10KV及以下變電所設(shè)計的要點分析

張亞娟　馮瀟（航天長征化學(xué)工程股份有限公司蘭州分公司，甘肅蘭州 730010）

10KV及以下變電所設(shè)計的要點分析

張亞娟馮瀟
（航天長征化學(xué)工程股份有限公司蘭州分公司，甘肅蘭州 730010）

隨著我國電力建設(shè)速度的加快，變電所在電力配電中的地位越來越高，其作用也越來越大，因此變電所的設(shè)計成為了一項極為重要的工作。10kV及以下變電所是城網(wǎng)建設(shè)中的重要一環(huán)，不僅數(shù)量多，而且是配變系統(tǒng)中與用戶負(fù)荷最為接近的，對供電的可靠性和穩(wěn)定性有重要影響。下面就10KV及以下變電所設(shè)計中的一些要點進(jìn)行分析探討。

變電所 常見問題 主接線 位置要求 土建要求

在供配電系統(tǒng)設(shè)計時，10kV及以下變電所的設(shè)計是很重要的一環(huán)。它涉及到負(fù)荷計算，負(fù)荷等級的確定以及對短路電流進(jìn)行計算。常常還需要對諧波的抑制要求進(jìn)行滿足以及監(jiān)測低壓出線回路的漏電電流。10kV及以下變電所的設(shè)計的安全性還會對整個城市的電網(wǎng)產(chǎn)生影響，因此當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T經(jīng)常要對變電所的施工圖來進(jìn)行審查，以符合安全和計量的需要。下面就設(shè)計中常見問題、變電所內(nèi)高壓電纜截面的選擇、變電所設(shè)置位置要求、變電所對土建的要求、變電所設(shè)計階段的面積、高度的初步要求等進(jìn)行探討。

1　10kV及以下變電所的設(shè)計中常見問題

1.1主接線不符合要求

因為有關(guān)電力的部門對有關(guān)產(chǎn)權(quán)的分界點的劃分要求不了解，同時還不知道功率的因數(shù)低還會被處罰的相關(guān)規(guī)定，很多10kV及以下變電所的主接線的設(shè)計在不能滿足計量和功率因數(shù)的補償?shù)南嚓P(guān)要求的時候，卻不恰當(dāng)?shù)剡x用了對負(fù)荷等級進(jìn)行改變的做法。

1.2電源進(jìn)線開關(guān)的配置的不合理

由于規(guī)范GB50053-2013《20kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》中沒有明確電源的進(jìn)線開關(guān)在什么情況下可以使用斷路器或使用帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)，因此在一些變電所的工程設(shè)計中會出現(xiàn)全部采用真空斷路器或都用負(fù)荷開關(guān)的不正常現(xiàn)象。

1.3平面布置不合理

在有些變電所的設(shè)計中變電所的出入口沒有滿足要求或者設(shè)備的通道沒有滿足要求。變配電的設(shè)備當(dāng)采用干式的時候，就可以和主體的建筑安放在一起，而且門還要采用防火門。在建筑的長度超過了7m時，還要設(shè)置兩個出入口，而且其中一個的出入口還要滿足設(shè)備搬運的要求，當(dāng)長度超過60m時，中間還要增加出口。

1.4低壓配電屏前后通道寬度和出口數(shù)量不滿足要求

這個問題主要針對GB50053-2013的規(guī)定來說，例如以固定屏而言，單排屏的屏后通道最少應(yīng)該為1000mm，屏前的通道最少為1500mm；在雙排面對面進(jìn)行布置時屏后的通道最少為1000m，屏前的通道最少2000mm。在出口的數(shù)量方面，在配電裝置的長度超過6m時，屏后的通道應(yīng)該有2個出口；在低壓配電裝置的2個出口之間間距大于15m時，還應(yīng)該增加通道出口。但是在這方面的執(zhí)行不力，一是因為通道寬度不夠，二是出口數(shù)量也不符合規(guī)范要求。

2　變電所內(nèi)高壓電纜截面的選擇

式中：

S——保護(hù)導(dǎo)體的截面積，mm2。

I——通過導(dǎo)體（電纜）的預(yù)期故障電流（短路電流周期分量有效值），A；當(dāng)持續(xù)時間小于0.1s時，應(yīng)計入非周期分量的影響；I值可由《35～6/0.4kV 配變電系統(tǒng)短路電流計算實用手冊》查到近似值，或經(jīng)計算得出。

