14栋19层塔式住宅，两栋32层塔式住宅，三个地下车库，水泵房，换热站各一处，总建筑面积32万平米。
经过计算，在小区内共设公用变两个，1#公用变设于北部中心(1#地下车库内)，供1#～6#楼（19层），7#，8#楼（32层），1#，3#地下车库，水泵房，换热站用电；2#公用变设于小区南部中心，供8栋19层住宅，2#地下车库用电。现以1#公用变为例，介绍如何确定变压器容量。
三、容量统计
首先对1#公用变电所供电设备做一统计，见表一：
表一：1#公用变所供设备负荷一览表
7#、8#楼因负荷较大，做了两个电气入户，电梯（消防电梯，客梯）单独进户，其余消防设备，如防、排烟风机、屋顶增压泵、潜污泵、应急照明设一电气进户。3#车库也设了两个进户。
四、小区平时（非火灾时）所需公用变压器容量
高层住宅公共空间照明均做了应急点亮，应急照明灯具全部利用公共空间照明灯具，平时公共空间照明灯具不会全部点亮，故公共空间平时照明功率小于火灾时应急照明功率。
将1#公用变所供建筑物平时负荷容量列表如下：
表二 小区无火灾时1#公用变供电设备负荷计算一览表
根据《全国民用建筑工程设计技术措施（电气）》P10，P127：多台电梯的需要系数为0.18～0.22，可取Kx=0.2；公共空间照明、其余动力取Kx=0.8。将各建筑物的计算容量之和再乘以同期系数Kt作为选择变压器容量的依据。
计算结果如下：
1#公用变常用变压器容量:
1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）:
其中 —上表中各建筑物的计算容量之和;
—平时常用变压器负载率;
—平时备用变压器负载率;
—同期系数。
五、小区发生火灾时公用变压器容量
本实例按小区一栋楼发生火灾时考虑，不考虑两栋楼或多栋楼同时发生火灾。
不言而喻，火灾时公用变压器的容量应按最不利的供电条件下即用电负荷最大时来考虑。那么什么是最不利的供电条件呢？那就是要找出火灾后投入的消防设备容量减去火灾后强制切除的正常负荷容量之差为最大的那栋建筑物作为着火点来考虑。火灾后该变压器的容量应满足非火灾建筑物内公共用电设备的正常用电，同时还要满足发生火灾后增加负荷量最大的那栋建筑物的用电需要以及消防水泵的消防用电。
建筑物发生火灾后,消防报警控制设备发出指令,切断相关区域的非消防电源,接通应急照明,启动相关区域的防、排烟风机等消防设备。针对高层住宅的特殊性，由公用变所供的需要卸掉的非消防电源一般只有客梯电力，而相关区域的应急照明基本上是公共空间的全部照明，消防电梯在发生火灾后降落到首层，供消防队员使用，1#～6#楼只有前室和走道的正压送风机；7#、8#楼及地下汽车库的防、排烟机包括正压送风机（消防补风机）和排烟风机。由此可知，需要按消防负荷与平时负荷容量差最大的一栋楼发生火灾计算。由表一可知，7#楼满足该项条件。
我们按小区内7#楼发生火灾考虑，当7#楼发生火灾后，客梯电源被切断，而消防设备投入使用，消防水泵启动，其余单体建筑物内设备正常运行（即按平时设备容量考虑）。
我们再详细列表，将电梯、风机、水泵分开列表，见表三；
表三 小区7#楼发生火灾时1#公用变供电设备负荷一览表
计算结果如下：
1#公用变常用变压器容量:
1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）:
其中 —小区发生火灾时常用变压器负载率;
—小区发生火灾时备用变压器负载率;
六、公用变变压器容量的最终确定
通过上述计算可以看出，发生火灾时计算出的变压器容量和非火灾时计算出的变压器容量相差50%，如果按发生火灾时计算出的变压器容量作为最终的选定值，即：
，，； ，，。
也就是说平时常、备用变压器的负载率太低，太不经济。
