探討20kV及以下變電所的設計要點

黃長榮

（南京長江都市建筑設計股份有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

配電站是供電系統中的一部分，它聚集在一個特定的區域，主要包含輸配電或配電線路控制開關及控制系統終端設備和變電器。通常包含電力工程系統的安全性和調節所需要的配套設施（例如保護裝置）。變電站內的高低壓開關設備（通常還包含母排），但沒有配電變壓器的配電站。而降壓配電站是變電器輸出電壓小于輸入工作電壓的變壓配電站。而變壓器在我國常稱為配電站。

1 20kV 及以下配電站的設計構思

在20kV 及以下配電站的設計構思中，在高壓可調式配電設備中選用高壓負荷開關斷路器組成設備時，應在配電側設置高壓隔離開關，設置高壓隔離開關的意義是當維修斷路器或高壓負荷開關時，配電站存在一個中斷點，以保障配電施工人員的安全。接在母排上的高壓避雷器和互感器，宜共用一組高壓隔離開關。接在供電所、配電站空架的進、出線上的高壓避雷器，可以不設置高壓隔離開關。而母排高壓避雷器通常僅在雷雨時節前需開展定期檢查，這類工作可趁母排斷電時，拉下高壓隔離開關，取下高壓避雷器開展定期檢查檢驗，故此無須設立獨立的高壓隔離開關。目前各供電系統所接在母排上的高壓避雷器都和互感器共用一組高壓隔離開關。而空架進、出線上的高壓避雷器可以通電連接或撤出運行，所以可以不設置高壓隔離開關。而由地域供電系統配電的供電所或配電站的配電進線處，應安裝專用型計量檢測柜，安裝專用型互感器和電壓互感器。依據電力行業標準《電量計量檢測裝置技術管理技術規范》中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類外貿交易的電量計量檢測裝置，應按計量檢測點配備計量檢測專用型工作電壓互感器而制定。針對電量計量檢測箱，10kV 及以下工作電壓配電的用戶，應配備全國性標準規范的電量計量檢測柜或電量計量檢測箱。

2 20kV 及以下變電所的設計要點分析

在20kV 及以下高壓變電站的設計方案中，應當特別注意考量相應的設計方案技術性要素。針對高壓變電站位置的挑選，通常在高壓變電站的策劃中是選用優化模型測算得到，首先必須充分考慮到配電設備的半徑問題和高壓變電站所在地內的負載具體情況，還需要充分考慮到路線走廊的問題，并且充分考慮高壓變電站在運轉環節中的約束，通過算法測算之后得到高壓變電站應當確立的位置，完成高壓變電站的選址。除此之外，在供配電系統的環節中，還需要用到的一個關鍵的問題是高壓變電站的定容問題。高壓變電站的主變壓器的容積挑選考量范圍內的負載具體情況，還應充分考慮到未來的負載增長具體情況，應有著相應的可延伸性。若高壓變電站是確立在城中范圍，則還應當充分考慮到高壓變電站的震動噪音對周邊環境和市民生活的干擾問題，在具體情況下可以采用相應的高壓變電站減少震動的對策，如采用相應的消音器或者吸音材料等，如此一來則有利于減低高壓變電站對周邊環境的干擾。當與發生爆炸或火災事故危險的房屋建筑毗鄰時，高壓變電站的選址應合乎現行國家行業標準《發生爆炸和火災事故危險環境電力裝置設計標準》中的相關明文規定。針對燃燒物比室內空氣重的易燃易爆氣體環境，處在發生爆炸危險區的高壓變電站、配電設備所和主控室的電氣設備和儀表的設備層路面應高于室外路面0.6m。針對電氣設備部分，通常明文規定為配電設備的布局和導體、電器、構架的挑選，應合乎正常運轉、維修及其過電流和過電壓等具體情況的規定，除此之外配電設備的各電路的排序宜一致。針對20kV 及以下高壓變電站的主布線設計方案，配電設備所、高壓變電站的高壓電及低壓母線宜選用單母線或分階段單母線布線。當對配電設備持續性規定很高時，高壓母線可選用分階段單母線帶旁路母線或雙母線的布線。空架出線或有開關電源回饋電纜出線的高壓電固定配電設備的饋線電路中，應在路線側安置高壓隔離開關。

