民用建筑變電所供電主接線方式的設計

胡榮峰

（克州誠鑫建設工程有限公司 845350）

民用建筑變電所供電主接線方式的設計

胡榮峰

（克州誠鑫建設工程有限公司 845350）

在設計民用建筑變電所供電主線的時候，最開始則應對電負荷等級進行確定，以便于供電系統(tǒng)正常運行，而且也必須對電負荷容量、電網狀況、供電距離等進行考慮。本文在探討民用建筑變電所供電主接線設計時將結合具體的工程案例進行合理分析，以實踐經驗論述為民用建筑變電所供電的科學發(fā)展提供有益建議。

民用建筑；變電所；主接線

市政電源條件對民用建筑工程供電系統(tǒng)有很大影響，本地供電部門負責提高市政電源條件。供電部門通常在工程前期策劃過程中不會給出供電方案，所能提供的只是供電電壓等級、供電方位路徑、供電網絡電力排管平面圖等等。因此，工程設計者應該從項目的公共電網實際情況和相關規(guī)劃出發(fā)，在了解工程的特征、用電量、供電距離、負荷等級等問題后，以國家行業(yè)標準規(guī)范為準，通過技術經濟比較，對主接線方式進行設計。

1 設計原則

只要符合運行要求，為了節(jié)省投資，能不用斷路器則不用；如果變電所兩臺變壓器都在運行，二次側的單母線接線應該為斷路器分段類型；如果供電電源只有一個回線路，要在單臺變壓器裝設過程中用線路變壓器接線；要對配出線斷路電流進行限制，多臺主變壓器同時運行時要讓變壓器分列運行；線路上接了避雷器，就不要裝設隔離開關，如果避雷器是接在母線上，則可以和電壓互感器共用一組隔離開關；在6～10kV固定式配電裝置出線側，要是架空線路或者有反饋的電纜出線回路中，要將線路隔離開關裝設上；變壓器低壓側是0.4kV的總開關需要用隔離開關（或低壓斷路器），在出現(xiàn)繼電保護、自動切換電源的情況下，低壓側總開關、母線分段開關都要用低壓斷路器。[1]

2 供電主接線的主要方式

高壓供電是大負荷容量用戶常使用的方式。這種供電方式主要有兩種：①供電部門所建的標準變電站和用戶建筑鄰近，而且也與負荷中心接近，不過變電站是安裝于用戶建筑用地紅線中，供電部門具有其產權，而且行使運行、維護的責任；②用戶建筑物內建造變電站，且設備配置齊全，供電部門介入高壓電源。用戶建造的變電站必須得到供電部門的批準，總的來說涵蓋了基礎底座、接地系統(tǒng)、排水、防火、通風、照明等等。[2]不管是用什么方式，都是一樣的設計原則，都是用于項目的供電方案實施。而本文則主要從第二種供電方式來展開探討。民用建筑變電站應該在高壓側運用單母線（單母線分段）接線。由于民用建筑變電所屬于用戶變電所，并沒有很多的高壓側出線回路，母線也不長，通常是使用封閉式成套開關柜。事實上，如果有兩路10kV高壓電源供電，那么按照用戶的負荷特征，通過技術經濟比較，能夠運用列三種主接線方式：

2.1 兩路電源對單母線分段一起供電可以互為備用

在那些負荷容量大、出線回路多、供電穩(wěn)定性高的大型民用建筑可以使用這種方法。主接線里較為簡便的接線方式就是單母線不分段電路，其特征是結構不復雜、使用設備不多、配電裝置建造價格不昂貴，但是沒有太好的供電穩(wěn)定性，如果用戶對供電連續(xù)性沒有太高要求就可以使用這種方法。

2.2 兩路電源供電及備用皆為一路且母線不分段

這種方式會讓倒閘時存在短時停電問題，在那些沒有特別要求的民用建筑中可以使用，但供電容量不能太大，最好不要超過4000kVA。在兩段母線上接兩個電源，相互之間的聯(lián)接則是用隔離開關（或斷路器），其特征就是供電穩(wěn)定性很高，對于大容量的三級或者一些一二級負荷比較合適。

2.3 三路供電母線分段加聯(lián)絡開關連接

三路供電的連接方式是母線分段加聯(lián)絡開關，或者兩路供電、兩用一備。其供電穩(wěn)定性好，對于大容量重點工程比較使用。

由于供電穩(wěn)定性的要求越來越高，不少地方為了確保供電穩(wěn)定性，都需要兩路電源。如果一路電源出現(xiàn)停電、欠壓問題，就可以自動進行切換，以便于正常供電。一般兩臺高壓真空斷路器、智能控制器組成高壓雙電源自動轉換裝置。這種裝置的保護互鎖作用主要體現(xiàn)在短路與過流等保護方面，能夠讓變電所在供電中防止出現(xiàn)負載故障。