变压器额定容量应能满足全部用电负荷的需要，但不应使变压器长期处于过负载状态下运行。根据《全国民用建筑工程设计技术措施（节能专篇） 电气》，变压器的经常性负载应在变压器额定容量的60%为宜，即为节能经济最佳运行状态。
结论：小区发生火灾时的概率不是很大，绝大部分时间是在非火灾情况下运行。平时运行情况下，要使变压器大部分时间在最佳负载率附近运行，发生火灾时在不影响变压器安全运行的前提下短时可以过载运行。生产厂家承诺，干式变压器过载150%强迫风冷长期运行对变压器安全和寿命未有影响，那么过载10%强迫风冷运行一小时对变压器更不会有影响。而根据《民规》第24.9.6条，消防用电设备在火灾发生期间的最小连续供电时间最长的消防电梯、消防水泵为60分钟。
在满足规范要求前提下尽量减少投资，以及不至于使干式变压器平时运行时负载率过低，我们将常用变压器容量确定为，，； ，。
七、结束语
本文总结了小区平时变压器容量的计算方法，消防负荷与平时负荷差最大的一栋楼发生火灾时变压器容量的计算方法，以及综合考虑小区平时和火灾时两种情况下变压器的确定方法。通过分析和实例说明，在确定变压器容量时既要考虑满足规范要求和使用要求，又要满足经济性的要求。
关键词 居民变配电室 公用变配电室 公用变压器 消防负荷 平时最大负荷
中图分类号：TM411文献标识码： A 文章编号：
一、引言
隨着经济的发展，住宅建设用地日益紧张，中小城市新建住宅小区主要以高层住宅为主，一般都在十九层及以上。根据《高层民用建筑设计规范》50045-95（2005年版，以下简称高规）的要求，十九层及以上的住宅为一类高层建筑，其消防负荷为一级负荷。根据《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008（以下简称《民规》）要求，高层住宅的客梯电力，给水泵为二级负荷，小区换热设备为三级负荷。这就要求高层住宅必须由双重电源（双重10KV电源分别来自两个不同的35KV及以上的区域变电站）供电。
我省供电总公司为了方便管理，于2006年5月份制定了一项新的规定，高层住宅小区需建两种变配电室，一种变配电室供小区住宅，商业门脸用电，由供电局管理，称居民变配电室，简称电业变；另一种变配电室供住宅内动力设备（防、排烟风机、水泵、电梯等）、应急照明、小区的消防泵、给水泵、地下车库等公用设施用电，由物业公司管理，称公共用电变配电室，简称公用变。这就要求公用变内的两台变压器一用一备，平时由常用电源供电，当常用电源失电后，由备用电源供电给一、二级负荷供电，当常用电源恢复供电后，即由常用电源供电，也就是说备用电源供电时间较短。公用变需要安装多大容量的变压器，需要严格的计算。容量大了会使初始投资增大，在非火灾时负载率偏低；容量小了又不能满足供电要求。下面以实例说明如何统筹兼顾，合理确定变压器的容量。
二、小区概况
某住宅小区，东西宽300米，南北长370米，小区共有14栋19层塔式住宅，两栋32层塔式住宅，三个地下车库，水泵房，换热站各一处，总建筑面积32万平米。
经过计算，在小区内共设公用变两个，1#公用变设于北部中心(1#地下车库内)，供1#～6#楼（19层），7#，8#楼（32层），1#，3#地下车库，水泵房，换热站用电；2#公用变设于小区南部中心，供8栋19层住宅，2#地下车库用电。现以1#公用变为例，介绍如何确定变压器容量。
三、容量统计
首先对1#公用变电所供电设备做一统计，见表一：
表一：1#公用变所供设备负荷一览表
7#、8#楼因负荷较大，做了两个电气入户，电梯（消防电梯，客梯）单独进户，其余消防设备，如防、排烟风机、屋顶增压泵、潜污泵、应急照明设一电气进户。3#车库也设了两个进户。
四、小区平时（非火灾时）所需公用变压器容量
高层住宅公共空间照明均做了应急点亮，应急照明灯具全部利用公共空间照明灯具，平时公共空间照明灯具不会全部点亮，故公共空间平时照明功率小于火灾时应急照明功率。
将1#公用变所供建筑物平时负荷容量列表如下：
