付向伟

（国网湖北省电力有限公司枣阳市供电公司）

建筑供配电工程对于建筑需求实现和建筑品质提高而言，有着重要的作用，新建居住区的供配电工程设计规划工作具有工程难度大、参考依据少的明显特点，这也导致当前相关工作开展过程中存在诸多问题，最终使建筑使用阶段的品质下滑，甚至出现用电安全问题。在此背景下，本文展开关于电缆在新建居住区供配电工程中规划设计应用的相关研究，从规划设计的角度，明确供配电系统的设计技术与设计要点。

供电决策设计就是整个供应配电系统在开展之前进行的总体统筹规划工作。在该内容中，首先要确定设计的整体思路与设计理念，其次对于设计要求也需一一明确。从设计的角度来看，其需求的提出主要由三个方面共同决定，一是由行业法规及国家强制性标准带来的合规性需求，这是在设计过程中的底线需求；
二是根据新建居民区的实际应用情况与具体应用内容带来的实用需求，能够保障供电配电方案在设计落地后的可行性与应用价值；
三是由于环境因素或其他特殊因素的影响所带来的额外需求，这是一个设计方案对目标设计场景是否匹配的重要内涵内容［1］。

故在进行供电决策设计的过程中，需要明确的技术指标主要有以下几点：一是该新建居民区的所处地理位置，根据其所处位置可能会面对不同的底线需求；
二是需要全面了解该新建居民区的具体居民数量及用电需求，对于工业用电和公共场所用电的额外需求等内容，基于此开展后续的复合设计和安全措施设计工作；
三是该居民区是否有特殊景观，以及环境要求是否特殊，如环境温度较低或所属园区内具有涉水景观等内容，则可能会影响后续的材料选择与平面规划设计。

此外在供电决策阶段所要确定的设计方案的整体约束还应考虑工期与成本的相关要求。在整个居住区建设过程中，供配电工程几乎是居住区建设的最后一环，在该过程中所预留的工期较少，同时工程成本较为紧张，其他工程形式所耽搁的工期也可能被压缩到此过程当中。这也是在决策过程中需要考虑后续设计的相关内容。

关于公共居民区的用电负荷，我国有相关明确规定，各个省市也有自身的设计规范性文件。在《配电设施规划设计导则》中，将用电负荷与断电影响大致分为三个等级，一级供电负荷指的是在发生超负荷问题或其他情况导致的中断供电，会引起经济或政治方面的极大损失，抑或可能导致人身伤亡等严重事故；
二级供电负荷是指在相关情况下引起的损失较大，但仍可挽回，从人身安全方面不发生人员重伤或死亡；
三级供电负荷及一般民用电的供电负荷，产生断电情况或超负荷问题后，不会发生重大安全事故，也不会造成明显的经济损失。

在进行新建居民区设计过程中，就可参照设计导则的相关内容对负荷进行设计。首先需要明确新建居民区除了住宅区之外还具有诸多公共区域，同时居民区中的消防设施、应急用电的内容也是在进行供配电设计过程中需要考虑的重点问题［2］。按照上述等级进行分类，可得出以下设计思路：对于高层建筑而言，电梯的负荷等级一般认定为一级或二级，因其在发生突然断电或失去控制之后，可能造成经济损失和人员安全后果；
建筑内的人防工程属一级供电负荷，主要是为了保障特殊情况下，在人防工程使用过程中避免出现电力断电问题造成巨大的经济损失与社会影响；
使用电能保障安全的地下车库，也可被认定为二级负荷；
建筑中的应急照明和消防设施，根据社区等级与人员密度认定为一级或二级负荷。此外，大部分居民用电负荷均可按照三级供电负荷进行设计。

明确负荷等级所开展的设计工作，其主要影响是材料选择与安全保障措施方面，更高等级更高性能的材料，其能够承担的可变因素更多，也不会在外界影响下出现直接断电的情况，安全保障措施同样如此。此外用电负荷的认定虽并没有强制性部门介入，但在设计过程中，只有遵循该原则开展相关设计工作，才能够保障未来的用电质量与用电安全。