3 供電主接線方式的案例分析

3.1 10kV兩路電源供電主接線方式案例

3.1.1 案例一

某座大樓是某縣科技園的重點配套項目，后期通過和供電部門的交流，按照辦公樓的負荷等級特征設計供電方案。主供運行過程中，合上主供總柜4H、分段柜9H斷路器，分開備供總柜13H斷路器。而在備供運行過程中，則合上備供總柜13H斷路器，分開主供總柜4H、分段柜9H斷路器。在方案的后期實施中，運用二臺一組變壓器將低壓配電系統(tǒng)組成聯(lián)絡，同時也是大小兩個容量不一樣的變壓器進行低壓聯(lián)絡，因此需要有應急操作預案以應對故障可能。QF1、QF11、QF6間要加電氣閉鎖要求，即一般QF1、QF11保持合閘，檢修1#低壓排時應該卸載1#、3#上面的三級負荷，然后手動投入聯(lián)絡開關，切忌不能在未卸載負荷的情況下直接投入，不然就會讓QF11低壓總開關因過載出現(xiàn)跳閘問題。檢修3#低壓排時，其方式和1#相同，此處不再贅述。

3.1.2 案例二

某建筑工程屬于社區(qū)的公共建筑，變電所處于-1F，其供電負荷等級是二級。這里面的消防用電設備是二級，一般普通的則是三級，總裝機容量是512kW，消防負荷裝機容量是110kW。這個項目一路高壓、低壓市政電源，皆是把電纜直接埋到地下，然后通過接到變配電所的進線柜。變電所中有一臺干式變壓器，其容量是400kVA。在和供電部門幾次溝通后才完成這種供電接線工作，其中市政電源要提供一路低壓用電比較困難。也唯有如此，才可以不用一般的兩路10kV高壓一起供電。前期方案對自備柴油發(fā)電機組也考慮在內，將之當成第二路電源。不過，會增加初期投資，且以后運行維護成本也高，可以根據(jù)實際情況決定使用與否。[3]

3.2 10kV三路電源供電主接線案例

某綜合體項目基本是由基地東邊的高層辦公樓、公寓2號塔樓和基地西邊的商業(yè)、休閑3號裙樓構成，最早的供電方案選擇的是兩路電源共同供電單母線分段，且高壓聯(lián)絡開關不設置在中間。這種供電方式對業(yè)主早期開發(fā)、方案咨詢是很有必要的，也節(jié)省了初期的投資造價。該地區(qū)供電較為緊張，單回路供電容量沒有超過11000kVA，而實際只能控制在7000kVA。由于這個項目是本地的標志性建筑，供電部門要求一定要確保穩(wěn)定供電，這就需要有合適的備供容量。根據(jù)代表性的建筑項目來看，其有五星級酒店、豪華公寓、超大辦公區(qū)，因此改進方案是將第三路市政電源引入近來，將之當做其它兩路常用電源在發(fā)生故障的情況下的熱備用。

三路電源兩路供電，兩用一備。一路10kA高壓備用電源應是C進線。主供是18550kVA，備供是8720kVA。對兩段母線一起失電的情況不作考慮，高壓母線的聯(lián)絡需要手動。從高壓斷路器的分閘與合閘情況判斷主備供高壓進線是運行還是故障。該項目改進型高壓斷路器的分閘合閘情況見表1，分閘是以“0”表示，反之則以“1”表示。

經過改進，供電方案備供和主供容量各占一半，不符合供電部門要求重要標志性建筑需達75%的要求。同時，供電部門認為常用電經常大于7000kVA不符合正常運行狀況，所以應該對供電接線方案進行改變。將10kVA專用開關站設置在2號樓-1F，供電運用三路專用饋線。如果電源正常運行，那么三路專用饋線會共同供電，且以分列運行的方式，互為備用。如果某路饋線失電，就可以使用兩組“三取二”的方法進行供電，即Ⅰ、Ⅱ段進線失電，則Ⅰ、Ⅱ母聯(lián)接通；Ⅲ段進線失電，Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)接通；Ⅱ段進線失電，要確保Ⅱ、Ⅲ段母聯(lián)接通，而Ⅰ、Ⅱ母聯(lián)不接通。

表1 某綜合體項目改進型高壓斷路器分閘/合閘情況

要是同一高壓母線上存在一組二臺變壓器帶，就會讓這段母線出現(xiàn)短路的故障，而這個故障要是未被排除，其它相關的高壓聯(lián)絡開關則無法合閘，使事故擴大。因此，要確保一級負荷供電，在Ⅰ段進線上把這個項目的全部兩臺一組中的一臺變壓器接上。Ⅱ、Ⅲ段母線的變壓器和Ⅰ段對應，換言之，Ⅰ段符合是這個項目總容量的1/2，如此就會造成Ⅰ段接入的容量有些偏大。要確保供電穩(wěn)定性，而且讓Ⅰ段母線容量不會太大，裙樓高壓使用兩路自切供電。

4 結語

總之，民用建筑變電所供電設計人員應該按照公共電網的發(fā)展變化，在考慮本地工程特征、規(guī)模、負荷等級等方面以后，嚴格遵守國家行業(yè)標準規(guī)范，制定科學的設計方案，以保證民用建筑變電站安全可靠地運轉。另外，民用建筑供電主接線對供電的穩(wěn)定性、經濟性有決定性影響，而項目周邊的電力市政供電實際情況則限制了供電主接線方式，故而在相關的主接線設計中，應該進行綜合運用，充分制定安全、高效、節(jié)能、先進的設計方式，為民用建筑變電所供電的可持續(xù)發(fā)展做出更多貢獻。

[1]陳世超.110kV變電所的設計過程[A].2011建筑工程電氣技術文集，2011：40.

[2]成冠星.關于10kV變電所設計分析[J].河南科技，2013（20）：135.

[3]中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院.工業(yè)與民用配電設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2005：27.

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2015-8-28