表二 小区无火灾时1#公用变供电设备负荷计算一览表
根据《全国民用建筑工程设计技术措施（电气）》P10，P127：多台电梯的需要系数为0.18～0.22，可取Kx=0.2；公共空间照明、其余动力取Kx=0.8。将各建筑物的计算容量之和再乘以同期系数Kt作为选择变压器容量的依据。
计算结果如下：
1#公用变常用变压器容量:
1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）:
其中 —上表中各建筑物的计算容量之和;
—平时常用变压器负载率;
—平时备用变压器负载率;
—同期系数。
五、小区发生火灾时公用变压器容量
本实例按小区一栋楼发生火灾时考虑，不考虑两栋楼或多栋楼同时发生火灾。
不言而喻，火灾时公用变压器的容量应按最不利的供电条件下即用电负荷最大时来考虑。那么什么是最不利的供电条件呢？那就是要找出火灾后投入的消防设备容量减去火灾后强制切除的正常负荷容量之差为最大的那栋建筑物作为着火点来考虑。火灾后该变压器的容量应满足非火灾建筑物内公共用电设备的正常用电，同时还要满足发生火灾后增加负荷量最大的那栋建筑物的用电需要以及消防水泵的消防用电。
建筑物发生火灾后,消防报警控制设备发出指令,切断相关区域的非消防电源,接通应急照明,启动相关区域的防、排烟风机等消防设备。针对高层住宅的特殊性，由公用变所供的需要卸掉的非消防电源一般只有客梯电力，而相关区域的应急照明基本上是公共空间的全部照明，消防电梯在发生火灾后降落到首层，供消防队员使用，1#～6#楼只有前室和走道的正压送风机；7#、8#楼及地下汽车库的防、排烟机包括正压送风机（消防补风机）和排烟风机。由此可知，需要按消防负荷与平时负荷容量差最大的一栋楼发生火灾计算。由表一可知，7#楼满足该项条件。
我们按小区内7#楼发生火灾考虑，当7#楼发生火灾后，客梯电源被切断，而消防设备投入使用，消防水泵启动，其余单体建筑物内设备正常运行（即按平时设备容量考虑）。
我们再详细列表，将电梯、风机、水泵分开列表，见表三；
表三 小区7#楼发生火灾时1#公用变供电设备负荷一览表
计算结果如下：
1#公用变常用变压器容量:
1#公用变备用变压器容量（只供一、二级负荷设备用电）:
其中 —小区发生火灾时常用变压器负载率;
—小区发生火灾时备用变压器负载率;
六、公用变变压器容量的最终确定
通过上述计算可以看出，发生火灾时计算出的变压器容量和非火灾时计算出的变压器容量相差50%，如果按发生火灾时计算出的变压器容量作为最终的选定值，即：
，，； ，，。
也就是说平时常、备用变压器的负载率太低，太不经济。
变压器额定容量应能满足全部用电负荷的需要，但不应使变压器长期处于过负载状态下运行。根据《全国民用建筑工程设计技术措施（节能专篇） 电气》，变压器的经常性负载应在变压器额定容量的60%为宜，即为节能经济最佳运行状态。
结论：小区发生火灾时的概率不是很大，绝大部分时间是在非火灾情况下运行。平时运行情况下，要使变压器大部分时间在最佳负载率附近运行，发生火灾时在不影响变压器安全运行的前提下短时可以过载运行。生产厂家承诺，干式变压器过载150%强迫风冷长期运行对变压器安全和寿命未有影响，那么过载10%强迫风冷运行一小时对变压器更不会有影响。而根据《民规》第24.9.6条，消防用电设备在火灾发生期间的最小连续供电时间最长的消防电梯、消防水泵为60分钟。
在满足规范要求前提下尽量减少投资，以及不至于使干式变压器平时运行时负载率过低，我们将常用变压器容量确定为，，； ，。
七、结束语
本文总结了小区平时变压器容量的计算方法，消防负荷与平时负荷差最大的一栋楼发生火灾时变压器容量的计算方法，以及综合考虑小区平时和火灾时两种情况下变压器的确定方法。通过分析和实例说明，在确定变压器容量时既要考虑满足规范要求和使用要求，又要满足经济性的要求。