20kV 及以下變電所常見設計問題分析

張 健 （安徽省建筑設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 變電所的位置設置

根據《20kV 及以下變電所設計規范》（GB50053- 2013）規定如下：

①宜接近負荷中心；②依接近電源側；③應方便進出線；④方便設備運輸；⑤不應設在有劇烈震動或高溫的場所；⑥不宜設在多塵或有腐蝕性質的場所；⑦不應設在廁所、浴室、廚房或其他經常積水場所的正下方處，也不宜與上述場所貼鄰；⑧不應設在地勢低洼和可能積水的場所等。以上都是對其位置的基本規定，在設計時候應嚴格遵守。

2 同土建專業的配合問題

2.1 出口設置

《民用建筑電氣設計標準》（GB51348- 2019）第4.7.3 條規定：當成排布置的配電柜長度大于6m 時，柜后面的通道應設置兩個出口；當兩個出口之間的距離大于15m 時，尚應增加出口。筆者不止一次看到過一些變電所設計圖紙對兩出口間距離大于15m 增加出口的這一條執行不到位，具體情況為成排布置的配電柜長度超過了15m 仍只設置了兩個出口，而且配電柜中間沒有做任何的分割。本規定主要考慮當配電房內發生緊急情況時，相關人員能夠迅速離開。需要注意的是增加的出口不一定非要是門，也可以把成排布置的設備分為兩段，中間保證至少0.8m 的距離即可。

2.2 排水措施

《民用建筑電氣設計標準》（GB51348- 2019）第4.9.12 條要求變電所電纜溝應有防水排水措施問題，部分圖紙上在配電房內設置了集水坑。筆者通過實際經驗及同供電部門溝通過做法，均認為在配電房外設置集水坑，用排水溝接入配電房電纜溝比較合適。原因考慮兩點：一是集水坑本身就比較深，在配電房內部設置如果防水處理的不好更容易引起配電房進水；二是設置集水坑可能會影響配電房電纜溝的布置，導致配電房面積可能增大。還有一部分設置地下室的變電所，因地下室層高受限，往往會將變電所的底板降板，然后再做電纜溝，此種情況在設計時也應盡量避免，因電纜溝的溝底比地下車庫低，防水做得不好時容易形成局部的積水區域。

2.3 進出變電所橋架

對于很多設置在地下室的變電所，其外墻的進出線電纜預留管應盡量根據現場的實際情況設置，盡量避免預留在變電所內部外墻上?？深A留在變電所范圍以外的外墻上，然后通過橋架進入變電所（示意圖如下圖）。主要原因為地下室的外墻預埋管因為施工等經常會出現封堵不嚴密而漏水，而且發生漏水后，后期很難徹底消除。

橋架由室外進入地下室變電所示意圖

2.4 電纜溝標高問題

為節省空間，現在很多獨立式的變電所建為兩層，一般是在二層放置高壓柜，一層放置變壓器和低壓柜。如果二層的出線為下出線，需注意二層的成熟地面標高及電纜溝底標高的問題。一般是成熟地面同設備吊裝平臺標高保持一致，電纜溝底的標高比吊裝平臺低0.8～1.0m，不能把溝底標高做成同吊裝平臺一樣。

3 出線電纜的選擇

《 低 壓 配 電 設 計 規 范》（GB50054- 2011）、《電力電纜工程設計規范》（GB50217- 2007）都規定了導體應滿足熱穩定的要求。部分變電所圖紙的低壓電纜出線不滿足熱穩定要求。對于絕大多數出線電纜不校驗都是沒問題的，對于個別回路是要校驗的。舉例來說，如對于1000kVA 變壓器，供電給所用電源箱，如果出線開關選擇瞬動型，電纜選擇YJV- 5x10，則電纜出線長度最少需要11m，方能滿足電纜熱穩定校驗，具體計算方法不在本處闡述。因很多變電所內所用箱容量不大，有些設計人員直接根據計算電流選擇電纜型號。而且所用電源箱一般到低壓柜的距離都很近，這時就要增大出線電纜截面以滿足熱穩定要求，因此設計人員在設計時應充分考慮到此點。對于10/20kV 高壓出線電纜，因供電部門對審圖時對此部分要求較高，所選截面都偏大，一般無需校驗。

4 10/20kV 高 壓 柜 及0.4kV 低壓柜型選擇

高壓柜目前選擇較多的為KYN28- 12/24 型中置柜，寬x 深尺寸一般 為 800mm (1000mm)x1500mm(1800mm)，括號中尺寸為20kV，需要注意的是此種柜型尺寸為下出線，如為上出線則深度應相應加大。

