探讨20kV及以下变电所的设计要点

黄长荣

（南京长江都市建筑设计股份有限公司，江苏 南京 210000）

0 引言

配电站是供电系统中的一部分，它聚集在一个特定的区域，主要包含输配电或配电线路控制开关及控制系统终端设备和变电器。通常包含电力工程系统的安全性和调节所需要的配套设施（例如保护装置）。变电站内的高低压开关设备（通常还包含母排），但没有配电变压器的配电站。而降压配电站是变电器输出电压小于输入工作电压的变压配电站。而变压器在我国常称为配电站。

1 20kV 及以下配电站的设计构思

在20kV 及以下配电站的设计构思中，在高压可调式配电设备中选用高压负荷开关断路器组成设备时，应在配电侧设置高压隔离开关，设置高压隔离开关的意义是当维修断路器或高压负荷开关时，配电站存在一个中断点，以保障配电施工人员的安全。接在母排上的高压避雷器和互感器，宜共用一组高压隔离开关。接在供电所、配电站空架的进、出线上的高压避雷器，可以不设置高压隔离开关。而母排高压避雷器通常仅在雷雨时节前需开展定期检查，这类工作可趁母排断电时，拉下高压隔离开关，取下高压避雷器开展定期检查检验，故此无须设立独立的高压隔离开关。目前各供电系统所接在母排上的高压避雷器都和互感器共用一组高压隔离开关。而空架进、出线上的高压避雷器可以通电连接或撤出运行，所以可以不设置高压隔离开关。而由地域供电系统配电的供电所或配电站的配电进线处，应安装专用型计量检测柜，安装专用型互感器和电压互感器。依据电力行业标准《电量计量检测装置技术管理技术规范》中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类外贸交易的电量计量检测装置，应按计量检测点配备计量检测专用型工作电压互感器而制定。针对电量计量检测箱，10kV 及以下工作电压配电的用户，应配备全国性标准规范的电量计量检测柜或电量计量检测箱。

2 20kV 及以下变电所的设计要点分析

在20kV 及以下高压变电站的设计方案中，应当特别注意考量相应的设计方案技术性要素。针对高压变电站位置的挑选，通常在高压变电站的策划中是选用优化模型测算得到，首先必须充分考虑到配电设备的半径问题和高压变电站所在地内的负载具体情况，还需要充分考虑到路线走廊的问题，并且充分考虑高压变电站在运转环节中的约束，通过算法测算之后得到高压变电站应当确立的位置，完成高压变电站的选址。除此之外，在供配电系统的环节中，还需要用到的一个关键的问题是高压变电站的定容问题。高压变电站的主变压器的容积挑选考量范围内的负载具体情况，还应充分考虑到未来的负载增长具体情况，应有着相应的可延伸性。若高压变电站是确立在城中范围，则还应当充分考虑到高压变电站的震动噪音对周边环境和市民生活的干扰问题，在具体情况下可以采用相应的高压变电站减少震动的对策，如采用相应的消音器或者吸音材料等，如此一来则有利于减低高压变电站对周边环境的干扰。当与发生爆炸或火灾事故危险的房屋建筑毗邻时，高压变电站的选址应合乎现行国家行业标准《发生爆炸和火灾事故危险环境电力装置设计标准》中的相关明文规定。针对燃烧物比室内空气重的易燃易爆气体环境，处在发生爆炸危险区的高压变电站、配电设备所和主控室的电气设备和仪表的设备层路面应高于室外路面0.6m。针对电气设备部分，通常明文规定为配电设备的布局和导体、电器、构架的挑选，应合乎正常运转、维修及其过电流和过电压等具体情况的规定，除此之外配电设备的各电路的排序宜一致。针对20kV 及以下高压变电站的主布线设计方案，配电设备所、高压变电站的高压电及低压母线宜选用单母线或分阶段单母线布线。当对配电设备持续性规定很高时，高压母线可选用分阶段单母线带旁路母线或双母线的布线。空架出线或有开关电源回馈电缆出线的高压电固定配电设备的馈线电路中，应在路线侧安置高压隔离开关。