3 實際操作入口及維護保養入口的規定

3.1 高壓環網柜

《20kV 及以下變電所設計規范》（GB 50053—2013）中對高壓環網柜實際操作入口及維護保養入口有以下幾點規定：高壓電配電室內成排布局的高壓電配電設備，其各類入口的最小寬度，應符合要求。當高壓配電柜選用單排布局或單雙排面對面布局，且選用柜前維護保養構造的移開式高壓環網柜貼墻布局，但標準仍未提出柜后與墻間距的規定。筆者認為，柜后與墻間距、側邊與墻間距的規定可按所選商品規定就可以了。當高壓環網柜選用單雙排背靠背布局，且高壓配電柜為柜前維護保養時，筆者認為，高壓環網柜可接近組裝，柜后不一定要設置維護保養入口。

3.2 低壓配電柜

針對于以上內容單排擺放、雙排面對面擺放、雙排背對背擺放的維護保養的最小寬度，筆者認為以上標值僅可用于變電設備為兩面維護保養時使用，要不然便會使為柜前維護保養的低電壓柜喪失實際意義。盡管國內變電站的設計方案幾乎把整個低電壓柜按兩面維護保養開展產品策劃，但并不代表著全部低電壓柜必須按兩面維護保養開展設計方案。筆者得知德國的變電站大多數選用柜前維護保養構造，并且國內合資企業的低電壓柜，幾乎都給出了選用柜前維護保養構造的擺放計劃方案。但是在實際操作道路的數據信息很明顯小于屏前道路的最小寬度，這也是因為標準規范中的屏前道路，不但當做實際操作道路，另外還得當做設備搬運、工作、疏散的道路的原因。

3.3 帶外殼配電變壓器

針對有外殼的配電變壓器，關鍵考量其運送道路，外殼與房屋建筑墻間的間距為200mm，一般來說這個距離就可以保障其充分的制冷。而某些海外生產制造的帶外殼配電變壓器，還能夠直接貼墻組裝。當配電變壓器與低壓配電箱挨近擺放時，GB 50053—2013 第4.2.8 條規范配電變壓器道路的最小寬度應為800mm。針對這里的最小寬度規范，筆者的理解是變壓器外殼與低電壓柜挨近擺放時，必須要符合低壓配電箱所需要的柜后維護保養道路，而低壓配電箱的柜后最小寬度是800mm，因此有以上規范。假如筆者的理解恰當，很明顯當低壓配電箱為兩面維護保養結構時，以上的規范是完全的正確的，但當低壓配電箱為柜前維護保養結構時，筆者則以為以上的規范不妥，這是因為以上機器設備本可以貼墻組裝卻不能不距墻組裝。根據筆者的了解，變電器貼墻組裝在海外是最普遍的計劃方案[1]。

4 同土建專業的配合問題

4.1 出口處設定

《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348—2019）第4．7．3 條規范：當成排擺放的配電箱總長度大于6m 時，柜后邊的道路應設定兩個出口處：當兩個出口處之間的距離大于15m 時，還應增加出口。筆者無數次看到過某些變電站施工圖紙對兩出口處間的間距大于15m 增加出口的這一條實施不合格，而實際標準為成排擺放的配電箱總長度超出了15m 仍只設定了兩個出口處，并且配電箱之間都沒有做任何的切割。本規范關鍵考量當配電站內產生突發狀況時，有關工作人員可以快速脫離。必須留意的是增多的出口處不一定非要是門，也能夠把成排擺放的機器設備分成兩段，之間保障最少0．8m 的間距就可以了。

4.2 排水措施

《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348—2019）第4．9．12 條規定要求變電站纜溝應該有防水防潮排水管道具體措施問題，局部性設計圖紙上在配電站內設定了集水坑。筆者重要依據實際經驗并與配電單位交流過方法，均表示在配電站外設定集水坑，用排污溝連接配電站纜溝比較適合。根本原因考慮到兩點：①集水坑自身就非常深，在配電站內部的結構設定倘若防水防潮解決的不太好更易于引起配電站滲水；②設定集水坑很有可能會危害配電站纜溝的布局，從而造成配電站面積很有可能增大。而設定地下室的變電站，因地下室樓高受到限制，通常會將變電站的底部板降板，隨后再做纜溝，此類狀況在設計方案時也應盡可能避免，因纜溝的渠底比地下停車場低，防水防潮做得不太好的話易于造成局部性的存水。

4.3 出入變電站電纜橋架

針對大多數設定在地下室的變電站，其外墻面的出入線電纜線留有管。應盡可能依據施工現場的真實情況而定，盡可能避免留在變電站內部結構外墻面上。可留在變電站范疇之外的外墻面上，隨后依據電纜橋架進入變電站。關鍵根本原因為地下室的外墻面預留管因為工程施工時常會產生堵漏不嚴實而滲水，并且發生滲水后，難以徹底解決。

