探討20kV及以下變電所的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

黃長榮

（南京長江都市建筑設(shè)計(jì)股份有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

配電站是供電系統(tǒng)中的一部分，它聚集在一個(gè)特定的區(qū)域，主要包含輸配電或配電線路控制開關(guān)及控制系統(tǒng)終端設(shè)備和變電器。通常包含電力工程系統(tǒng)的安全性和調(diào)節(jié)所需要的配套設(shè)施（例如保護(hù)裝置）。變電站內(nèi)的高低壓開關(guān)設(shè)備（通常還包含母排），但沒有配電變壓器的配電站。而降壓配電站是變電器輸出電壓小于輸入工作電壓的變壓配電站。而變壓器在我國常稱為配電站。

1 20kV 及以下配電站的設(shè)計(jì)構(gòu)思

在20kV 及以下配電站的設(shè)計(jì)構(gòu)思中，在高壓可調(diào)式配電設(shè)備中選用高壓負(fù)荷開關(guān)斷路器組成設(shè)備時(shí)，應(yīng)在配電側(cè)設(shè)置高壓隔離開關(guān)，設(shè)置高壓隔離開關(guān)的意義是當(dāng)維修斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)時(shí)，配電站存在一個(gè)中斷點(diǎn)，以保障配電施工人員的安全。接在母排上的高壓避雷器和互感器，宜共用一組高壓隔離開關(guān)。接在供電所、配電站空架的進(jìn)、出線上的高壓避雷器，可以不設(shè)置高壓隔離開關(guān)。而母排高壓避雷器通常僅在雷雨時(shí)節(jié)前需開展定期檢查，這類工作可趁母排斷電時(shí)，拉下高壓隔離開關(guān)，取下高壓避雷器開展定期檢查檢驗(yàn)，故此無須設(shè)立獨(dú)立的高壓隔離開關(guān)。目前各供電系統(tǒng)所接在母排上的高壓避雷器都和互感器共用一組高壓隔離開關(guān)。而空架進(jìn)、出線上的高壓避雷器可以通電連接或撤出運(yùn)行，所以可以不設(shè)置高壓隔離開關(guān)。而由地域供電系統(tǒng)配電的供電所或配電站的配電進(jìn)線處，應(yīng)安裝專用型計(jì)量檢測柜，安裝專用型互感器和電壓互感器。依據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電量計(jì)量檢測裝置技術(shù)管理技術(shù)規(guī)范》中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類外貿(mào)交易的電量計(jì)量檢測裝置，應(yīng)按計(jì)量檢測點(diǎn)配備計(jì)量檢測專用型工作電壓互感器而制定。針對電量計(jì)量檢測箱，10kV 及以下工作電壓配電的用戶，應(yīng)配備全國性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電量計(jì)量檢測柜或電量計(jì)量檢測箱。

