談民用建筑變配電系統設計發展

王振聲 / 楊宇飛 / 熊小俊 / 王 錚 / 李 吉 吉（中國建筑設計研究院機電院, 北京 100044）

當前在我們的變配電系統設計中，大都采用10kV放射式供電系統。每臺變壓器均從高壓配電室引來一路專用回路，變壓器、高壓柜、低壓柜等設備采用共室布置，即高壓柜、變壓器、低壓柜等均安裝在一個大房間內，但各自均為分離式安裝，保持一定的維護和操作距離，這較以往的分室布置有了很大的進步和發展。變配電系統的設計發展歷程，就變配電裝置的布置而言，可以分為三個階段，即第一階段分室布置階段、第二階段共室布置階段及第三階段組合式變電站，當前正處在第二階段向第三階段過渡時期。

1 變配電裝置分室布置

1.1 高壓配電室

由于受時代發展水平的限制，高壓配電裝置早期的主流產品是GG系列，為開啟式靠墻固定安裝，無后護板。其最具代表性的是GG－1A型，外型尺寸大、運行很多年，有的現在仍然在運行，其技術性能及可靠性在當時是先進產品。

● 內裝斷路，SN10 －10 少油斷路

● 分斷能力，10kV有200MVA、300MVA和 500MVA

● 額定電流，200A～300A

● 操作機構有CS2型手動操作機構和CD10型電磁操作機構

● 開關柜外形尺寸 ：1218×1225×3100（寬×深×高）mm

由于是開啟型，其母線上隔離開關均明裝在開關柜的頂部，每隔一定時間就需進行維護和清掃一次灰塵，維護管理極其不便，故對供電的可靠性也有影響。另外本裝置是充油設備，有引發火災的危險。所以規范規定應安裝在專用房間內，設置高壓配電室。

1.2 高壓出線回路

10kV電力電纜均采用油浸紙絕緣電纜，造價高、電纜頭制作困難，一般需要專業隊施工制作，且不能垂直敷設，有漏油問題。所以高壓出線回路大都采用造價低、施工方便的架空線路。一路架空線可以供一處或多處變電所，在電線桿上做T接線即可。變壓器保護采用隔離開關加熔斷器或負荷開關（帶有滅弧罩的隔離開關）加熔斷器，安裝在變壓器室的墻上。

70年代后期，用于6kV及以下的VV型塑料電纜已有生產，大多都采用鋁芯，用于10kV系統的YJV型交聯聚乙烯電力電纜已有供貨，給設計帶來了很大的方便。

1.3 配電變壓器室

配電變壓器：在當時均為油浸變壓器，規范要求不允許進入民用建筑內部，只能單建變電所。變電所的形式有多種，如：內附式變電所、外附式變電所、獨立式變電所及柱上變電站等。

變電所的布置設有高壓配電室、低壓配電室、變壓器室、補償電容器室及控制室等。變壓器室對通風要求很高，上、下部應分別設有通風百葉出風口和進風口，且百葉通風口的內側應設有網格不大于1cm的鋼絲網。由于通風量大，要求進出風口的面積也大，常常不能滿足要求，造成變壓器的運行溫度超標，存在事故隱患。變壓器室的大門為甲級防火門，而且直接向室外開啟，所以標準詳圖就做成了實體鋼板大門，開閉極為不便。一般均做成大門套小門，維護管理開小門，搬運大件開大門。為防止變壓器故障時變壓器油引起更大的火災事故，還要求在變壓器下部設置儲油池，并堆放卵石。

1.4 低壓配電室

低壓開關柜（俗稱開關板）：當時多采用BDL（靠墻式）和BSL（不靠墻式）系列，二者均為開啟型設備。低壓母線通過瓷質絕緣子明裝在開關柜的頂部，其出線回路大都為刀閘加熔斷器，或刀熔開關。國產斷路器分斷能力見表1。

