宿舍建筑的配电设计方案

冯世震, 袁松林, 郑 凯, 郑文君

(浙江大学建筑设计研究院有限公司, 浙江 杭州 310000)

宿舍的普通插座及屋内的照明往往需要根据学校要求,定时通断电,但卫生间与阳台的照明、室内空调,不要求断电。传统的方案在总箱处设置接触器,值班室控制人员操作按钮箱定时通断电,即传统接触器方案,但是机械式电能表无法限制恶性负载,无法实现智能用电管控、智能收费管理。随着技术进步,市场上出现了计量型多功能智能电能表,该电表具备远程通信、超功率限额、恶性负载识别等功能,可定时通断电,充值不足时自动停电[1-5],支持远程充值,工程上也越来越多地倾向于使用多功能智能电能表,即多功能电表方案。但是对比前者,同样数量的用户配电,该方案需要两倍的表计,使得施工成本变高,为了降低施工成本,本文提出了单电缆进线方案,减少敷设的电缆管线成本,亦有采用户内箱增加时间继电器、接触器的方案,减少总箱表计,进而减少成本。如今,厂商推出了自身可以定时控制的开关,包括机械定时开关、微电脑时控开关,简化了配电拓扑,进一步缩小户内箱的体积,减少总箱表计和敷设管线。

楼层总箱设置机械式电能表,1块机械式电能表配出2路出线[6],分别接1只接触器,2回路采用三芯电缆敷设至户内箱,接触器的控制线引至值班室按钮箱,值班人员根据学校规定作息时间手动控制宿舍通断电,传统接触器方案如图1所示。

图1 传统接触器方案

楼层总箱设置多功能智能电能表[7],出1路断电回路与1路不断电回路,2条回路采用三芯电缆敷设至户内箱,户内箱进线开关选用2个单相开关,多功能电表方案如图2所示。

图2 多功能电表方案

楼层总箱设置多功能智能电能表,出1路断电回路与1路不断电回路,2条回路出线合并为单回路五芯线(断电回路相线与N线,不断电回路相线与N线,PE线)敷设至户内箱,户内箱进线开关选用4P开关,该开关可同时断开2路进线的相线与零线,五芯线在户内箱中再分开为2路至末端配电回路,单电缆进线方案如图3所示。

图3 单电缆进线方案

楼层总箱设置多功能智能电能表,但多功能智能电能表不设置定时通断电功能,只出1条回路三芯线至户内箱,末端需要断电的配电回路增加时间继电器,控制需要断电的回路定时断电,时间继电器方案如图4所示。

图4 时间继电器方案

楼层总箱设置多功能智能电能表,但多功能智能电能表不设置定时通断电功能,只出1条回路三芯线至户内箱,末端需要断电的配电回路增加接触器,接触器控制线接至走廊控制干线,控制干线接至值班室,由值班室人员控制定时通断电,末端接触器方案如图5所示。考虑吸合功率70 VA,保持功率2 VA,控制干线截面取4 mm2,末端控制线截面取2.5 mm2,在控制线路距离不大于150 m的前提下,1路干线约可以控制20户。

图5 末端接触器方案

楼层总箱设置多功能智能电能表,但多功能智能电能表不设置定时通断电功能,只出1条回路三芯线至户内箱,末端需要断电的配电回路采用机械定时开关或微电脑时控开关,定时开关方案如图6所示。

图6 定时开关方案

综合比较6种方案的经济性,成本主要受开关数量、敷设管线距离及户内箱附件个数影响。设总箱至户内箱的配电距离为L,槽盒至户内箱管路长2 m,以1户的配电成本为例,投资统计如表1所示。

表1 投资统计

某中学宿舍一层布置平面图如图7所示,楼层总箱至1间宿舍户内箱的供电距离为20 m,分别计算6种方案的造价,依次为1 465,1 420,1 136,1 001,1 136,1 079元,可以看出,多功能电表方案与传统接触器方案成本相近,而4种新方案的投资成本有明显降低。

图7 宿舍一层配电干线布置平面图

由表1可以看出,传统继电器方案与多功能电表方案投资成本较高,由于通断电的控制在楼层总箱处实现,所以前两种方案的运维成本较低,且拓扑简单,施工方便。

单电缆进线方案投资成本次之,通断电的控制在楼层总箱处实现,运维成本低,但是需要在总箱处将2条回路线合并成单芯电缆,在户内箱将单芯电缆重新分成2条回路线,增加了施工难度。

后面3种方案的投资成本相近,但通断电控制在户内箱实现,增加了后期的运维成本,由于减少了开关、管线,其拓扑简单,施工方便,也节约了资源,其中定时开关方案可以通过网络通信,可实现异地控制,便于管理,以便适应学校作息时间调整,较为灵活,值得推广,且其无须增加其他附件(如时间继电器、接触器),可降低运维成本与施工难度。

随着新产品与网络通信技术的更新迭代,宿舍配电方案也随之优化,变得多样化,未来的供配电技术也会更依托于网络技术,逐步实现全面智能化。

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