2 20kV 及以下變電所的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

在20kV 及以下高壓變電站的設(shè)計(jì)方案中，應(yīng)當(dāng)特別注意考量相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案技術(shù)性要素。針對高壓變電站位置的挑選，通常在高壓變電站的策劃中是選用優(yōu)化模型測算得到，首先必須充分考慮到配電設(shè)備的半徑問題和高壓變電站所在地內(nèi)的負(fù)載具體情況，還需要充分考慮到路線走廊的問題，并且充分考慮高壓變電站在運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中的約束，通過算法測算之后得到高壓變電站應(yīng)當(dāng)確立的位置，完成高壓變電站的選址。除此之外，在供配電系統(tǒng)的環(huán)節(jié)中，還需要用到的一個(gè)關(guān)鍵的問題是高壓變電站的定容問題。高壓變電站的主變壓器的容積挑選考量范圍內(nèi)的負(fù)載具體情況，還應(yīng)充分考慮到未來的負(fù)載增長具體情況，應(yīng)有著相應(yīng)的可延伸性。若高壓變電站是確立在城中范圍，則還應(yīng)當(dāng)充分考慮到高壓變電站的震動噪音對周邊環(huán)境和市民生活的干擾問題，在具體情況下可以采用相應(yīng)的高壓變電站減少震動的對策，如采用相應(yīng)的消音器或者吸音材料等，如此一來則有利于減低高壓變電站對周邊環(huán)境的干擾。當(dāng)與發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故危險(xiǎn)的房屋建筑毗鄰時(shí)，高壓變電站的選址應(yīng)合乎現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《發(fā)生爆炸和火災(zāi)事故危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)明文規(guī)定。針對燃燒物比室內(nèi)空氣重的易燃易爆氣體環(huán)境，處在發(fā)生爆炸危險(xiǎn)區(qū)的高壓變電站、配電設(shè)備所和主控室的電氣設(shè)備和儀表的設(shè)備層路面應(yīng)高于室外路面0.6m。針對電氣設(shè)備部分，通常明文規(guī)定為配電設(shè)備的布局和導(dǎo)體、電器、構(gòu)架的挑選，應(yīng)合乎正常運(yùn)轉(zhuǎn)、維修及其過電流和過電壓等具體情況的規(guī)定，除此之外配電設(shè)備的各電路的排序宜一致。針對20kV 及以下高壓變電站的主布線設(shè)計(jì)方案，配電設(shè)備所、高壓變電站的高壓電及低壓母線宜選用單母線或分階段單母線布線。當(dāng)對配電設(shè)備持續(xù)性規(guī)定很高時(shí)，高壓母線可選用分階段單母線帶旁路母線或雙母線的布線?？占艹鼍€或有開關(guān)電源回饋電纜出線的高壓電固定配電設(shè)備的饋線電路中，應(yīng)在路線側(cè)安置高壓隔離開關(guān)。

3 實(shí)際操作入口及維護(hù)保養(yǎng)入口的規(guī)定

3.1 高壓環(huán)網(wǎng)柜

《20kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50053—2013）中對高壓環(huán)網(wǎng)柜實(shí)際操作入口及維護(hù)保養(yǎng)入口有以下幾點(diǎn)規(guī)定：高壓電配電室內(nèi)成排布局的高壓電配電設(shè)備，其各類入口的最小寬度，應(yīng)符合要求。當(dāng)高壓配電柜選用單排布局或單雙排面對面布局，且選用柜前維護(hù)保養(yǎng)構(gòu)造的移開式高壓環(huán)網(wǎng)柜貼墻布局，但標(biāo)準(zhǔn)仍未提出柜后與墻間距的規(guī)定。筆者認(rèn)為，柜后與墻間距、側(cè)邊與墻間距的規(guī)定可按所選商品規(guī)定就可以了。當(dāng)高壓環(huán)網(wǎng)柜選用單雙排背靠背布局，且高壓配電柜為柜前維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，筆者認(rèn)為，高壓環(huán)網(wǎng)柜可接近組裝，柜后不一定要設(shè)置維護(hù)保養(yǎng)入口。

3.2 低壓配電柜

針對于以上內(nèi)容單排擺放、雙排面對面擺放、雙排背對背擺放的維護(hù)保養(yǎng)的最小寬度，筆者認(rèn)為以上標(biāo)值僅可用于變電設(shè)備為兩面維護(hù)保養(yǎng)時(shí)使用，要不然便會使為柜前維護(hù)保養(yǎng)的低電壓柜喪失實(shí)際意義。盡管國內(nèi)變電站的設(shè)計(jì)方案幾乎把整個(gè)低電壓柜按兩面維護(hù)保養(yǎng)開展產(chǎn)品策劃，但并不代表著全部低電壓柜必須按兩面維護(hù)保養(yǎng)開展設(shè)計(jì)方案。筆者得知德國的變電站大多數(shù)選用柜前維護(hù)保養(yǎng)構(gòu)造，并且國內(nèi)合資企業(yè)的低電壓柜，幾乎都給出了選用柜前維護(hù)保養(yǎng)構(gòu)造的擺放計(jì)劃方案。但是在實(shí)際操作道路的數(shù)據(jù)信息很明顯小于屏前道路的最小寬度，這也是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的屏前道路，不但當(dāng)做實(shí)際操作道路，另外還得當(dāng)做設(shè)備搬運(yùn)、工作、疏散的道路的原因。

