彭宝锋1 、彭锐华2 、刘洪刚3
摘要：当前，高层住宅三相负荷不平衡的现象突出。负荷不平衡对线路、开关、变压器等的安全性、耐久性造成损失，也不符合节能要求。本文对高层住宅三相负荷不平衡的现象，从设计、施工等全阶段进行原因分析，并提出了从设计和施工阶段进行三相平衡优化，以达到成本最经济、运行最可靠的解决方案。
关键词： 高层住宅、负荷、不平衡、电能损耗
引言 由于土地资源的紧张和社会发展趋势，高层住宅成为城镇的居住建筑的主要类型，尤其是在一二线城市，现在新开发的住宅项目绝大多是高层。而很多地区供电局要求户建筑面积超过140平方米住宅采用三相供电。三相供电的高层住宅项目在实际运行中三相负荷不平衡现象突出。
1、 高层住宅三相配电不平衡的原因
以一普通住宅项目为例，住宅楼15层，每层每单元2户，每户建筑面积140~150平方米（套里面积110~120平方米）。母线、户内箱的系统见图一、图二所示。
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考虑到外立面效果和产品品质，项目建筑设计家用中央空调设备平台，空调的实际采购为国内某主流品牌的一拖多家用中央空调主机大7P，匹配140~180平方米的户型，对应的室外机为单相220V，额定用电功率为5.3KW。在此案例中，每个户内箱厨房插座（电饭煲0.7KW）、空气能热水器（电伴热2KW）、中央空调主机均为L2相供电，该回路的设备安装功率为0.7+2+5.3=8KW。而L1、L3相所带负荷约2KW。该母线段供30户，可知L2相带负荷8kw*30户=240KW ,而L1、L3相所带负荷约2KW*30户=60KW。
该系统的三相电流远超过国家规范所要求的三相电流之间偏差不超过15％的规定。
而该案例的每个单元，每台公变的配置均类似，造成整个公变配电系统的三相负荷不平衡度突出。
虽然一些设计院的图纸设计说明中写“施工时需做好三相平衡”，但施工水电班组没有专业的技术水平和精力去代替设计师进行专业的深化调整。
也有些设计院的图纸在系统图中写“户内配电箱相序轮流”，但是成套厂的技术员和工人的工作内容是按照单只箱体的系统图进行空间排版和固定接线，他们对项目的整体情况并不熟悉，也没有专业的对于三相负荷平衡的能力水平。这造成了实际上期待成套厂主动优化来实现三相平衡的可能性很低。
2 高层住宅三相配电不平衡的危害
2.1 线路过热甚至火灾
导体发热量Q=I2R,而三相不平衡时的发热量比三相平衡时多，举例（按每相电阻相等）:
如在三相平衡时，每相的电流为ia=ib=iC=2X,iN=0,则总发热量为Q=12X2R。同样的负载功率，在三相不平衡时，如ia=X, ib=X, iC=4X，iN=2X。则总发热量为Q=22X2R。此时的三相不平衡的线路发热量损耗为三相平衡时的1.83倍。
由于住宅项目普遍存在电气竖井狭小，且无法通风，槽式桥架也往往填充率偏大，导致导体的散热条件差。在三相不平衡时发热量更多，更易引起导体绝缘层过热而加速老化，也易出现电缆过热起火的事故。
2.2增加配电线路和变压器电能损耗
2.3 影响配电用电设备的安全运行和使用寿命
3、高层住宅三相配电不平衡的解决方法
对于三相不平衡，《上海市住宅设计标准》[1]DGJ08-20-2019建议住户单相供电。
对于供电部门要求三相供电的非上海地区城镇，若给建筑面积140平方米以上的住户单相供电则可能无法通过电力验收，显然设计和施工必须遵从为住户三相供电。
我们可以通过设计优化来实现三相负荷平衡。仍然以前述案例，将母线、户内箱的系统图修改后如图三、图四、图五、图六。
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在这样的调整下，即使户内三相不平衡没有改变，然而只要成套厂，施工单位严格按图施工，就可实现从表箱、母线、干线电缆到变压器的配电线路和设备达到三相平衡。当然，如果户内箱的进一步优化以实现户内三相平衡，则包含户内的整个公变配电系统均实现了三相平衡。
另外，开发商可以在配置家用中央空调时采用三相压缩机，或者要求所有业主不得安装单相中央空调，也有利于解决三相平衡问题，然而设计和施工单位在法律上无权要求开发商和业主采购特定款产品。这从成本、产品采购、管理、效果等方面考虑欠妥。
4、结束语
尽管一些项目的施工文件有相关要求和说明文字，但是实施起来难度大，落地性差。
本文从项目案例，提出了符合项目建造实际情况且可实施的解决办法。
【参考文献】
【1】上海市住宅设计标准DGJ08-20-2019
【2】工业与民用供配电设计手册(第四版)(上下册)，刘屏周，中国电力出版社，出版日期：2016-12-01，ISBN：9787512399952
【3】建筑供配电系统设计 ，曹华，人民交通出版社，出版时间:2011年08月?，ISBN：9787114090554
作者介绍：
1、彭宝锋、杭州、1981-03-14、 邮编310000；
2、彭锐华、杭州、1979-10-23、 邮编310000；
3、刘洪刚、杭州、1978-10-10、 邮编310000；