表1 斷路器分斷能力

由于受西方技術封鎖，靠自力更生制造出的空氣斷路器技術指標較低，而經過多年的研究和統一設計，制造出的DW系列萬能型（框架式）斷路器和DZ系列塑殼斷路器，在技術指標上仍然沒有大的突破。所以當時規定安裝在封閉式低壓開關柜內的斷路器，要降容使用，要求不大于額定電流的80%。由于這些開關的分斷能力不夠，而熔斷器比DZ10型斷路器分斷能力大，可以保護線路避免發生短路故障，所以當時出現了低壓開關柜內安裝的DZ10型斷路器串接熔斷器的方案。

1.5 終端配電設備

終端配電設備，如照明配電箱等：進線采用膠蓋開關（刀閘加保險線），出線回路大都采用瓷插式熔斷器或螺旋式熔斷器，誤差很大，常有熔斷器引起火災的事故發生，且維護管理困難大。有的用戶私自更換大的熔絲，更有甚者用銅絲代替熔絲，造成嚴重的火災隱患。

小型終端用微型斷路器（俗稱微斷）如DZ5、DZ6、DZ12等，分斷能力都較低，見表1。

1.6 變配電系統的特點

建國初期為變配電系統設計發展的第一個階段，變配電系統設計的主要特征是：電氣設備技術性能差、指標低，且主要設備包括變壓器、高壓斷路器、補償電容器等均為充油設備，屬于易燃產品，防火要求很高。這就造成了變電所設計的另一個特征，即各種電器設備均各自獨立地布置在專用的房間內。如：高壓配電室、變壓器室（每臺變壓器均占用一個獨立的小間）、低壓配電室及補償電容器室等。除此之外還存在以下問題：

1）供電可靠性差，因為當時的高低壓線路主要是架空線路，風雪、飛鳥都可能造成線路故障而停電。

2）高低壓配電裝置均為開啟式裝置，安全性差，沒有防護能力，常常因鼠、蛇等小動物造成的短路故障而停電。

3）保護元件的性能差，熔斷器保護的誤差率高達20%，且火災隱患很大。

4）開關設備的操作性能差，低壓開關主要是手動合閘、拉閘；高壓斷路器也多采用手動操作。當時的電磁操作機構耗電很大，合閘電流高達90A，并且還不具備彈簧操作機構。

5）分室布置占用面積大、造價高。

6）維護管理不便，需要設置電工值班室24h看守，造成管理成本的增加。

7）由于變電所多為集中設置，故線路長、損耗大，尤其是民用建筑，一般只設有一處獨立的變電所，線路拉得很長，有的供電距離竟然長達數百米，造成電力損耗的增加。

2 變配電裝置共室布置

改革開放以后，外商外資大量進入中國，世界著名的大公司，如ABB、西門子、施耐德、美國通用電氣等紛紛進入中國投資辦廠，并帶來了新技術、新設備等。經過20多年的改革開放，我國電氣行業的發展有了很大的進步，具備了較強的生產能力，全國已有1200多家生產成套裝置的企業。

根據經貿委推薦目錄資料統計，有300多家以上的企業生產的產品主要規格有GCK、GCS、GGD、PGL等4種型號。上述四種規格產品是我國成套設備的主導產品。

2.1 高壓配電系統

1) 10kV配電系統

開關柜目前主流機型為鎧裝移開式金屬封閉型開關設備（俗稱手車柜），如KYN系列開關柜。其中具有代表性的為KYN28A-12型，它吸收了ABB公司的ZS1型開關柜的技術，是結合國家標準研制的小型化、智能化、高可靠性的開關設備，主要用于接受和分配電能，實現控制、保護、監測、通信等功能。鋼板制成的柜體的防護等級可以滿足IP42，內裝斷路器可以配用多家產品，如ABB公司的VD4、VM型真空斷路器；GE公司的VB2真空斷路器；西屋公司的VAC-W、W-VCP真空斷路器；西門子公司的3AH真空斷路器及ZN18-12、ZN65-12、VS1真空斷路器等。