3.3 帶外殼配電變壓器

針對有外殼的配電變壓器，關(guān)鍵考量其運(yùn)送道路，外殼與房屋建筑墻間的間距為200mm，一般來說這個(gè)距離就可以保障其充分的制冷。而某些海外生產(chǎn)制造的帶外殼配電變壓器，還能夠直接貼墻組裝。當(dāng)配電變壓器與低壓配電箱挨近擺放時(shí)，GB 50053—2013 第4.2.8 條規(guī)范配電變壓器道路的最小寬度應(yīng)為800mm。針對這里的最小寬度規(guī)范，筆者的理解是變壓器外殼與低電壓柜挨近擺放時(shí)，必須要符合低壓配電箱所需要的柜后維護(hù)保養(yǎng)道路，而低壓配電箱的柜后最小寬度是800mm，因此有以上規(guī)范。假如筆者的理解恰當(dāng)，很明顯當(dāng)?shù)蛪号潆娤錇閮擅婢S護(hù)保養(yǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，以上的規(guī)范是完全的正確的，但當(dāng)?shù)蛪号潆娤錇楣袂熬S護(hù)保養(yǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，筆者則以為以上的規(guī)范不妥，這是因?yàn)橐陨蠙C(jī)器設(shè)備本可以貼墻組裝卻不能不距墻組裝。根據(jù)筆者的了解，變電器貼墻組裝在海外是最普遍的計(jì)劃方案[1]。

4 同土建專業(yè)的配合問題

4.1 出口處設(shè)定

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51348—2019）第4．7．3 條規(guī)范：當(dāng)成排擺放的配電箱總長度大于6m 時(shí)，柜后邊的道路應(yīng)設(shè)定兩個(gè)出口處：當(dāng)兩個(gè)出口處之間的距離大于15m 時(shí)，還應(yīng)增加出口。筆者無數(shù)次看到過某些變電站施工圖紙對兩出口處間的間距大于15m 增加出口的這一條實(shí)施不合格，而實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)為成排擺放的配電箱總長度超出了15m 仍只設(shè)定了兩個(gè)出口處，并且配電箱之間都沒有做任何的切割。本規(guī)范關(guān)鍵考量當(dāng)配電站內(nèi)產(chǎn)生突發(fā)狀況時(shí)，有關(guān)工作人員可以快速脫離。必須留意的是增多的出口處不一定非要是門，也能夠把成排擺放的機(jī)器設(shè)備分成兩段，之間保障最少0．8m 的間距就可以了。

4.2 排水措施

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51348—2019）第4．9．12 條規(guī)定要求變電站纜溝應(yīng)該有防水防潮排水管道具體措施問題，局部性設(shè)計(jì)圖紙上在配電站內(nèi)設(shè)定了集水坑。筆者重要依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)并與配電單位交流過方法，均表示在配電站外設(shè)定集水坑，用排污溝連接配電站纜溝比較適合。根本原因考慮到兩點(diǎn)：①集水坑自身就非常深，在配電站內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)定倘若防水防潮解決的不太好更易于引起配電站滲水；②設(shè)定集水坑很有可能會危害配電站纜溝的布局，從而造成配電站面積很有可能增大。而設(shè)定地下室的變電站，因地下室樓高受到限制，通常會將變電站的底部板降板，隨后再做纜溝，此類狀況在設(shè)計(jì)方案時(shí)也應(yīng)盡可能避免，因纜溝的渠底比地下停車場低，防水防潮做得不太好的話易于造成局部性的存水。

