變電站建筑電氣標準化設計方法

孫 妍，宋立立

（北京市建筑設計研究院有限公司，北京 100045）

0 引言

建筑電氣是指將建筑作為主要的設計主體，然后通過先進的科技手段以及專業的電氣知識對建筑物進行設計。其主要目的是建設出一個人性化的電力管理系統。由此可以得知，建筑電氣化設計是一門復雜的設計工程，在進行設計時需要了解許多的科學知識。一般來說，建筑電氣設計通常是指對普通民居建筑物進行電氣系統的相關設計，但是從另一角度來看，建筑電氣設計還包括工業建筑，構造物以及城市道路等的電氣設計工程。傳統的建筑電氣設計僅僅包括普通的照明以及日常供電設計，而隨著社會的發展，居民的用電需求越來越多，也越來越多種多樣，所以如今的建筑電氣設計的深度及應用的廣度也越來越多種多樣。其中，變電設計領域也有所涉及，而變電站建筑電氣設計的技術水平隨著越來越多標準的確立也得到了不斷地優化和完善，而隨著我國一系列法律法規的確定與頒布，變電站設計的要求也越來越嚴格，傳統的建筑設計所能滿足的功能已經達不到如今變電站設計所需的要求。不僅如此，還會對變電站的使用到來安全隱患[1]。所以現如今在進行變電站設計時需要對變電站建筑電氣設計所能夠涉及的范圍進行拓展，為了達到此目的，變電站設計人員要將建筑電氣設計的內容標準化規范化，極力滿足現如今對于變電站的應用要求。

1 變電站建筑電氣化設計的標準

1.1 統一的圖紙目錄

在進行變電站的設計過程中，由于建筑電氣設計是一門綜合性極高的學科，所以其設計的專業非常多，設計的內容也是非常的龐大且復雜，所以在進行設計的過程[2]中舊機器容易出現由于是設計中的細節問題產生紕漏。這就容易影響建成后的設計審核工作，設計的現場施工環節也容易出現問題。在對變電站進行設計施工時，一般的變電站所需的內部電負荷類型基本相同，所以在確立設計原則時就很容易達成一致，就可以標注化設計的原則引入設計工作中。進行變電站設計的相關人員在對建筑電氣卷冊任務書進行編撰時，就可以通過表格的形式對設計中的數據進行展示表達，而通過這樣的表達方式。可以有效的降低工作人員的工作負擔并提高整體編纂工作的效率。

技術人員的首要任務就是建立統一的標準化，而建立統一標準化的基礎就是要統一設計圖紙的目錄。當目錄得到統一后就可以根據目錄了解設計書的簡要內容，其內容主要包括施工圖的簡要說明，建筑為的名稱及其電屏平面設計圖和電屏盤面設計圖，還有配電屏接線圖，接地平面布置圖，照明平面布置圖，電纜敷設圖，動力箱接線圖以及動力箱原理及端子排圖，最后還要附上綜合材料使用表格。

1.2 設計要求具體簡易

在進行變電站的設計過程中除了要做到表格的統一，還要盡力達到圖紙計算的簡易，并將要求具體化。首先就要對配電屏接線圖進行設計，其設計的主要內容包括配電屏的外形、斷路器的型號及相應規格，最重要的是還要確定回路能承受的最大負荷量、需要使用的電纜規格及型號、所需的穿管規格以及相應的型號信息等，明確好規定、回路以及箱規的編號后通過表格等形式填寫相應的數據及對應關系，并根據公式進行計算。

接下來就要對導線的護管進行選擇，采用歸類法對護管的用途進行分類歸納，導線護管的選擇要根據護管的性質以及用途，在采購時要嚴格遵守相應的法律法規及標準[3]。

斷路器的選擇要根據其具體的使用來決定。低壓斷路器的設計是建筑電氣化設計工作中的重要環節，而斷路器的設計與選擇關系到整體電路的安全性問題，斷路器的主要作用是對電路進行保護，防止由于線路問題對整體造成損害。在實際的工程施工中，可以通過標準化手段將符合，斷路器纜線以及穿管之間的關系及數據信息通過表格的方式展示出來。