中置手車，小型化、標準化，互換性好，采用絲桿中置推進操作，省力、進出方便。操作機構可以配用彈簧、電磁等操作機構，其開關柜的主要技術參數見表2。

表2 KYN 28A-12 kV 開關柜技術參數

2) 20kV配電系統

有的地區配電電壓為20kV, 尤其是援外工程，如在非洲大都采用20kV供電網絡。KYN-24鎧裝移開式交流封閉開關柜，額定電壓24kV，該類型開關柜具有各種防誤操作功能，包括防止帶負荷移開手車、防止接地開關閉合位置斷路器合閘、防止帶電合接地開關和防止誤入帶電間隔等五防功能。

表3 KYN-24 kV開關柜技術參數

KYN-24開關柜配置有性能優良的VS1系列中置式高壓交流真空斷路器、固封式真空開關等。二次出線回路配置有先進可靠的控制保護元件，母線采用熱伸縮絕緣材料或環氧涂覆的絕緣，其結構緊湊、合理，是一種技術先進、性能穩定、方便使用和安全可靠的中壓配電設備，其主要技術參數見表3。

3) 35kV配電系統

有些地區大型民建工程采用了35kV電壓作為配電電壓，配電變壓器采用35/0.4kV直接變為0.4kV低壓配電系統。其高壓開關柜可選用KYN-40.5鎧裝式金屬封閉開關柜。

KYN-40.5鎧裝式交流金屬封閉開關設備（以下簡稱開關柜），其框架按金屬封閉鎧裝式結構設計，外殼防護等級為IP2×；柜內配有性能優良的真空斷路器或SF6 斷路器，可大大地減少停電檢修時間和次數。此外，柜內亦可安裝少油斷路器；主回路采用硫化涂敷絕緣母線，相間及連接頭配有用阻燃材料壓制而成的絕緣板（套），進線及柜間隔板裝有環氧樹脂絕緣套管，觸頭盒與電流互感器合為一體，從而保證開關柜具有良好的絕緣特性、且較大幅度地縮小了體積，減小了開關柜的使用面積和空間；接地開關具有較高的開合能力，從而避免由于誤操作而使設備遭受不應有的損壞；手車具有輕便的推進機構及可靠的導向定位裝置，從而確保同類手車具有良好的互換性；柜內設有可靠的“五防”機械聯鎖裝置，從而確保設備操作運行安全可靠。開關柜除符合GB3906國標外，還滿足IEC298國際標準的要求。其開關柜和可配用的斷路器的主要技術參數見表4。

表4 KYN-40.5 開關柜主要技術參數

表5 配用斷路器的主要技術參數

4) 環網式配電系統

改革開放后，環網式供電系統也是從無到有，從小到大，得到了廣泛的應用，尤其是在民用建筑的住宅小區、高層建筑等均作為分配電能來用。目前廣泛應用的開關設備，主要是六氟化硫環網柜。

D×G-12(L)型戶內交流高壓六氟化硫環網開關設備（以下簡稱“環網柜”）是新一代以六氟化硫負荷開關為主開關、整柜采用空氣絕緣的、適用于配電自動化的、既緊湊又可擴充的金屬封閉開關設備。

環網柜具有結構簡單、操作靈活、聯鎖可靠等特點，對各種不同的應用場合、不同的用戶要求均能提供令人滿意的技術方案。傳感技術和最新保護繼電器的采用，加上先進的技術性能及輕便靈活的裝配方案，可以完全滿足市場不斷變化的要求。

環網柜為金屬鎧裝封閉式，柜內為空氣絕緣，具有終端變電站接線及適應環網供電的接線。

本系列環網柜設備采用規范部件，如：選用斷路器（真空或SF6型）、SF6負荷開關、接地開關、熔斷器、儀表互感器、二次儀表，通過這些部件的組合能廣泛滿足各種設計方案的要求。根據需要，可以增設低壓箱。產品具有可靠的機械聯鎖裝置，可滿足“五防”功能要求。

