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［摘要] 本文结合笔者多年的工作经验，针对高层楼宇供电的节能要求，从供电的一次方案优化设计的角度来达到节能的目的。从而推出一种新型的mini户内箱变产品，在获得供电节能的同时，在设备投资、工程投资方面也有很大的益处，是一款值得推广的产品。
［关键词] 高层楼宇、供电方案、节能降耗、降低投资、mini箱变
[abstract] this paper combining the many years of work experience, and for high-rise building power supply of energy requirements, from the power supply a scheme optimization of the Angle of the design to achieve the purpose of saving energy. And introducing a new mini indoor box become products in a power supply of energy saving and at the same time, in the equipment investment, project investment also has the very big profit, is a valuable expansion of products.
[key words] high-rise building, power supply scheme, saving energy and reducing consumption, lower investment, mini box change
中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
改革开放30多年来，我国国民经济取得了长足发展，但对资源掠夺性的使用也让社会经济发展遇到了难题，社会对经济转型的呼声也越来越高。电力工业作为国民经济的一项基础工业，在“经济发展，电力先行”思路的指引下获得了远高于GDP增长的发展速度，但电能的利用效率却很低。据统计，发达国家10KV综合线损率3%-4%，我国10KV综合线损率6%-8%，远远高出一倍。更有甚者，低压电网的损耗还远远高于此比例，在偏远的农村电网其网损率更是达到了一半以上。因此近年来国家大力提倡绿色能源、智能电网、节能降耗等措施，亦旨在提高我国电能的利用效率。
经济发展的同时，我国城市化建设也获得了快速的发展，尤其是各大中城市的高层楼宇建设呈现一种如火如荼的景象。由于条件和观念的限制，高层楼宇供电普遍仍采取常规的供电方案。10kV线路进入终端用户之后，将大容量变压器集中布置靠近主要的负荷中心，即10kV高压进入用户端之后一般采用较大容量的变压器，并把变压器基本集中设置在建筑的地下室。
这样配电系统虽然供电可靠性高，便于管理，但线路和高压开关柜数量多，仅适用出线数量少、距离近的配电系统。同时，由于变压器容量大、变压器及主要配电设备布局相对集中，从而使得低压保护电器的分断能力要求提高，开关柜的实际运行温升提高，而可靠性变差。对于远离负荷中心的设备造成低压线路长，有的远远超过0.4kV要求的250m的供电半径，导致线路损耗大，线路压降大，末端电压有时达不到要求，导致供电质量变差。另外，还会导致高低压开关柜的数量增加，低压电缆投入增加，有色金属消耗大，工程总投资增加等问题。
下面以分布在10000m2的3500kVA用电负荷为例，需要的各类设备的重量和电能消耗见下表。
由上表可知，低压电缆和线槽以及变压器是主要产生电能损耗和主要占有材料重量的大户，尤其是低压线路，减少低压配电线路的长度是降低电能损耗的重要途径。有资料显示，若将低压升压到中压12kV，则能减少线损60％，节约铜材及总投资52％。
其实，全国民用建筑工程设计技术措施（电气2003）第2.3.1条条文(265页)就有明确的要求和规定。其中，第2.3.1条要求：用电量大的用户如果采用低压供电，变压器未进入负荷中心，从专业的角度看，弊病很多，如不利于节能，供电质量降低，投资提高等。同时，《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T 16-92）第3.3.1条规定：“用电设备容量在250kW或需用变压器容量在160kVA以上者，应以高压方式供电。”
变压器深入负荷中心是国家规范《低压供电规范》（GB 50053-94）第2.0.1条变电所位置选择的重要原则之首，符合节能的基本国策。另外，在《供配电系统设计规范》（GB50052-95）第3.0.9条中说明“将总变电所、配电所、变电所建在靠近负荷中心位置，可以节省线材、降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。至于负荷较大的大型建筑物和高层建筑分散设置变电所，这也是将变电所建在靠近各自低压负荷中心位置的一种形式”。对此还有资料明确建议：面积较大（>5000m2）时，多台变压器的设置尽可能靠近分布的用电负荷，以减少低压线路的长度，这样由于输电线路通向用电设备的距离较短，所以电压降和输电损耗都较小。
