别墅小区供电系统设计实例分析摘要：本文结合某别墅小区供电系统设计方案及作者的工作实践，阐述了别墅小区供电的特点，并跟据特点对该小区供电方案提出了一种技术可行、经济合理的优化设计方案，使别墅小区的供电系统更经济、可靠、安全、适用。
关键词：别墅小区；供电系统；设计；优化组合Abstract: combining with some villa area power supply system design scheme and the author’s working practice, this p aper expounds the characteristics of the villa area power supply, and the characteristics of the district with the power supply project put forward a feasible in technology, economic and reasonable optimum design of villa district to more economic power supply system, reliable, safe and applicable.Keywords: villa district; Power supply system; Design; Optimized combination国民经济的飞速发展和中国房地产业产业水平的大幅提高，带动了人民对更高生活水平的需求。
特别是近几年来，别墅小区如雨后春笋般的在中国一二线城市中遍地开花。
同时也对别墅小区的设计水平提出了更高的要求。
别墅小区的特点是占地面积大,容积率低,别墅之间有较大的空间。
加之绿地、曲径、小品、水系,以及灯饰,丰富了庭园的内涵,还充分体现了环境、建筑及人居的统一和谐。
根据上述特点,它的供电与一般多层、高层小区不同,必须采取新的配电思路和方式来满足其功能的要求。
下文阐述了别墅小区供电的特点，并跟据特点对该小区供电方案提出了一种技术可行、经济合理的优化设计方案。
一、供电方案的思路1、别墅小区供电的特点1）负荷点的离散性,数十栋别墅星罗棋布,尤其是单体独立别墅负荷点分散,排列也不规则,各栋之间有足够的空间。
2)所需供电回路多无论是单体连体还是连排叠加别墅均为一个供电负荷点。
因此,必须有相应个数的供电回路。
3）由于别墅的类型不同，户数各异，有着不同的供电方式。
单体独立别墅可采用三相电源供电；连体叠加别墅（1栋2户）及连排别墅（1栋4～8户）,每户为单相供电,因此每栋供电可为二相（2、4户）或三相供电（3、5、6、8户）。
应按别墅的户数,采取相应的电源方式。
2、具体对策1）高压供电方式由于小区面积大,负荷点分散,电源以户外箱式变电站为首选。
它比在小区内建高低压变电所灵活得多,可深入到负荷中心,减小一次投人,降低运行成本,提高用户的供电质量。
把市电10kV用电缆引人小区内以环网柜形式引至各箱变,使电源的布局更加合理,靠近负荷点。
各个箱变的容量由各进户单栋别墅建筑的团组计算总负荷选定。
2、单栋建筑及各户的供电方式1）单体的独立别墅面积大（350～800m2）,负荷容量一般在16～30kW,豪华别墅还设有中央空调和电梯设备,所以必须采用三相供电方式。
就照明而言,每层设配电箱,每箱单相供电。
避免本层内380V线电压进人,防止误接线烧坏家用电器设备。
2)连体、连排叠加别墅每户以单相220kV供电,容量按10～12kW计算,完全符合单相供电的规定,每一层设分配电箱（角楼除外）。
3）当连体别墅为2户,连排叠加别墅为4 户时,每栋建筑物进户电源采用2P+N+PE线进户方式。
2户连体一相一户,4户连体叠加时每叠加两户可为一相。
它们的负荷分配平衡点由组区的接箱内调整组合。
如图1 所示。
图1连体别墅（2户）、连排叠加别墅（4户）进户电源采用2P+N+PE 方式一个一进三出的电源接箱,每一出线带一栋二户,相序分配为:L1,L2；L3，L1；L2，L3二相,但在接箱内的总开关外仍是处于分配平衡状态。
在此还应尽可能做到每相的负荷力矩大致相等。
对于单栋别墅建筑由3、5、6户组合时直接采用三相进户,每相一户或两户配电就顺理成章了。
二、具体应用1、箱变容量、台数的选择某别墅小区用地面积约16公顷，总建筑面积为68164．97m2，根据该小区修建性详细规划，远期最大用电负荷预测值为3377．62kW为满足远期负荷的供电需求，小区需要配置8台500kV A的箱变或者选用12台315kV A的小容量箱变。
小区的配电变压器容量通常按远期最大负荷配置，但用电负荷受入住率影响很大，一般随着小区建成年份的增加入住率会逐渐增大小区建成初期变压器负荷率很低，不利于配电变压器的经济运行。
节假日与工作日的用电负荷水平也会有较大的差异。
工作日负荷较低，变压器低负荷率运行会造成高损耗。
因此，应考虑供电方式的优化。
鉴于此，提出能实现变压器经济运行的10kV接线方式，并与传统单环网接线方式进行比较从新增设备投资和节能减排效益两方面对新接线方式进行论证。