接地平面設計圖的標準化設計的關鍵在于首先要明確敷設室內接地線的房間以及接地熱鍍鋅扁鋼規格。除此之外還需要確定需要安裝接地端子的房間，做局部電位的房間以及每座建筑物接地引出線的數量和規格，最后根據各個數據列出相應的表格方便對照[4]。

在進行變電站的照明設計布置時要規定配置燈具的原則。經過嚴格的計算以及測試找到需要的規格及數量，并通過圖紙列出照明功率及相應密度，燈具的規格以及數量型號。

隨著變電站消防要求等級的提高，確保再出現問題時短路線能夠正確反應，就需要對其靈敏度進行校驗。如果電纜所需的長度較長，那么接地故障靈敏度就很難滿足相應需求，所以可以通過加大相導體以及保護接地導體截面的方式進行應對。一般電纜引發的火災的原因多為電纜電弧性短路，由于電弧性短路阻抗和電壓降都比金屬性短路大很多，這就導致當發生電路問題時，電纜的保護裝置不能瞬時動作，但是電弧局部溫度已經過高到可以輕易引燃可燃物，就會導致火災的發生。而配電線路電弧性短路的原因多為接地故障，雷電過電壓、系統操作過電壓等均可能擊穿劣化電纜絕緣外皮造成接地故障。

在進行電纜的鋪設時，要利用暖通及水工的相關專業設計圖，避免由于圖紙問題造成電纜鋪設出現偏差，做好相關設備使用的電氣規劃，達到統一的效果。

1.3 變電站建筑電氣化在實際工程中的應用效果

變電站建筑電氣標準設計與傳統的設計方法相比，可以達到百分百實現圖紙的設計效果，并且如今變電站圖紙設計的出圖率相較于傳統制圖提升了60%左右，而施工單位與相關部門根據統一的圖紙進行變電站建設，提升了整體的工作效率。

2 換流站建筑電氣的設計方法

2.1 主（輔）控樓設計

直流換流站作為直流輸電的基礎還具備整流站以及逆變站的相關功能。高壓直流換流站作為直流換流站的一種是進行電力運營的主要裝置之一，所以在建筑電氣化設計時對高壓直流換流站進行科學各界的設計對于維護整體電網安全及平穩運行有著重要作用。而換流站建成所需要建筑個體的相較于常規的變電站要多很多，其最主要的建筑物包括閥廳、主（輔）樓、綜合實用樓、繼電器小室、檢修備品庫、專用的品庫、車庫、必要的消防間以及綜合用水泵房等。在進行設計時要針對不同的使用功能分別進行設計，因此換流站的建筑電氣化設計具有著獨特的特殊性以及復雜性[5]。而本文將主要針對主（輔）控樓動的設計進行分析和論述。主（輔）控樓在設計施工過程中，需要大量的動力電纜，而在進行主（輔）控樓動的電纜敷設過程時，主要通道所使用的電纜穿管敷設的技術還不能滿足設計的需要，而在實際的建筑電氣化設計工程施工中，電纜敷設通常會采用電纜橋架、支架、吊架、分類、分層等方式。

2.2 閥廳設計

換流站建筑電氣的設計除了主（輔）控樓的設計外還要對閥廳進行設計，閥廳的設計一般要求其高度要在20m之上，并且閥廳內的設計要對內部照明燈具的形式進行相應的選擇，閥廳建筑電氣化設計的一個重要環節就是選擇照明所使用的燈具。一般會選用帶有熔斷器保護的LED泛光燈作為照明燈具，燈具的安裝支架一般威武建筑屋頂的下方，并根據實際的建設布置情況，燈具之間的距離一般在7m以內。閥廳的纜線設置通常可以采用豎井、穿管以及橋架相結合方式進行鋪設[6]。

3 戶內變電站建筑電氣化設計方法

3.1 戶內變電站設計特點

戶內變電站設計主要有以下兩個特點。

（1）戶內的變電站設計及布置一般排布較為緊湊，在進行相關電纜通道的鋪設時主要采取埋設管道、豎井以及吊（支或橋）架的方式進行組成安裝，戶內變電站的纜線長度相較敞開式變電站來講比較短，但是戶內變電站的開關靈敏度校驗相較于敞開式的變電站更容易滿足設計所需要求。