T——保護(hù)裝置（斷路器、熔斷器）切斷電流的時間，s；t值需由供電部門提供，當(dāng)不能提供時，校驗民用建筑10 kV 及以下變電所內(nèi)由高壓柜到變壓器一段電纜時，t值可取為0.7s。

K——計算系數(shù) （不同型號的電纜，系數(shù)的大小不同，k值可見GB50054-2011《低壓配電設(shè)計規(guī)范》表A.0.7，例如YJV 工作溫度為90℃ 的銅纜k=143，鋁纜k=94。

在變電所內(nèi)，由高壓開關(guān)柜到變壓器的一段電纜的長度（僅為幾m 或十幾m，它與從區(qū)域降壓站到本變電所的電纜總長度比）很短，其阻抗對短路電流大小的影響不大；此段電纜所承受的短路電流，主要取決于上級變電站內(nèi)的變壓器容量及其Uk 值，以及由上級變電站到本變電所的電纜的阻抗（與其長度及截面有關(guān)），在一般情況下，變電所內(nèi)供各臺不同容量變壓器的高壓電纜中的短路電流相差不大。所以，可采用相同規(guī)格的電纜。當(dāng)高壓柜在本（總）變電所內(nèi)，而被高壓柜保護(hù)的變壓器在分變電所內(nèi)，且分變電所距總變電所很遠(yuǎn)，變壓器容量又較小時，其短路電流有明顯的減小。此時，可經(jīng)過短路電流計算及電纜熱穩(wěn)定校驗，選擇較小截面的高壓電纜。

3　變電所設(shè)置位置的要求

（1）進(jìn)出線要方便，應(yīng)靠近電源一側(cè)，宜靠近建筑物外墻。（2）設(shè)備的運輸要方便。（3）不應(yīng)該設(shè)在多塵或者有腐蝕性的氣體場所，即使躲不開的時候，也要設(shè)置在盛行風(fēng)向的上風(fēng)一側(cè)。（4）不應(yīng)該設(shè)置在有爆炸危險的環(huán)境的正上方或者正下方或者貼臨，而且不應(yīng)設(shè)置在有火災(zāi)危險的環(huán)境的正上方或者正下方。與此同時還應(yīng)考慮市政的進(jìn)線也要遠(yuǎn)離這些危險的場所。（5）不宜設(shè)在廁所、浴室、廚房、洗衣房等容易積水的場所的正下方，且不宜與其貼鄰。（6）不應(yīng)該設(shè)在低洼以及容易積水的地方，在考慮排水的時候，還必須要防止水產(chǎn)生倒灌。（7）不應(yīng)該單獨的設(shè)置在地下。（8）在北京地區(qū)要求變電所的設(shè)備層下設(shè)置電纜夾層，而且層高不能低于2.0m。（9）不應(yīng)該設(shè)在建筑物地下室的最底層。在必須設(shè)在最底層時，電纜夾層的地面標(biāo)高宜與相鄰的其他面積較大的房間（例如：冷凍機(jī)房、汽車庫等）標(biāo)高相同或下沉要不超過1 m，萬一有較大量的水時，也只能淹到電纜（一般不怕水），而淹不到電氣設(shè)備。還應(yīng)有防止洪水流入變電所的措施。（10）公建變電所（高基）與住宅變電所（低基）應(yīng)分設(shè)（北京地區(qū)規(guī)定公建用電的“計算容量” 小于100kVA 者除外）。

4　變電所對土建的要求

（1）當(dāng)變配電室的長度大于7m時，應(yīng)在兩端設(shè)門，門向外開啟，長度大于60m時，宜增加一個出口。（2）值班室應(yīng)有直通室外或通向走道的門。（3）值班室的位置應(yīng)方便巡視低壓開關(guān)柜（高壓開關(guān)柜因