3 实际操作入口及维护保养入口的规定

3.1 高压环网柜

《20kV 及以下变电所设计规范》（GB 50053—2013）中对高压环网柜实际操作入口及维护保养入口有以下几点规定：高压电配电室内成排布局的高压电配电设备，其各类入口的最小宽度，应符合要求。当高压配电柜选用单排布局或单双排面对面布局，且选用柜前维护保养构造的移开式高压环网柜贴墙布局，但标准仍未提出柜后与墙间距的规定。笔者认为，柜后与墙间距、侧边与墙间距的规定可按所选商品规定就可以了。当高压环网柜选用单双排背靠背布局，且高压配电柜为柜前维护保养时，笔者认为，高压环网柜可接近组装，柜后不一定要设置维护保养入口。

3.2 低压配电柜

针对于以上内容单排摆放、双排面对面摆放、双排背对背摆放的维护保养的最小宽度，笔者认为以上标值仅可用于变电设备为两面维护保养时使用，要不然便会使为柜前维护保养的低电压柜丧失实际意义。尽管国内变电站的设计方案几乎把整个低电压柜按两面维护保养开展产品策划，但并不代表着全部低电压柜必须按两面维护保养开展设计方案。笔者得知德国的变电站大多数选用柜前维护保养构造，并且国内合资企业的低电压柜，几乎都给出了选用柜前维护保养构造的摆放计划方案。但是在实际操作道路的数据信息很明显小于屏前道路的最小宽度，这也是因为标准规范中的屏前道路，不但当做实际操作道路，另外还得当做设备搬运、工作、疏散的道路的原因。

3.3 带外壳配电变压器

针对有外壳的配电变压器，关键考量其运送道路，外壳与房屋建筑墙间的间距为200mm，一般来说这个距离就可以保障其充分的制冷。而某些海外生产制造的带外壳配电变压器，还能够直接贴墙组装。当配电变压器与低压配电箱挨近摆放时，GB 50053—2013 第4.2.8 条规范配电变压器道路的最小宽度应为800mm。针对这里的最小宽度规范，笔者的理解是变压器外壳与低电压柜挨近摆放时，必须要符合低压配电箱所需要的柜后维护保养道路，而低压配电箱的柜后最小宽度是800mm，因此有以上规范。假如笔者的理解恰当，很明显当低压配电箱为两面维护保养结构时，以上的规范是完全的正确的，但当低压配电箱为柜前维护保养结构时，笔者则以为以上的规范不妥，这是因为以上机器设备本可以贴墙组装却不能不距墙组装。根据笔者的了解，变电器贴墙组装在海外是最普遍的计划方案[1]。

4 同土建专业的配合问题

4.1 出口处设定

《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019）第4．7．3 条规范：当成排摆放的配电箱总长度大于6m 时，柜后边的道路应设定两个出口处：当两个出口处之间的距离大于15m 时，还应增加出口。笔者无数次看到过某些变电站施工图纸对两出口处间的间距大于15m 增加出口的这一条实施不合格，而实际标准为成排摆放的配电箱总长度超出了15m 仍只设定了两个出口处，并且配电箱之间都没有做任何的切割。本规范关键考量当配电站内产生突发状况时，有关工作人员可以快速脱离。必须留意的是增多的出口处不一定非要是门，也能够把成排摆放的机器设备分成两段，之间保障最少0．8m 的间距就可以了。

4.2 排水措施

《民用建筑电气设计标准》（GB 51348—2019）第4．9．12 条规定要求变电站缆沟应该有防水防潮排水管道具体措施问题，局部性设计图纸上在配电站内设定了集水坑。笔者重要依据实际经验并与配电单位交流过方法，均表示在配电站外设定集水坑，用排污沟连接配电站缆沟比较适合。根本原因考虑到两点：①集水坑自身就非常深，在配电站内部的结构设定倘若防水防潮解决的不太好更易于引起配电站渗水；②设定集水坑很有可能会危害配电站缆沟的布局，从而造成配电站面积很有可能增大。而设定地下室的变电站，因地下室楼高受到限制，通常会将变电站的底部板降板，随后再做缆沟，此类状况在设计方案时也应尽可能避免，因缆沟的渠底比地下停车场低，防水防潮做得不太好的话易于造成局部性的存水。

4.3 出入变电站电缆桥架

针对大多数设定在地下室的变电站，其外墙面的出入线电缆线留有管。应尽可能依据施工现场的真实情况而定，尽可能避免留在变电站内部结构外墙面上。可留在变电站范畴之外的外墙面上，随后依据电缆桥架进入变电站。关键根本原因为地下室的外墙面预留管因为工程施工时常会产生堵漏不严实而渗水，并且发生渗水后，难以彻底解决。