（1） 負荷開關環網柜

表6 負荷開關柜技術參數

負荷開關柜主要用作環網接線和放射式接線中得進線柜。該柜一般配備一個SF6絕緣的三工位負荷開關及其操動機構。三工位負荷開關僅可置于合閘、分閘、接地運行位置中的一個，可防止誤操動。當負荷開關處于接地狀態時才可能進入電纜室。負荷開關的位置指示器符合IEC60129A2(1996)的要求。運行人員可通過低壓室門后的觀察窗檢查開關是否處于分閘或接地的狀態；在設備運行時也可透過前門窗口方便地觀察到電纜連接和故障指示（如果裝有的話）。其負荷開關柜技術參數見表6。

（2） 負荷開關—熔斷器組合電器柜

負荷開關—熔斷器組合電器柜主要用于變壓器的保護。該型柜配有1個SF6絕緣的三工位負荷開關和1臺獨立的輔助接地開關。置于負荷開關內的接地開關的關合可使熔斷器上觸頭接地，而獨立的輔助接地開關的關合可使熔斷器的下觸頭接地。操動機構為雙彈簧式，具有熔斷器熔斷自動跳閘功能。只有負荷開關處于接地位置時，才可能進入電纜室。其負荷開關—熔斷器組合柜技術參數見表7。

表7 負荷開關—熔斷器組合柜技術參數

（3） 環網計量柜

環網計量柜包括兩個獨立操作、分別布置在分斷母線兩端的三工位負荷開關，負荷開關與開關柜聯鎖。只有當兩個負荷開關都處于接地狀態時，開關柜門才能打開。其主要技術參數見表8。

表8 環網計量柜技術參數

（4） 斷路器環網柜

斷路器柜，主要用于額定電流1250A以內的進線或用于1600kVA及以上的變壓器保護柜，配置有可移開式DZN-12型真空斷路器。斷路器室門上設有觀察窗，運行人員可以通過觀察窗查看斷路器的手車位置和斷路器的狀態，其開關柜技術參數見表9。

表9 環網式斷路器柜技術參數

5）系統特點

目前中壓配電系統主流做法還是以放射式配電系統為主，在住宅或超高層建筑等場所采用環網式供電系統的逐漸增多。而采用電纜樹干式供電系統的較少，但這種系統對簡化系統接線、降低工程造價效果明顯，很有發展前途。

（1）放射式供電系統

放射式供電系統適合于負荷比較集中的單體建筑，即集中設置變電所，其系統的優點比較突出：

① 供電可靠性高，一臺變壓器回路故障不影響其他變壓器回路。

② 有的變壓器和高壓配電裝置設在一個大房間內，線路短，電纜造價低、線路損耗小。

③ 維護管理比較方便。

④ 單體建筑內低壓線路相對較短，所以電壓降容易滿足要求。

⑤ 超高層建筑和建筑群則應設置分變電所，以便深入負荷中心，減少線路損耗。

（2） 環網式供電系統

環網式供電系統適合于負荷比較分散、等級不高（多為二、三級負荷）的負荷，其具有以下特點：

① 環網式供電系統是由環網式開關柜實現環網聯結的，變電站可以是室外“箱變”，也可以是室內變電所。每一個環路供電容量不宜大于8000～10000kVA，二路供電電源可以是引自同一變電站的兩臺變壓器母線，也可以引自兩個不同的變電站。

② 每臺變壓器均由二路電源供電，正常為開環運行。當任何一路電源故障而停電時，能實現電源的相互切換，以保證全環路系統變壓器負荷的供電。變壓器的數量一般15～20臺為宜，環路長度不大于1000m。