4.3 出入變電站電纜橋架

針對大多數(shù)設(shè)定在地下室的變電站，其外墻面的出入線電纜線留有管。應(yīng)盡可能依據(jù)施工現(xiàn)場的真實(shí)情況而定，盡可能避免留在變電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)外墻面上?？闪粼谧冸娬痉懂犞獾耐鈮γ嫔?，隨后依據(jù)電纜橋架進(jìn)入變電站。關(guān)鍵根本原因?yàn)榈叵率业耐鈮γ骖A(yù)留管因?yàn)楣こ淌┕r(shí)常會產(chǎn)生堵漏不嚴(yán)實(shí)而滲水，并且發(fā)生滲水后，難以徹底解決。

4.4 纜溝設(shè)計(jì)標(biāo)高問題

為節(jié)約室內(nèi)空間，如今大多數(shù)一體式的變電站建為雙層，一般來說是在第二層置放高壓開關(guān)柜，而一層置放變電器和低電壓柜。倘若二層的出線為下出線，要注意二層的健全完善路面設(shè)計(jì)標(biāo)高及纜溝底設(shè)計(jì)標(biāo)高的問題。一般來說是健全完善路面同起重吊裝平臺設(shè)計(jì)標(biāo)高高度一致，纜溝底的設(shè)計(jì)標(biāo)高比起吊平臺低0．8～1．0m，則無法把渠底設(shè)計(jì)標(biāo)高做成同起吊平臺一樣。

5 改進(jìn)措施

5.1 不同被工單位間的交流與協(xié)同

在地鐵站工程項(xiàng)目中，中央空調(diào)自然通風(fēng)組裝是一項(xiàng)全面性的工程項(xiàng)目，有著繁雜的特點(diǎn)，尤其在中央空調(diào)自然通風(fēng)過程中當(dāng)施工企業(yè)開始組裝后，則與其他施工企業(yè)的交流、協(xié)調(diào)性至關(guān)重要。首要任務(wù)便是與協(xié)調(diào)體制的確立與健全完善。每周舉行設(shè)備安裝工程施工現(xiàn)場的協(xié)調(diào)會一次或是二次，將圓滿的供貨計(jì)劃確立之后，再建立施工計(jì)劃。

5.2 機(jī)器設(shè)備供應(yīng)時(shí)間與風(fēng)道施工計(jì)劃的確立與調(diào)整

第二次設(shè)計(jì)聯(lián)蜂活動中，應(yīng)當(dāng)將機(jī)器設(shè)備的實(shí)際供應(yīng)時(shí)間，及其風(fēng)道的地址確立下來，應(yīng)當(dāng)相結(jié)合土建工程單位的施工節(jié)點(diǎn)，并以大型的基礎(chǔ)機(jī)器設(shè)備的啟動時(shí)間與機(jī)器設(shè)備房的成型時(shí)間當(dāng)做重要依據(jù)。中央空調(diào)通風(fēng)降溫設(shè)備施工單位應(yīng)當(dāng)及時(shí)跟進(jìn)，從而了解土建工程組的施工進(jìn)度計(jì)劃。若是土建工程產(chǎn)生施工進(jìn)度計(jì)劃延誤或是機(jī)器設(shè)備供應(yīng)滯后的狀況，那么則必須要與基本建設(shè)、施工單位及其監(jiān)管方及時(shí)交流[2]。

5.3 施工單位與供貨廠家對現(xiàn)場的調(diào)查與控制

工程施工中絕大多數(shù)的中央空調(diào)通風(fēng)降溫設(shè)備相應(yīng)由組裝部門擔(dān)負(fù)組裝、校準(zhǔn)，但是像閉式冷卻塔、翅片換熱器之類的大中型專用設(shè)備，要由生產(chǎn)廠家開展或當(dāng)場組裝。因此，應(yīng)當(dāng)借助與生產(chǎn)廠家的相互協(xié)調(diào)，從而確保及早對現(xiàn)場開展路面觀察，并與當(dāng)?shù)氐耐两üこ滩块T互相協(xié)商。避免出現(xiàn)拖延工期的情況。

