20kV變配電房設計探討

張　健　（安徽華盛國際建筑設計工程咨詢有限公司，安徽 合肥 230001）

?

20kV變配電房設計探討

張健（安徽華盛國際建筑設計工程咨詢有限公司，安徽 合肥 230001）

文章針對20kV變配電房的設計做了一些探討，僅供同行參考。

20kV；設備參數；配電房尺寸

0　前言

由于城市化的迅速發展、電力的需求快速增加、負荷密度也越來越集中，不斷涌現的城市大型金融、商貿、辦公和住宅等各類綜合體，使得負荷發展迅速。10kV配電系統逐漸出現了容量小、損耗大等不足，“高不成，低不就”的局限性日趨突出。近幾年很多城市集中出現了一批大型高層及超高層建筑群，其總用電負荷集中而且較大，如果采用10kV則一般都需要4回路以上，采用20kV供電一般2回路即可滿足要求，減少了供電部門的外線規劃，進一步提升地區電網供電能力，減少配電網損耗，降低綜合供電成本，縮小配電房占用的空間、土地和環境資源，同時也符合現代節約型社會的發展要求。

1　變配電房位置的選擇

變配電房是建筑供電的核心，因此位置選擇尤為重要，主要有以下幾點。

①接近負荷中心，進出線方便，接近電源側，設備運輸方便；

②不應設在有劇烈振動或高溫的場所；

③不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向的下風側；

④不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰；

⑤不應設在有爆炸危險環境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環境的正上方或正下方，當與有爆炸或火災危險環境的建筑物毗連時，應符合現行國家標準《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》的規定；

⑥變配電房為獨立建筑時，不應設在地勢低洼和可能積水的場所。 對于這一條，容易被建設單位忽略。筆者在這里要強調的是當地面空間不夠需將配電房設置于地下時，不宜設置在最底層，若果設在最底層則必須有其余功能房間同設，因為如將配電房作為一個獨立建筑設于地下，則當有雨水進入時僅靠設置的排水泵是不能快速排水的，極易造成配電房進水，如設置在地下車庫內，則配電房能夠抬高地坪來解決此問題，地坪的抬高高度以高出地下車庫地面30cm為宜。

當變配電房設于地下室時，除了考慮地面標高的問題外，還應考慮變配電房內的通風。筆者在設計一些變配電房時看到，原土建設計單位在地下車庫預留的變配電房經常漏掉機械送排風系統，變配電設備在工作時肯定會發出熱量，尤以夏季為重。所以規范中規定地下變配電房的夏季排風溫度不宜高于45℃。這一點應引起配電設計人員的重視，并對暖通專業提出相應要求。

2　變配電房主接線的選擇

變配電房的主接線，應根據該變配電房在工程中的地位、出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定。并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便及節約投資等要求。正常情況下，對于需要設置20kV變配電房的工程，其本身容量較大，要求也較高。因此一般至少都為雙電源進線，對于此類工程，建議使用單母線分段接線，盡量使雙電源同時使用，互為備用。

3　變壓器臺數的選擇

變壓器臺數應根據負荷特點和經濟運行進行選擇，盡量裝設偶數太變壓器，以使變壓器方便兩兩聯絡。裝有2臺及以上變壓器的變配電房，當其中任一臺變壓器斷開時，其余變壓器的容量應滿足一級負荷及二級負荷的用電。

多層或高層主體建筑內變配電房，宜選用不燃或難燃型變壓器。

4　配電房主要設備的參數選擇

因20kV配電房同10kV配電房內設備和元件在20kV斷路器、高壓開關柜和變壓器方面差別較大，下面主要介紹20kV斷路器和開關柜的選擇。

4.120kVSF6或真空斷路器，配彈簧機構

額定電壓：24kV

額定頻率：50Hz

額定電流：630A/1250A/2500A/3150A

額定短路開斷電流（有效值）：25/31.5kA

額定關合電流（峰值）：63/80kA

額定熱穩定電流（4s，有效值）：25/31.5kA

額定動穩定電流（峰值）：63/80kA

開斷和操作次數：額定短路電流開斷次數：30次（31.5kA及以上為20次）；額定電流開斷次數：10000次；連續機械操作次數：10000次。

4.2控制要求

①分、合閘線圈電流：1～3A。

②所有控制裝置，包括分閘、合閘線圈，均應能在直流電壓220V下安全工作。合閘線圈在直流額定電壓的85%～110%范圍內正確動作，實現合閘。分閘線圈在其額定電壓的65%～110%范圍內正確動作，實現分閘，在電源電壓低于30%時，不應動作。