2、10kV供电方案分为8台500kV A箱变与12台315kV A箱变两种供电方案，在10kV配网接线方式上相同，但投资和节能效益不同经测算后采用8台500kV A箱变的10kV供电方案，可降低对景观的影响并节约投资。
文中，以8台500kV A 箱变为例讨论供电方案优化。
2．1 方案I(传统方案)方案I系“开关站+箱变组成单环网不带低压联络”的接线方式。
目前，对居民区供电的10kV配网通常采用该接线方式对于该别墅小区，需要由本社区的开关站两段母线分别引出一条10kv 出线，环接8台500kV A 箱变组成单环网，见图2。
这种接线方式下，无论社区入住率多少，用电负荷水平高低。
8台箱变都需要同时运行。
整个单环网开环运行，以负荷平均分配为原则选择开环点：一路电源故障情况下，通过环网开关的闭合和故障侧进线开关的断开实现由另一路电源供电。
保证供电可靠性。
2．2 10kV配网接线优化方案为实现箱变经济运行，在箱变低压侧加设联络。
根据入住率和用电负荷水平，以经济运行为原则逐步投入箱变，未投运箱变的低压侧负荷则由邻近投运的箱变通过低压联络供电。
具体接线方案有两种。
2．2．1 方案Ⅱ方案Ⅱ系开关的10kV出线采用一路出线带多台箱变。
并在相邻的，但由开关站不同10kV出线供电的箱变之间实施低压侧联络，见图3。
图3采用两回10kV出线，每回出线带4台箱变。
当入住率较低时，两回出线一路运行，另一路备用：入住率较高时备用出线也投入运行，并根据需要逐步投入该出线所带箱变，同时断开箱变间投入的低压侧联络此种接线方式的最小投运箱变比例是50％。
但是，开关站一回出线故障时需要投运备用出线及备用箱变来保障供电，对变压器日常维护要求高。
此种接线方式的优点是低压侧联络少、增加投资较小。
2．2．2 方案Ⅲ方案Ⅲ系“开关站+箱变环网带低压联络”的接线方式，见图4 此种接线方式与传统单环网的区别只是在箱变之间增加了低压联络当入住率很低且TA2～TA4 (对TA5～TA7也如此)下所接负荷不超过低压联络线最大负载能力时，可仅投入两台箱变TA1和TA8，环网开关均断开，低压联络开关均闭合此时。
TA1负责向其本身及TA2～TA4所带的负荷供电，TA8负责向其本身及TA5～TA7所带的负荷供电。
当负荷逐步增长。
可按负荷平均分配的原则确定投入的箱变，闭合该箱变进线回路上的各环网开关和该箱变的变压器负荷开关，同时断开被投入箱变低压侧一个联络开关(即低压联络受电开关)。
这种接线方式更为灵活，即便负荷率不足10％，也能通过只投运12台箱变实现经济运行并且，10kV线路故障时可通过环网开关的开、闭起到隔离故障点和切换电源的作用该接线方式的缺点是需要低压联的投资较多。
3 、三种接线下的变压器负载率分析表1给出了上述三种接线方案下，社区在不同入住率水平时，需投运的箱变数、投运箱变的负荷率和低压联络的最大负荷。
可见：当入住率≥ 50％时三种接线的运行方式相同，都为8台箱变运行：但当人住率较低，不足50％时，带低压联络的两种接线方案可以通过减少箱变投入数量显著提升投运箱变的负荷率，从而减少箱变低负荷运行时的损耗。
4 投资分析与方案I (传统单环网接线)相比，两种带低压联络的接线方案在投资方面的主要差别仅仅在于增加了低压联络所需的低压负荷开关和低压电缆。
据此，对三种接线方案10kV配网所需投资做出初略估计，见表2。
可见：方案Ⅱ、方案Ⅲ分别比方案I增加投资40万元和64．4万元。
5、优化方案的节能效益分析表3中列出了方案Ⅱ、方案Ⅲ在不同低人住率情况下相对于方案I的年节由表3可知，方案Ⅲ能获得更高的节能效益，但投资也较多值得注意的是，表3中的人住率是指全年平均人住率对于别墅小区，比较可能的情况是节假日入住率较高而平时入住率较低，全年平均入住率在较长一段时问里会较低电量及相应的节能率。
若设该小区全年平均入住率为20％，并设该小区峰、平、谷用电比重为39％、49％和12％，则按目前城市电力公司对l0kV两部制分时电价用户的费率标准(峰、平、谷时段电价分别为1.049元／kWh、0.646元／kWh、0.310元／kWh)，根据表3中的节电量和表2中增加的投资，方案II计算回收期约l7．8年，方案Ⅲ计算回收期约28.7年。
虽然投资回收期较长，但鉴于目前在城市近郊区域存在大量入住率较低的住宅群，该优化方案的推广应用可获得可观的节能减排效益此外。
若考虑小区投运初始几年的人住率极低，以及未来电价上涨因素，则所增加投资的回收年限可缩短。
三、结束语对于别墅小区，其供电方案由传统的“开关站+箱变组成单环网不带低压联络”的接线优化为“开关站+箱变带低压联络”的接线或“开关站+箱变环网带低压联络”的接线，通过对配电变压器实行低压联络，不仅能够根据负荷的大小投运配电变压器，使变压器利用率提高，空载损耗下降。
而且，当其中一台配电变压器损坏、检修时，可考虑用其它正常运行的配变压器暂时给该配电变压器的用电负荷供电，缩短了停电时间，提高了供电可靠性，实现配电变压器的经济运行。
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