4.4 纜溝設計標高問題

為節約室內空間，如今大多數一體式的變電站建為雙層，一般來說是在第二層置放高壓開關柜，而一層置放變電器和低電壓柜。倘若二層的出線為下出線，要注意二層的健全完善路面設計標高及纜溝底設計標高的問題。一般來說是健全完善路面同起重吊裝平臺設計標高高度一致，纜溝底的設計標高比起吊平臺低0．8～1．0m，則無法把渠底設計標高做成同起吊平臺一樣。

5 改進措施

5.1 不同被工單位間的交流與協同

在地鐵站工程項目中，中央空調自然通風組裝是一項全面性的工程項目，有著繁雜的特點，尤其在中央空調自然通風過程中當施工企業開始組裝后，則與其他施工企業的交流、協調性至關重要。首要任務便是與協調體制的確立與健全完善。每周舉行設備安裝工程施工現場的協調會一次或是二次，將圓滿的供貨計劃確立之后，再建立施工計劃。

5.2 機器設備供應時間與風道施工計劃的確立與調整

第二次設計聯蜂活動中，應當將機器設備的實際供應時間，及其風道的地址確立下來，應當相結合土建工程單位的施工節點，并以大型的基礎機器設備的啟動時間與機器設備房的成型時間當做重要依據。中央空調通風降溫設備施工單位應當及時跟進，從而了解土建工程組的施工進度計劃。若是土建工程產生施工進度計劃延誤或是機器設備供應滯后的狀況，那么則必須要與基本建設、施工單位及其監管方及時交流[2]。

5.3 施工單位與供貨廠家對現場的調查與控制

工程施工中絕大多數的中央空調通風降溫設備相應由組裝部門擔負組裝、校準，但是像閉式冷卻塔、翅片換熱器之類的大中型專用設備，要由生產廠家開展或當場組裝。因此，應當借助與生產廠家的相互協調，從而確保及早對現場開展路面觀察，并與當地的土建工程部門互相協商。避免出現拖延工期的情況。

5.4 中央空調通風降溫設備、管道與土建工程的協調

在安裝設備步驟，與士建工程施工的互相協調與配合，是不可忽視的一個關鍵步驟，而在大中型專用設備的進場、組裝步驟，相應及早對土建工程部分的工程施工狀態且隨工實地開展多方面掌握。工程項目施工時相應為各個車站各分配一兩名專職工作人員，全線加入土建工程之中，掌握施工的連接點計劃方案與即時進展。直到土建工程能達到安裝設備規定時，及時通知安裝設備有關方及早到位，并進行專業的施工。而接線校準時與其他專業性的協調機器設備開展測試后，要令各供應生產廠家向組裝實地派遣專業的技術服務工作人員協調并開始校準工作，如果有必要的話，也可以分配工作人員入駐施工工地，與建設單位及其各專業性測試工作人員協調，從而實現專業機器設備的校準工作[3]。

5.5 配電房內部設備布置

為了更好地節約空間，在設計時通常把變壓器和低壓柜相鄰設置。《20kV 及以下變電所設計規范》中提出，在制定中常常設定在同非油浸型的配電變壓器，可設定在二者的金屬外殼內，且應符合國家有關規范。筆者推斷可能是和生產車間內變壓器挨近布局時規定外殼防護等級不低于IP3X，但是沒有清晰表明在配電房內電力變壓器和高壓低壓設施挨近布局時的防水等級。因而一部分制定人員在制定時可能是依據此規范運轉，但是沒有徹底熟練掌握。因電力變壓器運轉環節中發熱量大，改為IP2X 后更有益于電力變壓器的散熱，對電力變壓器的安全運轉、環保節能及增加使用壽命還是有較大作用的。變電站內設施布局還必須留意的細節是高壓低壓柜的布局次序，應當和系統圖上標明的木柜次序一致。如朝向高壓開關柜時總平面圖上從左往右次序為01、02、03 等，則系統圖上木柜從左往右也依次為01、02、03 等，這是為了防止到實地無法安裝的因素產生。

6 結語

20kV 及以內變電站在配電設備工程施工中有著關鍵的使用價值和地位，應當對20kV 及以內的變電站搞好有效的技術應用層面設計方案，確保20kV 及以內變電站能夠在實際配電系統中正常的運行，而達到不斷增長的配電負荷需求，此文研究的20kV 及以內變電站的技術要點針對提升20kV 及以內變電站的設計方案水平有著相應的使用價值。