0.4kV 低壓柜目前設計人員選擇較為普遍的為GCS 和GCK 兩種柜型，這兩種都是抽屜柜，外殼尺寸無特殊差別，不同的是GCS 柜抽屜的一個模數為160mm 高，柜內最多可放11 層抽屜，GCK 柜抽屜的一個模數為200mm 高，柜內可放9 層抽屜。部分設計人員在圖紙上標注較為隨意，如標注為GCK 柜，但是出線卻有11 層抽屜，雖說生產企業一般不會搞錯，從設計嚴謹的角度來說應該避免。

低壓無功補償電容柜的寬度也是設計中經常會忽略的問題，在早期的設計圖中低壓無功電容補償一般是采用三相共補的方式，目前很多地方供電部門已經要求采用三相共補與單相分補相結合的補償方式，此種方式對柜體的尺寸要求略大，如常規補償容量240kVar 的電容器柜按共補的方式一般采用8 組30kVar 的電容器，柜寬采用800mm 完全可以，采用共分補的方式后則柜寬最好采用1000mm 以利散熱。

5 配電房內部設備布置

①為了節省空間，在設計中經常將變壓器和低壓柜貼鄰布置?！?0kV 及以下變電所設計規范》（GB50053- 2013）中4.1.2 條非充油的高、低壓配電裝置和非油浸型的電力變壓器，可設置在同一房間內，當二者相互靠近布置時，應符合下列規定：在配電室內相互靠近布置時，二者的外殼均應符合現行國家標準《外殼防護等級 (IP 代碼)》（GB 4208）中IP2X 防護等級的有關規定，即變壓器的外殼防護等級可以采用IP2X。同時，《民用 建 筑 電 氣 設 計 標 準 》（GB51348- 2019）4.5.2 第2 條，20kV、10kV 具有IP2X 防護等級外殼的配電裝置和干式變壓器，可相互靠近布置。在設計中有不少圖紙對變壓器的外殼防護等級標注為IP3X。筆者猜測可能是和已經廢止的規范《10kV 及以下變電所設計規范》（GB50053- 94）中的4.1.3 條有關，在4.1.3 條僅對車間內變壓器和高低壓柜靠近布置時要求外殼防護等級不低于IP3X，沒有明確說明在配電室內變壓器和高低壓裝置靠近布置時的防護等級。因此部分設計人員在設計時可能是依據此條標準，而對新規范沒有完全掌握。因變壓器運行過程中熱量大，改為IP2X 后更有利于變壓器的散熱，對變壓器的安全運行、節能及延長使用壽命還是有很大幫助的。

②變電所內設備布置還需要注意的細節是高低壓柜的布置順序應該和系統圖上標注的柜子順序一致，如面向開關柜時平面圖上從左向右順序為01,02,03等，則系統圖上柜子從左向右也依次為01,02,03 等，以避免生產企業完全根據系統圖生產到現場無法安裝。

6 變電所接地干線的選擇

常規變電所接地干線設計基本是沿變電所四周距變電所地面30cm 高處敷設一40 mm × 4 mm 鍍鋅扁鋼作環形PE 干線來做保護接地和等電位聯結干線使用。當變電所內發生相線碰設備外殼發生接地故障時，接地短路電流通過環形PE 干線返回變壓器。由于接地故障發生在變電所內，短路點較近，故障回路阻抗小，產生的短路電流大，需校驗短路產生的熱效應，以選擇滿足要求的接地干線截面，其最小截面積可按下式計算：

式中：S——PE 導體截面積，mm；

I——預期接地故障電流或短路電流有效值，A；

T——保護電器自動切斷時的動作時間，s；

K——由保護接地導體、絕緣和其他部分的材料以及初始和和最終溫度決定的系數，可按現行國家標準《低壓電氣裝置第5- 54 部分：電氣設備的選擇和安裝 接地配置和保護導體》（GB/T 16895.3）附錄A 的有關規定進行計算和選取。由上式可知，配電房內全部采用40 mm × 4 mm 扁鋼的做法是不合適的。

綜上，變電所設計除了要考慮電氣本身的因素，還應充分考慮到建筑、結構、給排水、暖通等相關專業的條件要求，只有各專業都充分考慮到才能設計出安全可靠、經濟合理的變電所。因對規范及標準的理解角度可能不同，不妥之處敬請同行指正。