③ 能使變電器深入負荷中心，減少線損耗，符合節能、環保的原則。

④ 系統接線簡單、安全可靠，高低壓線路短、電壓損失小、供電質量好。

⑤ 變壓器容量小（建議不超過1000kVA），熔斷器保護、簡單、可靠、造價低。

⑥ 能實現電動操作遙控、遙信、遙測等；智能化管理，無人值守變電站。

(3) 電纜樹干式供電系統

10kV電纜樹干式供電系統，分支電纜是通過電纜分支接線箱實現的。電纜分支接線箱額定電壓為12kV，額定電流為630A，用于戶外10kV電纜的接續和分支接線。根據需要，箱內可以設有SF6負荷開關，接地開關和避雷器等。其部分接線示意圖及外形尺寸見表10； 室外電纜分支接線箱主要技術參數見表11。

表10 室外電纜分支接線箱

2.2 配電變壓器

改革開放后，配電變壓器也有較大的發展，目前，民用建筑工程已不再選用油浸變壓器。

環氧樹脂澆注式變壓器是近年來研發的新產品，是目前的主流機型。規格品種很齊全，從50kVA～3150kVA，具有難燃、防塵、耐潮及低噪聲等特點，適合于組合式成套變電站，能深入負荷中心。其線圈由環氧樹脂真空澆注，高溫烘焙固化成型。

SC(B)10系列是當前民用建筑變配電系統的主導產品，安全性能高、耐沖擊力強，損耗比8型產品（SC(B)8）降低10%～15%:

（1）局部放電值低，1.1Vm的試驗電壓下，局部放電小于1PC。

（2）當雷電沖擊電壓沿繞組的起始分布危害變壓器繞組的絕緣時，由于箔式繞組起始電壓分布接近線性，因此變壓器具有良好的耐沖擊電壓能力。

（3）抗開裂性能好，變壓器采用填料型樹脂和箔式繞組結構，絕緣材料與導體熱膨脹系數相近，可以有效地防止線圈開裂。

（4）阻燃性能好，采用填料樹脂澆注工藝，阻燃和自熄性好，而且抗潮、抗濕熱性能好，在電弧高溫燃燒下，無毒、無味。

（5）噪聲低，變壓器采用特殊結構設計，噪聲大大降低，整體噪聲水平比國家專業標準低10～13dB。

上述三種變壓器的主要技術參數對比見表12。

2.3 低壓配電裝置

為促進我國低壓配電行業的技術進步，加速低壓配電成套裝置的更新換代，1995年，由電力工業部和機械工業部組織并聯合設計出GCS型抽出式低壓開關柜。目前，GCS、GCK仍然是國產品牌的主導產品，具有分斷、接通能力高，熱穩定性能好，電氣方案靈活，組合方便，適用性強，結構合理，防護等級高等特點，其主要電氣性能如下：

● 額定絕緣電壓 交流 660（1000）V

● 額定工作電壓 主電路 交流（380660）V

● 額定頻率 50（60）Hz

● 水平母線額定電流 ≤4000A

● 垂直母線額定電流 1000A

● 額定峰值耐受電流 105（176）kA

● 額定短時耐受電流 （1s） 50（80）kA

● 防護等級 IP30，IP40

表13 國內外主要低壓成套設備電氣性能對比表

表12 SC(B)8、9、10型變壓器技術參數對比表（10/0.4kV）

另外，一些國外的企業生產的SIVACON 8PV、SIVACON 8PT、SIKUS 和MASTERBLOC、PRISMA、OKKEN等低壓成套設備已成為中國重點工程項目的首選設備。國內與國外品牌產品的技術參數對比如表13所示。

3 組合式變電站

3.1 傳統做法及存在問題

前面已經談過，目前在設計中，變配電裝置大都采用“共室布置”，但這些變配電裝置均為獨立式、分離式安裝，各自均保持一定的維護和操作距離，因而占用面積大。設計時一般有高壓配電的約占200m2，無高壓配電時約占150m2。高壓開關柜與變壓器采用高壓電纜連接，電纜橋架架空敷設；而變壓器與低壓開關柜的連接，采用封閉式母線或母線橋架空敷設；低壓出線回路大都采用電纜線路，采用電纜橋架敷設或電纜溝或者是電纜夾層敷設等。而這種傳統做法存在以下問題：