在经济发达的国家也特别强调节能，也特别强调中压直接深入负荷中心的原则。如，法国1990年建成的财政部大楼，建筑面积22.5万m2，分散设置了48台变压器，其高压采用环网供电，将负荷开关、变压器、低压配电装置组装成成套变配电装置，深入负荷中心安装，不值班，且占地面积很小。同时，在美国是以美式箱变方式把高压和变压器深入到负荷中心，在日本也是以小容量变压器深入居民区等负荷中心。
基于以上高层楼宇传统供电方案存在的问题，同时借鉴国内外成功的设计和运行经验，我们在此推出一种优化的、全新的中压单元分布式的供电方案。专门针对高层楼宇的供电，设计一款布局合理、经济适用的mini型户内预装式变电站——mini箱变，为其提供一个系统的、完全的供电节能解决方案。中壓单元分布式供电方案，就是把中压和配电变压器的设置尽可能靠近分布的用电负荷，使中压电源和设备尽可能贴近用电终端用户，从而有效缩短了低压线路的供电半径，减少项目一次性投资和配网后的损耗。这样不仅可以避免前述缺点，还可带来如降低工程初始投资、降低系统的设备运行费用和损耗等好处，在当前国家大力提倡节能降耗的环境下，是一款值得推广的产品。
下面以深圳某大厦工程项目为例，来比较一下前后两种供电方案对工程投资、线路损耗、占地面积等方面的影响。项目基本情况如下：
该工程项目的#1号楼，共有48层，其中第7~48层共计42层，面积8.75万m2，总的用电负荷4860kVA。按以上楼层计算，该楼负荷分布为0.056kVA/ m2，平均115.7kVA/楼层。具体的供电方案比较如下：
1、供电方案的对比：
2、供电方案的数据对比：
供电方案数据比较 常规方案 单元方案 降低比例 备注
变配电总容量（kVA） 5000 5000 --
变压器配置 1250*4 500*10 --
低压配电回路数（回） 84 84 --
占地面积（m2） 36.4 30.0 17.6%
最小电房面积（m2） 150 120 20.0%
高压电缆（m） 0 882 --
低压电缆（m） 18522 1764 90.5%
高低压柜投资（万元） 218 180 17.4%
电缆投资（万元） 117 17 85.5%
投资合计（万元） 335 197 41.2%
电缆损耗估算（kW） 28.96 3.06 89.4%
变压器损耗估算（kW） 34.15 44.08 -29.1%
总损耗合计（kW） 63.11 47.14 25.3%
年耗电量（kWh） 45.44 33.94 25.3%
年耗电电费（万元） 29.5 22.1 25.3%
寿命周期内耗电电费（万元） 886.0 661.9 25.3%
由上表可以得出：首先，节省电缆投资70%以上，节省设备投资40%以上；其次，降低电网损耗25~30%，年节省电费7.5万元以上；第三，在30年的设备寿命周期内共节省电费225万元。从这个比较可以看出，中压单元分布式的供电方案在节能降耗、降低投资等方面明显优于传统的常规供电方案。
Mini箱变作為一款主要适用于高层楼宇供配电，而采取的中压单元分布式供电方案的产品，其主要技术特点和性能参数如下：
1、 高压、低压及变压器等部件立体布置，节省空间，占地仅3 m2，无需专门的配电房；
2、 变压器作为主要发热体位于箱变顶部，同时利用“烟窗”效应，散热效果极佳；
3、 取消地下室的低压配电室，可以腾出空间作车位用；
4、 深入负荷中心，降低投资，降低线路损耗，从而达到节能降耗目的；
5、 高压、低压及变压器配置相应的多功能测量装置，实现远程监控和操作的功能；
6、 设备容量范围为50~630kVA，为目前国内同类产品的最大容量等级；
7、 额定电压：高压12kV、低压0.4kV，符合国内大部分高层楼宇变配电的需要；
8、 可配置相应的自动电容补偿装置，最大补偿容量可达变压器容量的40%左右。
在当前大力提倡节能降耗，提高电力能源利用效率的环境下，整个电工行业都在进一步研制和推广使用各种中低压的节能产品，如中压、低压变频装置和无功补偿装置，以及一些高效低耗的配电设备和用电设备等，并取得了一些良好的效果。但本文中推荐的中压单元分布式供电方案和mini型箱变，仅从技术方案上提出方案优化和变通就可收到非常明显的节能降耗、降低工程投资等多重效果。因此，这是一种值得推广的技术方案，也是一种值得推荐的技术思路，mini箱变更是一款值得大力推荐的成功产品。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
［关键词] 高层楼宇、供电方案、节能降耗、降低投资、mini箱变
[abstract] this paper combining the many years of work experience, and for high-rise building power supply of energy requirements, from the power supply a scheme optimization of the Angle of the design to achieve the purpose of saving energy. And introducing a new mini indoor box become products in a power supply of energy saving and at the same time, in the equipment investment, project investment also has the very big profit, is a valuable expansion of products.