对于新建居住区中，其用电的重点区域就是建筑区域，非建筑区域对于用电的需求与用电强度并不大。根据居住区的不同也会影响在配电设计过程中方案输出。以高层住宅类居住区和普通别墅居住区为例，其最为显著的特点就是建筑密度不同，在土地使用面积上来看，高层建筑的土地利用率是同等规模的别墅型建筑数十倍以上，这也就表示其用电量与用电稳定性需求也会成倍增加，同时会使供电线路大大增长。这一系列数值增加所带来的直接影响就是质量隐患加剧，同时所蕴含的技术要点与质量要求也更加复杂［3］。

为了保障用电安全与用电的稳定性，在设计过程中必须考虑供电系统的平均功率与单线最大功率。在进行供电功率计算的过程中，可参照下表，来对居民区位置的供电进行计算。下表中设计功率指的是平均功率，人员加权指的是当单位面积内建筑使用者超过三人时，每超过一人需要增加的百分比。

表

在实际设计过程中，除了明确居民区的供电功率之外，还需考虑其他公共设施的用电，对于所包含的给排水站点、垃圾处理区域、河流景观装饰等位置可按照其使用的设备类型与自身规模来确定用电功率。

必须明确在进行新建居民区规划设计过程中，整体的设计功率越大，则成本越高，但整体功率越小，则用电安全隐患会增加。根据上表所计算出的数值是该建筑的整体平均用电量，一般根据计算结果，按0.8～1.2倍合理设计即可。

安全措施的设计工作主要是指基于用电安全的一系列措施保障。对于新建居民区的用电，通常是采取独立变压器分流的形式，最常用的安全措施为空气开关或保险丝，当功率超过一定值时，对应保险丝熔断，空气开关跳闸，从而暂停整个园区的供电工作。这种安全措施最显著的优势就是安装和设计比较简单，同时安全保障性较好，一般情况下不会出现用电安全问题。但应用该方式，一旦出现用电超荷载的情况，会使整个区域内一定范围的正常用电受到明显影响。在安全措施设计的过程中也可考虑分层级管理和分流管理的形式，整体设计线路在电网接入居民区的用电后，再进行多次分流，每个分流位置设置相关安全保障措施，这样就能够减少当发生用电熔断问题时产生的影响［4］。

在进行安全性校验的过程中可参考以下公式：

该校验公式所提供的思路为：所有用电位置的总功率需小于等于设计功率，其中包括供配电系统的自身用电功率以及线损。此外还需考虑到在特殊用电情况下，即系统老化产生的功耗提升，或因其他原因导致的统计不准确问题，该安全系数被记为K。对于小型供电区的供配电设计工作，K可以为0。

对于居住区的供配电工程规划设计工作，其占地面积较大、应用范围较广的材料，尤其电缆，而电缆的材料选择与工艺确定也是影响整个供配电工程规划设计质量的重要因素之一。首先需要明确，电缆材料在居住区供配电工程中起到疏通电能的重要作用，而电缆材料的铺设位置也是能够保证供电顺畅的先决条件。

在进行供配电工程设计规划过程中需要确定电缆的材料以及电缆的铺设方式与施工工艺，在开展上述工作的过程中，必须明确实际使用环境和使用情况对设计指标的影响。作为输电材料电缆的自身规格，对于输电效率、电路能耗、最大功率保障等均有一定的要求，若在设计过程中盲目开展相关指标的设计工作，可能会出现使用阶段电路超负荷严重，造成电缆线发热损坏甚至出现火灾问题；
电路的整体能耗较高，致使整个供配电系统中的能源损耗过大，不利于节能减排理念的实施。此外对于居住区的电缆材料一般有着耐久度要求，且在后续维修更换过程中也会大大影响生活，故在设计时也需考虑材料自身的耐久性。有部分居住区的电缆铺设位置为地下，可能受到地下水侵蚀及土力学可变荷载的影响，这也是在进行电缆材料确定过程中所要考虑的问题。此外在使用环境方面，电缆材料的使用质量与外部环境和温度因素有着明显关联，如在我国北方寒冷地区部分暴露在室外的电缆，冬季可能出现脆裂的问题，不仅影响正常使用，还可能造成安全隐患。这就要求在进行配电工程电缆材料选择过程中，考虑实际使用情况与使用环境。