5.4 中央空調(diào)通風(fēng)降溫設(shè)備、管道與土建工程的協(xié)調(diào)

在安裝設(shè)備步驟，與士建工程施工的互相協(xié)調(diào)與配合，是不可忽視的一個(gè)關(guān)鍵步驟，而在大中型專用設(shè)備的進(jìn)場、組裝步驟，相應(yīng)及早對土建工程部分的工程施工狀態(tài)且隨工實(shí)地開展多方面掌握。工程項(xiàng)目施工時(shí)相應(yīng)為各個(gè)車站各分配一兩名專職工作人員，全線加入土建工程之中，掌握施工的連接點(diǎn)計(jì)劃方案與即時(shí)進(jìn)展。直到土建工程能達(dá)到安裝設(shè)備規(guī)定時(shí)，及時(shí)通知安裝設(shè)備有關(guān)方及早到位，并進(jìn)行專業(yè)的施工。而接線校準(zhǔn)時(shí)與其他專業(yè)性的協(xié)調(diào)機(jī)器設(shè)備開展測試后，要令各供應(yīng)生產(chǎn)廠家向組裝實(shí)地派遣專業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作人員協(xié)調(diào)并開始校準(zhǔn)工作，如果有必要的話，也可以分配工作人員入駐施工工地，與建設(shè)單位及其各專業(yè)性測試工作人員協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)專業(yè)機(jī)器設(shè)備的校準(zhǔn)工作[3]。

5.5 配電房內(nèi)部設(shè)備布置

為了更好地節(jié)約空間，在設(shè)計(jì)時(shí)通常把變壓器和低壓柜相鄰設(shè)置。《20kV 及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出，在制定中常常設(shè)定在同非油浸型的配電變壓器，可設(shè)定在二者的金屬外殼內(nèi)，且應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)范。筆者推斷可能是和生產(chǎn)車間內(nèi)變壓器挨近布局時(shí)規(guī)定外殼防護(hù)等級不低于IP3X，但是沒有清晰表明在配電房內(nèi)電力變壓器和高壓低壓設(shè)施挨近布局時(shí)的防水等級。因而一部分制定人員在制定時(shí)可能是依據(jù)此規(guī)范運(yùn)轉(zhuǎn)，但是沒有徹底熟練掌握。因電力變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中發(fā)熱量大，改為IP2X 后更有益于電力變壓器的散熱，對電力變壓器的安全運(yùn)轉(zhuǎn)、環(huán)保節(jié)能及增加使用壽命還是有較大作用的。變電站內(nèi)設(shè)施布局還必須留意的細(xì)節(jié)是高壓低壓柜的布局次序，應(yīng)當(dāng)和系統(tǒng)圖上標(biāo)明的木柜次序一致。如朝向高壓開關(guān)柜時(shí)總平面圖上從左往右次序?yàn)?1、02、03 等，則系統(tǒng)圖上木柜從左往右也依次為01、02、03 等，這是為了防止到實(shí)地?zé)o法安裝的因素產(chǎn)生。

6 結(jié)語

20kV 及以內(nèi)變電站在配電設(shè)備工程施工中有著關(guān)鍵的使用價(jià)值和地位，應(yīng)當(dāng)對20kV 及以內(nèi)的變電站搞好有效的技術(shù)應(yīng)用層面設(shè)計(jì)方案，確保20kV 及以內(nèi)變電站能夠在實(shí)際配電系統(tǒng)中正常的運(yùn)行，而達(dá)到不斷增長的配電負(fù)荷需求，此文研究的20kV 及以內(nèi)變電站的技術(shù)要點(diǎn)針對提升20kV 及以內(nèi)變電站的設(shè)計(jì)方案水平有著相應(yīng)的使用價(jià)值。