（2）戶內式變電站的電纜鋪設護管通常主要采用鋪設在建筑低層的方法，但是電纜埋管的管徑很容易受到建筑物的影響，戶內式變電站的用電負荷一般會按區域進行匯總，并統一由本地動力箱共同提供，這就能夠有效的避免出現由于用電總負荷較大導致事故發生，這樣的鋪設方式便于統一動力電纜以及斷路器的使用規格。

3.2 戶內變電站設計注意事項

在進行戶內變電站的設計時，設計者需要注意以下兩個方面的問題。

（1）戶內式變電站的設計要嚴格按照國家電網公司標準進行設計，由于戶內式變電站所使用的電柜大多布置在公用設備間，并且需要使用大截面的電纜，這些電纜通常會鋪設在公共設備間的下方，所以在設計時就要嚴格控制管理消防安全問題，這就對需要科學合理電纜通道規劃并需要高規格的防火要求，防止出現由于鋪設不當引發的安全事故[7]。

（2）戶內變電站設計時需要考慮全屋的地網布置，在開始相關的鋪設工作后時，要與參加建筑土建施工時的電氣專業人員進行聯系，共同合作確保科學順利完成電纜設備鋪設。

4 參考標準的相關因素

在進行變電站建筑電氣化標準設計時，除了需要注意設計環節與施工環節的問題在，還要注意在施工中要規劃好施工所需要的依據及標準，如果所參照的標準不正確或者不合理就會對變電站的設計造成影響。

首先，《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB 51309—2018）第3.2.1.4.1條中對燈具使用的規定主要針對設置了消防控制室的建筑物，而對于就對于未設置消防控制室的變電站卻沒有給出有用的建議。

其次，在《低壓配電設計規范》（GB 50054—2011）第6.2.4條中就對斷路器進行了相關的規定，在《220～1000kV變電站站用電設計技術規程》（DL/T 5155—2016）附錄EE.0.1第3條中同樣對變電站建設中斷路器的安裝也提出了相關的規定，但是問題在于兩者之間存在矛盾，二者對斷路器的使用存在沖突，所以在變電站建設過程中安裝斷路器時，負責的部門或者個人要做好法律法規的甄別和判斷，選擇適合施工建設的法律規定并執行。

最后關于備用照明以及疏散照明的相關規定在《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB 51309—2018）以及《發電廠和變電站照明設計技術規定》（DL/T 5390—2014）都有所提及，要注意兩者之間的關系[8]。

所以說選擇恰當的法律法規參照標準是進行變電站建筑電氣化標準設計的基礎，也是保障施工順利進行的重要條件。

5 結語

在進行變電站建筑電氣化標準設計過程中，施工圖在設計階段就需要采取建筑電氣標準化設計方式，這樣不僅可以滿足設計圖紙的質量要求還可以提升設計人員的工作效率。除此之外，變電站建筑電氣化的設計方式符合當今社會對變電站的使用需要，這種變電站建設方式已經并獲得了不錯的成果，在設計建筑電氣化的變電站時首先要對建設數據進行收集和分析，并對已知的數據進行歸類羅列出具體的表格。實際的設計施工就可以根據表格來進行。還可以在以往的變電站設計建造的基礎上，將建造所需的遵守的規定進行簡化和歸類，這樣在建筑施工時就一目了然，便利化的建筑電氣化設計是施工高效以及正確的保障。變電站的建造設計有許多環節，而建筑電氣化設計更要嚴格按國家的法律法規來執行。變電站建設與設計所需要涉及很多學科的專業領域，其設計內容也非常繁重。而且變電站在進行設計時采用的國家標準以及行業標準都存在不確定的因素，這都是需要商榷的內容。總體而言變電站建筑電氣化標準設計在傳統變電站設計的基礎上加以改進，并且進行創新，為變電站設計提供了新思路。