[key words] high-rise building, power supply scheme, saving energy and reducing consumption, lower investment, mini box change
中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
改革开放30多年来，我国国民经济取得了长足发展，但对资源掠夺性的使用也让社会经济发展遇到了难题，社会对经济转型的呼声也越来越高。电力工业作为国民经济的一项基础工业，在“经济发展，电力先行”思路的指引下获得了远高于GDP增长的发展速度，但电能的利用效率却很低。据统计，发达国家10KV综合线损率3%-4%，我国10KV综合线损率6%-8%，远远高出一倍。更有甚者，低压电网的损耗还远远高于此比例，在偏远的农村电网其网损率更是达到了一半以上。因此近年来国家大力提倡绿色能源、智能电网、节能降耗等措施，亦旨在提高我国电能的利用效率。
经济发展的同时，我国城市化建设也获得了快速的发展，尤其是各大中城市的高层楼宇建设呈现一种如火如荼的景象。由于条件和观念的限制，高层楼宇供电普遍仍采取常规的供电方案。10kV线路进入终端用户之后，将大容量变压器集中布置靠近主要的负荷中心，即10kV高压进入用户端之后一般采用较大容量的变压器，并把变压器基本集中设置在建筑的地下室。
这样配电系统虽然供电可靠性高，便于管理，但线路和高压开关柜数量多，仅适用出线数量少、距离近的配电系统。同时，由于变压器容量大、变压器及主要配电设备布局相对集中，从而使得低压保护电器的分断能力要求提高，开关柜的实际运行温升提高，而可靠性变差。对于远离负荷中心的设备造成低压线路长，有的远远超过0.4kV要求的250m的供电半径，导致线路损耗大，线路压降大，末端电压有时达不到要求，导致供电质量变差。另外，还会导致高低压开关柜的数量增加，低压电缆投入增加，有色金属消耗大，工程总投资增加等问题。
下面以分布在10000m2的3500kVA用电负荷为例，需要的各类设备的重量和电能消耗见下表。
由上表可知，低压电缆和线槽以及变压器是主要产生电能损耗和主要占有材料重量的大户，尤其是低压线路，减少低压配电线路的长度是降低电能损耗的重要途径。有资料显示，若将低压升压到中压12kV，则能减少线损60％，节约铜材及总投资52％。
其实，全国民用建筑工程设计技术措施（电气2003）第2.3.1条条文(265页)就有明确的要求和规定。其中，第2.3.1条要求：用电量大的用户如果采用低压供电，变压器未进入负荷中心，从专业的角度看，弊病很多，如不利于节能，供电质量降低，投资提高等。同时，《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T 16-92）第3.3.1条规定：“用电设备容量在250kW或需用变压器容量在160kVA以上者，应以高压方式供电。”
变压器深入负荷中心是国家规范《低压供电规范》（GB 50053-94）第2.0.1条变电所位置选择的重要原则之首，符合节能的基本国策。另外，在《供配电系统设计规范》（GB50052-95）第3.0.9条中说明“将总变电所、配电所、变电所建在靠近负荷中心位置，可以节省线材、降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。至于负荷较大的大型建筑物和高层建筑分散设置变电所，这也是将变电所建在靠近各自低压负荷中心位置的一种形式”。对此还有资料明确建议：面积较大（>5000m2）时，多台变压器的设置尽可能靠近分布的用电负荷，以减少低压线路的长度，这样由于输电线路通向用电设备的距离较短，所以电压降和输电损耗都较小。
在经济发达的国家也特别强调节能，也特别强调中压直接深入负荷中心的原则。如，法国1990年建成的财政部大楼，建筑面积22.5万m2，分散设置了48台变压器，其高压采用环网供电，将负荷开关、变压器、低压配电装置组装成成套变配电装置，深入负荷中心安装，不值班，且占地面积很小。同时，在美国是以美式箱变方式把高压和变压器深入到负荷中心，在日本也是以小容量变压器深入居民区等负荷中心。