4.320kV戶內交流金屬封閉開關柜

20kV開關設備2500A及以下產品柜體寬度為1000mm，3150A及以上可以為1200mm寬。

額定電壓：24kV

額定頻率：50Hz

額定電流：630A/1250A/2500A/3150A

主母線：1600A/2000A/2500A/3150A

柜體及開關設備的絕緣水平：

①工頻耐壓（1min，有效值）

對地50（65）kV

斷口間 64（79）kV

②雷電沖擊耐壓（1.2/50μ s，峰值）

對地95（125）kV

斷口間110（145）kV

③外絕緣爬電比距

純瓷絕緣≥18mm/kV

有機絕緣≥20mm/kV

④空氣凈距

相對地 180mm/不滿足時采用復合絕緣

相間180mm/不滿足時采用復合絕緣

采用復合絕緣時，高壓導體與該絕緣板間應保持不小于60mm的空氣間隙。

4.4聯鎖

①各柜均應具有五防功能，防誤裝置應安全、簡單、可靠、操作靈活，對分段柜、隔離柜等不能采用機械閉鎖時，可采用電氣閉鎖。

②高壓開關柜線路側安裝感應式高壓帶電顯示器。該裝置在65%額定相電壓時應正常發光，并強制閉鎖下門，外接閉鎖電源：AC220V，50Hz；高壓帶電顯示裝置的二次回路故障時，強制性閉鎖元件不應解鎖。

5　配電房尺寸注意事項

20kV配電設備不僅在電氣參數上同10kV設備有區別，外形尺寸也有不小差別。因此對配電房的尺寸要求也同10kV配電房有所出入。現在很多地方的變配電房是后期設計，這就要求設計人員在做單體設計時就需要同當地供電部門聯系，確定該工程是20kV供電還是10kV供電，如為20kV供電，則常規預留配電房的尺寸偏小就無法滿足后期設計要求。舉例來說，10kV中置柜的外形尺寸一般為800×1500 ×2300，如果兩排高壓柜面對面布置，根據規范要求，兩排柜間距離應為雙手車長度+0.9m，柜后通道按供電部門要求一般考慮1m的距離，不考慮柱子因數，則配電房高壓室寬度至少需要700×2+900+1500× 2+2000=7300，20kV柜子一般尺寸為1000×1810× 2380，寬度多了310，深度多了200，因此配電房的長度和寬度都要加大。對于變壓器來說也同樣，寬度和深度都比10kV的要大，所需要的設備通道尺寸也更寬。因此在預留變配電房的尺寸時就要考慮到這些問題，不然會造成無法彌補的后果。

6　配電房在設計時易忽視的問題

①高、低壓配電系統圖與平面圖不一致。表現為系統圖與平面圖中配電柜的排列順序相反。看系統圖時是面向柜的正面，將其從左至右排列為1、2、3……n；而在平面圖上卻是面向柜的背面，將其從左至右排列為1、2、、3……n，必然弄反了。要避免這一錯誤最好在系統圖和平面圖上都面向柜的正面從左至右按順序排列。

②配電柜后通道的出口數量不滿足規范要求。規定“配電裝置長度大于6m時，其柜后通道應設2個出口，低壓配電裝置兩個出口間的距離超過15m時，尚應增加出口。”這一條是為了當高壓柜、低壓柜內電氣設備有突發性故障時，在屏后的巡視或維修人員能及時離開事故點。

③變配電房雖內設有沿墻敷設的接地扁鋼，但未設置接地接線端子板或雖然設置但數量很少。為了方便試驗和維修時臨時接地，應當在每面墻上均設置不少于2處供臨時接地用的接線端子板。

④如配電房設于地下室，在單體設計時就應將變配電房四周接地扁鋼同地下室基礎接地相連接，不然等后期單獨設計配電房時就會出現扁鋼無法同建筑接地極相連的情況。

7　結束語

本文針對20kV變配電房的設計及注意事項作了比較簡單的討論，具體設計時除參考相應的國家標準規范外，還需同時執行當地供電公司的標準規定，以上觀點供同行商榷。

注：本文所采用的尺寸除特殊注明外均以mm為單位。

[1]GB50053-2013，20kV及以下變電所設計規范[S].

[2]JGJ16-2008，民用建筑電氣設計規范[S].

TM641

A

1007-7359(2016)03-0240-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.087

張健（1979-），男，安徽合肥人，畢業于南京工業大學，學士，工程師。