……

……操作較少，故障率低，且有信號屏可監(jiān)視，巡視要求不高，至值班室的距離不要求）。（4）有人值班的變配電所，應(yīng)設(shè)值班室，宜設(shè)休息室和衛(wèi)生間（內(nèi)設(shè)坐便器、洗臉盆、淋雨噴頭、墩布池），變電所面積有富裕時，可留維修間。（5）需留出變壓器運進(jìn)、運出變電所及由室外運進(jìn)建筑物的通道。（6）變電所不應(yīng)跨越建筑物的沉降縫和伸縮縫。（7）由于室外地面會低于室內(nèi)地面，室外電纜進(jìn)入室內(nèi)的位置較低，注意電纜引入室內(nèi)時的拐彎半徑（必要時，也可設(shè)一個電纜進(jìn)線小間）。（8）變電所內(nèi)的電纜線槽的寬度、高度應(yīng)留有裕量，拐彎處應(yīng)考慮最大電纜的彎曲半徑要求。（9）其他無關(guān)的管道不應(yīng)穿過變電所。（10）當(dāng)變電所在地下一層靠近外墻時，需注意的問題：1）當(dāng)變電所在地下一層靠近外墻，且變電所的部分頂板上方無建筑物時，需考慮此處變電所的頂板可能降低，注意房間的凈高是否能滿足安裝變壓器或開關(guān)柜等設(shè)備的高度要求，且需做好防水；2）電纜進(jìn)出建筑物的預(yù)埋保護(hù)管，應(yīng)防止積水或雨水倒灌流入變電所，電纜敷設(shè)完畢，須做好防水封堵。

5　變電所設(shè)計階段的面積、高度的初步要求

5.1變電所的面積

（1）在規(guī)劃及方案設(shè)計階段，需要盡早向建筑專業(yè)提出變電所的大概位置，以及變電所相對準(zhǔn)確的面積要求。需要提前、耐心、誠懇地向建筑專業(yè)負(fù)責(zé)人解釋變電所深入負(fù)荷中心的重要性，使他們真正理解并愿意去做，在建筑物負(fù)荷中心的地下室內(nèi)得到較為理想的變電所的位置是有可能的。（2）變電所需要的面積，與建筑物的柱網(wǎng)布置及房間的形狀有關(guān)，一個兩臺變壓器，10臺高壓開關(guān)柜的變電所面積，約為200～250m2。4 臺變壓器約需300m2。如果有柴油發(fā)電機(jī)，視發(fā)電機(jī)的大小再增加50～100m2。柴油發(fā)電機(jī)房的位置應(yīng)結(jié)合變電所的位置及排風(fēng)、煙道的位置設(shè)置。柴油發(fā)電機(jī)房不宜離變電所太遠(yuǎn)。（3）如果是方案或初步設(shè)計階段，需根據(jù)土建條件的柱網(wǎng)情況，考慮房間的長寬。如變電所設(shè)電纜夾層，在所內(nèi)需要設(shè)樓梯上到安裝開關(guān)柜及變壓器的設(shè)備層，還需考慮設(shè)備運輸通道等因素，變電所面積需適當(dāng)加大。運輸通道凈高不應(yīng)低于2.5 m，凈寬不小于2 m，有墻、柱等局部凸出部分時，通道凈寬不小于1.5 m。轉(zhuǎn)彎處不小于2.5m。當(dāng)高壓柜與低壓柜面對面布置時，柱網(wǎng)跨距宜不小于8m（當(dāng)小于7.5m時，布置會有難度）。當(dāng)兩排低壓柜面對面布置時，柱網(wǎng)跨距宜不小于7m（當(dāng)小于6.5m 時布置會有些難度，可能使變電所需要的面積增加）。

5.2變電所的高度

（1）變電所高度需滿足設(shè)備層與電纜夾層共計層高不小于6m，如果不設(shè)電纜夾層，電纜上進(jìn)上出，變電所層高不宜低于5m。（2）如果不設(shè)電纜夾層，又要下進(jìn)下出時，變電所的設(shè)備層需要層高4m（低壓柜高2.2 m，柜頂上要0.8 m，加樓板厚度及梁高共為4m），在柜下及柜后需設(shè)電纜溝，為滿足電纜拐彎半徑的要求，高壓電纜溝深一般為1.2m，低壓電纜溝深宜為0.8m。

6　結(jié)語

隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及對電能需求的持續(xù)增長，10kV及以下變電所的建設(shè)任務(wù)仍然比較繁重，因此10kV 及以下變電所設(shè)計工作的重要性也就更加突出了。筆者根據(jù)變電所設(shè)計的實際經(jīng)驗，向從事變電所設(shè)計時間不長的同行們介紹一些基本知識和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，希望對提高變電所的設(shè)計速度和質(zhì)量有些幫助，不妥之處望讀者批評指正。

［1］董志標(biāo).影響10kV配網(wǎng)供電可靠性的因素分析［J］.高科技與產(chǎn)業(yè)化，2010（11）.

［2］丁曉燕.煤礦10kV變電所設(shè)計的幾點探討［J］.煤礦機(jī)電，2013（3）：61-63.