基于以上高层楼宇传统供电方案存在的问题，同时借鉴国内外成功的设计和运行经验，我们在此推出一种优化的、全新的中压单元分布式的供电方案。专门针对高层楼宇的供电，设计一款布局合理、经济适用的mini型户内预装式变电站——mini箱变，为其提供一个系统的、完全的供电节能解决方案。中壓单元分布式供电方案，就是把中压和配电变压器的设置尽可能靠近分布的用电负荷，使中压电源和设备尽可能贴近用电终端用户，从而有效缩短了低压线路的供电半径，减少项目一次性投资和配网后的损耗。这样不仅可以避免前述缺点，还可带来如降低工程初始投资、降低系统的设备运行费用和损耗等好处，在当前国家大力提倡节能降耗的环境下，是一款值得推广的产品。
下面以深圳某大厦工程项目为例，来比较一下前后两种供电方案对工程投资、线路损耗、占地面积等方面的影响。项目基本情况如下：
该工程项目的#1号楼，共有48层，其中第7~48层共计42层，面积8.75万m2，总的用电负荷4860kVA。按以上楼层计算，该楼负荷分布为0.056kVA/ m2，平均115.7kVA/楼层。具体的供电方案比较如下：
1、供电方案的对比：
2、供电方案的数据对比：
供电方案数据比较 常规方案 单元方案 降低比例 备注
变配电总容量（kVA） 5000 5000 --
变压器配置 1250*4 500*10 --
低压配电回路数（回） 84 84 --
占地面积（m2） 36.4 30.0 17.6%
最小电房面积（m2） 150 120 20.0%
高压电缆（m） 0 882 --
低压电缆（m） 18522 1764 90.5%
高低压柜投资（万元） 218 180 17.4%
电缆投资（万元） 117 17 85.5%
投资合计（万元） 335 197 41.2%
电缆损耗估算（kW） 28.96 3.06 89.4%
变压器损耗估算（kW） 34.15 44.08 -29.1%
总损耗合计（kW） 63.11 47.14 25.3%
年耗电量（kWh） 45.44 33.94 25.3%
年耗电电费（万元） 29.5 22.1 25.3%
寿命周期内耗电电费（万元） 886.0 661.9 25.3%
由上表可以得出：首先，节省电缆投资70%以上，节省设备投资40%以上；其次，降低电网损耗25~30%，年节省电费7.5万元以上；第三，在30年的设备寿命周期内共节省电费225万元。从这个比较可以看出，中压单元分布式的供电方案在节能降耗、降低投资等方面明显优于传统的常规供电方案。
Mini箱变作為一款主要适用于高层楼宇供配电，而采取的中压单元分布式供电方案的产品，其主要技术特点和性能参数如下：
1、 高压、低压及变压器等部件立体布置，节省空间，占地仅3 m2，无需专门的配电房；
2、 变压器作为主要发热体位于箱变顶部，同时利用“烟窗”效应，散热效果极佳；
3、 取消地下室的低压配电室，可以腾出空间作车位用；
4、 深入负荷中心，降低投资，降低线路损耗，从而达到节能降耗目的；
5、 高压、低压及变压器配置相应的多功能测量装置，实现远程监控和操作的功能；
6、 设备容量范围为50~630kVA，为目前国内同类产品的最大容量等级；
7、 额定电压：高压12kV、低压0.4kV，符合国内大部分高层楼宇变配电的需要；
8、 可配置相应的自动电容补偿装置，最大补偿容量可达变压器容量的40%左右。
在当前大力提倡节能降耗，提高电力能源利用效率的环境下，整个电工行业都在进一步研制和推广使用各种中低压的节能产品，如中压、低压变频装置和无功补偿装置，以及一些高效低耗的配电设备和用电设备等，并取得了一些良好的效果。但本文中推荐的中压单元分布式供电方案和mini型箱变，仅从技术方案上提出方案优化和变通就可收到非常明显的节能降耗、降低工程投资等多重效果。因此，这是一种值得推广的技术方案，也是一种值得推荐的技术思路，mini箱变更是一款值得大力推荐的成功产品。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。