在进行用电平面规划设计过程中，可从用电质量保障和工程成本约束两个方面来进行考虑。为了便于此部分的说明，将电网供电源头看作一个固定点，该点位的设置位置将会影响电网的辐射形状以及铺设长度等内容，从理论上来看，当电网供电源头位于新建居民区正中央位置时，其到达各个供电区域的电缆长度总和最短，同时也更有助于供电节能和供电安全保障，但实际上在整个居民区中的用电需求并不是均匀分布的，在进行平面布置过程中也需考虑避开部分景观的问题，对于居民园区中涉及的工业用电也需与民用电进行完全分离。

基于此提出了以下用电平面设计原则：一是需要确保电缆线总长度合理，避免园区内不必要的长距离输电；
二是采取分级供电的形式，避免 “鱼刺状”供电网络的建设；
三是对于民用电和工业用电需要完全分离，以确保整个过程中的用电安全；
四是要注意成本适宜性，对于电缆供电设备配电系统等在设计过程中均会使成本增加。

以下图为例，本案例为一小型居民小区，主道路左侧为公共设施和公寓，主道路右侧为高层建筑。A代表一级配电点，B代表二级配电点，C代表三级配电点，在进行配件设计过程中，采取此种分级设计的形式是更加合理的，也能兼顾到左侧区域与右侧区域用电需求的不同。各个配电站之间的距离合理，所承担的功能也不同，同时贯彻了分级配电的思想理念。

图

供配电系统在设计过程中，用户端需要进行专项设计。对于用户端所实现的设计需求，主要有未来使用的便捷性与安全性。从当前来看用户端所实现的功能，其一是统计用电量，以便于供电方的费用收取，对于电表的设计工作以智能电表为主，除了起到传统的用电量统计之外，还可远程实现信息收集与交互；
对于用电的安全而言，通常采取电子控制系统来代替机械控制系统，主要是考虑到机械控制系统，在未来用电出现相关异常时，需要手动修复或更换配件才能恢复供电。

对于大型居民区而言，为了保证用电安全与用电质量，需要进行调配系统和监控系统设计工作，主要是监控各个用电区域的实际电能使用情况与当前安全问题是否存在隐患，并根据监控录像的内容做出相应判断。设计过程中，首先是对设计技术的选取，当前电能传感器和电力载波技术相对成熟，各个供配电设备也具有相关能力，可将所有供配电设置整合到中控位置，并进行统一的数据分析与处理。也可利用信息化手段介入整个设计过程，确保设计成果能够在数据准确度和安全保障层面符合规划要求。

在当下能源背景下，新建居民区供配电系统设计过程中，节能设计是需要考量的问题。对于新建居民区的供电系统节能设计可从以下方面开展：一是利用新型电缆材料减少线损造成的影响，需考虑设计方案的电缆铺设，对于电能运输功耗的影响，选取新型材料，在平面规划不改变的前提下，就能够实现节能优化；
二是在配电设计过程中，通过自动变频设备来降低供配电系统的自身功耗，或对于调配控制工作整体逻辑进行优化；
三是在居民区供配电网络中可引入分散式能源并网的形式来降低能源的使用，在非必需公共用电位置也可通过新能源发电的形式供电。在供配电系统设计规划过程中，节能思路主要围绕着减少利用量和提高利用率两个方面进行。

在进行新建居住区供电规划设计过程中，需重视前期勘察工作，以明确建筑居住区的实际用电需求；
要明确电缆材料的选择与环境因素之间的关联关系，从而确保材料与工艺的应用正确性；
规划设计过程中也要注重施工可行性与成本约束；
结合居住区不同的情况开展供配电的设计工作；
在设计过程中明确服务性质，贯彻以人为本的理念来保障需求实现。供配电工程与建筑使用品质和建筑需求有着明确的关联，通过多角度全方位的设计优化工作，能够保障设计需求的全面性，进而促进居住区品质提高。

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