1）樓層內無法滿足設置電纜夾層或電纜溝的條件，因為變配電室要求有不小于3.6m左右的層高，而電纜夾層應有不小于2m左右的層高，這就給建筑設計造成很大的困難，甚至無法滿足。

2）各種變配電設備分離式安裝，占用面積大，常出現柱子處在配電裝置中間，給設備布置造成很大的困難。為了躲開柱子，造成設計很不合理。

3）由于各種設備是各自獨立式安裝，各自保持維護或操作距離，增加了線路長度，這就會造成線路損耗、材料及成本的增加。

3.2 戶內組合式變電站

最近由中國建筑設計研究院與廠家合作，推出了戶內組合式變電站。這種組合變電站具備當前變電所的全部功能，能使變配電系統的設計創新更上一個臺階。

組合式變電站以現行國家規范為依據，以現行國家標準定型產品為基礎，保留了設計施工中有價值的經驗和傳統做法，突破了原有分離式安裝的傳統做法，采用了組合式安裝的新概念。其主要特征如下：

1）將分離式安裝的高壓環網柜、干式變壓器及低壓開關柜等改為組合式安裝，節省占用面積、縮短連接線路，有利于節能和降低成本。

2）將高壓柜至變壓器的連接電纜改為高壓單芯電纜，設備內部敷設和連接。方便安裝，縮短連接線路。

3）將由變壓器至低壓開關柜的封閉式母線架空敷設改為環氧涂覆絕緣母線，夾板式安裝在設備內部，有利于縮短線路，減少損失。

4）環網柜、干式變壓器和低壓開關柜等均采用定型設備進行組裝，方便、快捷、靈活，并保證質量，供電安全。

5）體積小、占用面積小，有利于深入負荷中心和樓層內安裝。

6）進出線靈活，可上進上出，不需設置電纜夾層和電纜溝，節省建筑空間。

7）可采用雙面柜背靠背安裝方式，以增加出線回路數，縮短線路長度，減少占用面積，簡化接線系統。

8）本組合式變電站，系由三臺設備模塊組成，即高壓環網柜模塊、變壓器模塊及低壓柜模塊。每個模塊為一臺整體設備，質量更高，便于運輸及安裝，可定型生產。

9）選用國家定型產品，滿足國家規程、規范和IEC標準，組裝靈活，可任意擴展，方便使用，符合節能、環保、低碳的國家政策。

10）經與廠家合作研究，已落實生產加工的細節，不存在任何難度。可批量生產，接受訂貨。

11）有利實現變配電裝置的模塊化、集成化、小型化、一體化和智能化的發展方向。

3.3 組合式變電站的分類

目前戶外“箱變”已運行多年，尤其在住宅小區應用甚廣，全國各地均有生產廠家，有一定的運行經驗。戶內組合式變電站近幾年也有廠家陸續推出，就目前情況，組合式變電站有如下幾種：