4.4 缆沟设计标高问题

为节约室内空间，如今大多数一体式的变电站建为双层，一般来说是在第二层置放高压开关柜，而一层置放变电器和低电压柜。倘若二层的出线为下出线，要注意二层的健全完善路面设计标高及缆沟底设计标高的问题。一般来说是健全完善路面同起重吊装平台设计标高高度一致，缆沟底的设计标高比起吊平台低0．8～1．0m，则无法把渠底设计标高做成同起吊平台一样。

5 改进措施

5.1 不同被工单位间的交流与协同

在地铁站工程项目中，中央空调自然通风组装是一项全面性的工程项目，有着繁杂的特点，尤其在中央空调自然通风过程中当施工企业开始组装后，则与其他施工企业的交流、协调性至关重要。首要任务便是与协调体制的确立与健全完善。每周举行设备安装工程施工现场的协调会一次或是二次，将圆满的供货计划确立之后，再建立施工计划。

5.2 机器设备供应时间与风道施工计划的确立与调整

第二次设计联蜂活动中，应当将机器设备的实际供应时间，及其风道的地址确立下来，应当相结合土建工程单位的施工节点，并以大型的基础机器设备的启动时间与机器设备房的成型时间当做重要依据。中央空调通风降温设备施工单位应当及时跟进，从而了解土建工程组的施工进度计划。若是土建工程产生施工进度计划延误或是机器设备供应滞后的状况，那么则必须要与基本建设、施工单位及其监管方及时交流[2]。

5.3 施工单位与供货厂家对现场的调查与控制

工程施工中绝大多数的中央空调通风降温设备相应由组装部门担负组装、校准，但是像闭式冷却塔、翅片换热器之类的大中型专用设备，要由生产厂家开展或当场组装。因此，应当借助与生产厂家的相互协调，从而确保及早对现场开展路面观察，并与当地的土建工程部门互相协商。避免出现拖延工期的情况。

5.4 中央空调通风降温设备、管道与土建工程的协调

在安装设备步骤，与士建工程施工的互相协调与配合，是不可忽视的一个关键步骤，而在大中型专用设备的进场、组装步骤，相应及早对土建工程部分的工程施工状态且随工实地开展多方面掌握。工程项目施工时相应为各个车站各分配一两名专职工作人员，全线加入土建工程之中，掌握施工的连接点计划方案与即时进展。直到土建工程能达到安装设备规定时，及时通知安装设备有关方及早到位，并进行专业的施工。而接线校准时与其他专业性的协调机器设备开展测试后，要令各供应生产厂家向组装实地派遣专业的技术服务工作人员协调并开始校准工作，如果有必要的话，也可以分配工作人员入驻施工工地，与建设单位及其各专业性测试工作人员协调，从而实现专业机器设备的校准工作[3]。

5.5 配电房内部设备布置

为了更好地节约空间，在设计时通常把变压器和低压柜相邻设置。《20kV 及以下变电所设计规范》中提出，在制定中常常设定在同非油浸型的配电变压器，可设定在二者的金属外壳内，且应符合国家有关规范。笔者推断可能是和生产车间内变压器挨近布局时规定外壳防护等级不低于IP3X，但是没有清晰表明在配电房内电力变压器和高压低压设施挨近布局时的防水等级。因而一部分制定人员在制定时可能是依据此规范运转，但是没有彻底熟练掌握。因电力变压器运转环节中发热量大，改为IP2X 后更有益于电力变压器的散热，对电力变压器的安全运转、环保节能及增加使用寿命还是有较大作用的。变电站内设施布局还必须留意的细节是高压低压柜的布局次序，应当和系统图上标明的木柜次序一致。如朝向高压开关柜时总平面图上从左往右次序为01、02、03 等，则系统图上木柜从左往右也依次为01、02、03 等，这是为了防止到实地无法安装的因素产生。

6 结语

20kV 及以内变电站在配电设备工程施工中有着关键的使用价值和地位，应当对20kV 及以内的变电站搞好有效的技术应用层面设计方案，确保20kV 及以内变电站能够在实际配电系统中正常的运行，而达到不断增长的配电负荷需求，此文研究的20kV 及以内变电站的技术要点针对提升20kV 及以内变电站的设计方案水平有着相应的使用价值。