1）按使用環境分：

● 戶內型組合式變電站

● 戶外型組合式變電站

2）按使用的變壓器分：

● 油浸變壓器組合式變電站

● 干式變壓器組合式變電站

3）按組合方式分：

● 立體組合型組合式變電站

● 平面組合型組合式變電站

4）按一次接線方式分：

● 終端型組合式變電站

● 環網型組合式變電站

5）按變壓器臺數分：

● 單臺變壓器組合式變電站

● 兩臺變壓器組合式變電站

6）按進出線方式分：

● 下進下出組合式變電站

● 上進上出組合式變電站

7）按組合體形式分：

● 共箱式組合式變電站

● 模塊組合式變電站

8）按計量方式分：

● 高壓計量組合式變電站

● 低壓計量組合式變電站

3.4 高壓一次接線方式

1）放射式供電系統（1）無隔離電器的接線方式——適用于變壓器設在總變電所內。

（2）設負荷開關隔離的接線方式——適用于變壓器設在分變電所內。

2）樹干線式供電系統（1）設進線隔離電器及變壓器保護的接線方式——適用于電纜干線系統，電纜分接箱可安裝在室外電纜分支處。

（2）高壓計量設進線隔離電器及變壓器保護的接線方式——適用于有高壓計量要求的用戶。

3）環網式供電系統

表14 變壓器一次高壓接線方式

（1）設環進環出負荷開關及變壓器保護的接線方式——適用于變壓器容量不大于1000kVA。

（2）高壓計量設環網負荷開關及變壓器保護的接線方式——適用于有高壓計量要求的用戶。

變壓器一次高壓接線方式見表14。

3.5 低壓出線回路

低壓柜可以選用MNS，GCS或GCK等定型產品，變壓器低壓出線總開關選用柜架式開關，出線回路 選 用 塑 殼 斷 路 器。容 量630A、400A、250A、160A等。其組合原則有：

（1）低壓柜寬度

● 進線柜及母線柜，當變壓器容量不大于1000kVA時，柜寬均為600mm。

● 靜電電容器柜，當變壓器容量為800～1000kVA時，柜寬為1000mm；當變壓器容量為500～630kVA時，柜寬為800mm。

● 出線柜，一臺單面柜柜寬為600mm；兩臺并列安裝為1200mm；一臺雙面柜為1000mm。

（2）低壓出線柜元件安裝有效高度為1800mm，出線開關占用高度：630A占用600mm；400A占用400mm；250A占用200mm；160A兩臺占用200mm。

（3）組合體按一臺變壓器進行組合，當工程設計為兩臺變壓器為一組時，應選用兩臺組合體，并設置母聯開關柜。

（4）當出線開關回路不夠用時，可增加出線柜。

（5）當工程選用時，應當有10%～15%的備用回路。

（6）每臺出線柜垂直母線負荷電流不大于1200A。

（7）標準模塊出線柜為兩臺單面柜并列安裝，雙面柜為背靠背安裝。

表15 低壓柜模塊出線回路方案

圖1 組合變電站系統簡圖

（8）出線回路方案可根據工程需要，自行組合。

（9）變電站一般為二臺組合體成對安裝，可以單列布置，也可以雙列布置。（10）低壓柜模塊出線回路組合方案見表15。

3.6 應用舉例

某超高層辦公大樓，分別在40層、55層及70層各設一處分變電所，環網式供電，各設2臺1000kVA變壓器，選用組合式變電站。

（1）高壓側選用環網模塊，采用電纜環網式接線方式，環網線路保護設在總變電所手車柜內，電纜采用YJV-8.7/15kVA，3×185，共連接3組1000kVA變壓器，環網柜模塊尺寸1125×1050×2200mm（寬×高×厚）。

（2）變壓器模塊，變壓器選用SCB-1000kVA，10/0.4kV箱式變壓器，長向布置，即L1000，外形尺寸2000×1400×2200 mm（長×深×高），防護能力不低于IP30，并設有自動測溫度及自動控制冷卻風機的裝置。

（3）低壓柜模塊，選3S型出線回路方案號，即2×630A+2×400A+6×250A+4×160A，變壓器總保護開關選用1600A/4P，長延時整定電流1600A，變壓器負荷率不大于85%；靜電電容器容量為300kVar，聯絡柜為單獨模塊柜寬800mm。

（4）整體外形尺寸長12050mm，深1400mm，高均為2200mm。

（5）組合變電站系統示意圖見圖1，平面布置見圖2。

3.7 對變配電系統設計的幾點看法

1）變壓器容量不宜過大

當拿到設計任務時，首先要考慮的是設幾個變電所的問題。集中設一個變電所，方便控制和管理，但這勢必造成線路過長及線路損失的增加。有時為了管理方便，集中設置變電所，造成變壓器容量太大，達到2000kVA，甚至2500kVA，這種情況應慎重。除非有集中大負荷，如冷凍機房、水泵房等。為了更好的深入負荷中心，一般均勻負荷，建議變壓器容量不宜大于1000kVA。

2）低壓出線回路不宜過多過小

在我們的設計中變電所出線回路有過多過小的現象，尤其是16A～50A的小回路太多，有的一臺變壓器的出線回路多達幾十個回路，更有甚者。2.2kW的污水泵，2.8kW的排風機，其控制保護電器均安裝在低壓出線回路中會造成低壓開關柜增加，有的多達十幾臺低壓開關柜。建議小于160A的回路，移至下級配電箱MCC配出。

圖2 組合變電站平面布置圖

3）規劃設置供電區域

如每棟建筑物，每一個獨立供電要求單位，如超市、商場、辦公、酒店、公寓等及冷凍機房、水泵房等負荷較集中的地方，根據負荷大小，設置分變電所或專線回路供電的配電室。

4）低壓配電線路不宜過長

低壓線路的長短對電力損耗關系很大，其電力損耗可由下式表示：P=3I2R,因為電阻R的大小與線路長度成正比，而電力損耗與電流的平方成正比，與電阻R成正比。有資料稱YJV-4×120的電纜每米電力損耗為P=0.0489kW/m，如果1000kVA變壓器用5個回路出線，則P=5×0.0489=0.2445kW/m；如果線路長度為80m，則P=0.2445×80=19.56kW。這是一個很可觀的數字，建議低壓線路長度不宜大于80m，可視具體情況另設分變電所。

4 結束語

供配電設計的發展和主要變配電設備的安裝可分為分室安裝、共室安裝和組合式安裝三個階段。

（1）在建國初期向前蘇聯老大哥學習，設計規范和設備制造標準都是從前蘇聯引進，多采用油浸式變壓器、少油斷路器GG-1型高壓開關柜，及靜電電容器（易燃設備），所以當時的變電所設計均采用單間隔離式安裝，即設置單獨的高壓配電室、變壓器室及低壓配電室等。這種做法至今有的還在采用，但已不是主流做法。

（2）改革開放以后，國外先進的技術、設備和設計理念進入我國，如空氣斷路器、真空斷路器、固體封柱式斷路器、干式變壓器、環氧樹脂澆注型變壓器、干式電容器等。這些設備具有容量大、體積小、安全度高等優點，大大減少了線路故障和設備燒毀的可能性，所以設計規范允許高低壓設備共室安裝。這種做法是當前的主流做法，但設計上仍然是各自獨立分離式安裝。（3）隨著設備制造技術的發展和智能監控技術的應用，高壓柜、變壓器、低壓柜等各自獨立安裝，仍然存在著占用面積大、造價高、操作不方便的弊病，為了更好地深入負荷中心，滿足上進、上出的靈活性要求，采用組合式安裝是一種很好的解決方案。從當前變配電設備的現狀和設計實踐來看，向智能化、一體化、小型化及模塊化組合式發展的條件已經成熟，也是今后供配電設計發展的必然趨勢。

[1] 中華人民共和國機械工業部. GB50052-2009供配電系統設計規范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2009.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. JGJ16-2008民用建筑電氣設計規范[S]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2008.

[3]住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.全國民用建筑工程設計技術措施-2009[S]. 北京：中國建筑標準設計研究院，2009.

[4]華北地區建筑設計標準化辦公室. 09BD210kV變配電裝置[S].北京: 中國建筑工業出版社.

[5]北京市規劃委員會. DB11/687-2009公共建筑節能設計標準[S]. 北京:2009.

[6]新疆建筑設計研究院. 03D603 住宅小區建筑電氣設計與施工[S]. 北京：中國建筑標準設計研究院，2003.

[7]長沙有色冶金設計研究院. 04D201-3室外變壓器安裝[S].北京：中國建筑標準設計研究院，2004

[8] 年培新. 低壓成套開關設備與國外同類產品相比存在差距與問題[M]. 天津:原天津電氣傳動設計研究院.