20kV變配電房設(shè)計(jì)探討

張　健?。ò不杖A盛國(guó)際建筑設(shè)計(jì)工程咨詢(xún)有限公司，安徽 合肥 230001）

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20kV變配電房設(shè)計(jì)探討

張?。ò不杖A盛國(guó)際建筑設(shè)計(jì)工程咨詢(xún)有限公司，安徽 合肥 230001）

文章針對(duì)20kV變配電房的設(shè)計(jì)做了一些探討，僅供同行參考。

20kV；設(shè)備參數(shù)；配電房尺寸

0　前言

由于城市化的迅速發(fā)展、電力的需求快速增加、負(fù)荷密度也越來(lái)越集中，不斷涌現(xiàn)的城市大型金融、商貿(mào)、辦公和住宅等各類(lèi)綜合體，使得負(fù)荷發(fā)展迅速。10kV配電系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)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(xiàn)了一批大型高層及超高層建筑群，其總用電負(fù)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(mén)的外線規(guī)劃，進(jìn)一步提升地區(qū)電網(wǎng)供電能力，減少配電網(wǎng)損耗，降低綜合供電成本，縮小配電房占用的空間、土地和環(huán)境資源，同時(shí)也符合現(xiàn)代節(jié)約型社會(huì)的發(fā)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(diǎn)。

①接近負(fù)荷中心，進(jìn)出線方便，接近電源側(cè)，設(shè)備運(yùn)輸方便；

②不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；

③不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；

④不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰；

⑤不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定；

⑥變配電房為獨(dú)立建筑時(shí)，不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。 對(duì)于這一條，容易被建設(shè)單位忽略。筆者在這里要強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)?shù)孛婵臻g不夠需將配電房設(shè)置于地下時(shí)，不宜設(shè)置在最底層，若果設(shè)在最底層則必須有其余功能房間同設(shè)，因?yàn)槿鐚⑴潆姺孔鳛橐粋€(gè)獨(dú)立建筑設(shè)于地下，則當(dāng)有雨水進(jìn)入時(shí)僅靠設(shè)置的排水泵是不能快速排水的，極易造成配電房進(jìn)水，如設(shè)置在地下車(chē)庫(kù)內(nèi)，則配電房能夠抬高地坪來(lái)解決此問(wèn)題，地坪的抬高高度以高出地下車(chē)庫(kù)地面30cm為宜。

當(dāng)變配電房設(shè)于地下室時(shí)，除了考慮地面標(biāo)高的問(wèn)題外，還應(yīng)考慮變配電房?jī)?nèi)的通風(fēng)。筆者在設(shè)計(jì)一些變配電房時(shí)看到，原土建設(shè)計(jì)單位在地下車(chē)庫(kù)預(yù)留的變配電房經(jīng)常漏掉機(jī)械送排風(fēng)系統(tǒng)，變配電設(shè)備在工作時(shí)肯定會(huì)發(fā)出熱量，尤以夏季為重。所以規(guī)范中規(guī)定地下變配電房的夏季排風(fēng)溫度不宜高于45℃。這一點(diǎn)應(yīng)引起配電設(shè)計(jì)人員的重視，并對(duì)暖通專(zhuān)業(yè)提出相應(yīng)要求。

2　變配電房主接線的選擇

變配電房的主接線，應(yīng)根據(jù)該變配電房在工程中的地位、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。并應(yīng)滿足供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便及節(jié)約投資等要求。正常情況下，對(duì)于需要設(shè)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(jìn)線，對(duì)于此類(lèi)工程，建議使用單母線分段接線，盡量使雙電源同時(shí)使用，互為備用。

3　變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇，盡量裝設(shè)偶數(shù)太變壓器，以使變壓器方便兩兩聯(lián)絡(luò)。裝有2臺(tái)及以上變壓器的變配電房，當(dāng)其中任一臺(tái)變壓器斷開(kāi)時(shí)，其余變壓器的容量應(yīng)滿足一級(jí)負(fù)荷及二級(jí)負(fù)荷的用電。

多層或高層主體建筑內(nèi)變配電房，宜選用不燃或難燃型變壓器。

4　配電房主要設(shè)備的參數(shù)選擇

因20kV配電房同10kV配電房?jī)?nèi)設(shè)備和元件在20kV斷路器、高壓開(kāi)關(guān)柜和變壓器方面差別較大，下面主要介紹20kV斷路器和開(kāi)關(guān)柜的選擇。

4.120kVSF6或真空斷路器，配彈簧機(jī)構(gòu)

額定電壓：24kV

額定頻率：50Hz

額定電流：630A/1250A/2500A/3150A

額定短路開(kāi)斷電流（有效值）：25/31.5kA

額定關(guān)合電流（峰值）：63/80kA

額定熱穩(wěn)定電流（4s，有效值）：25/31.5kA

額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）：63/80kA

開(kāi)斷和操作次數(shù)：額定短路電流開(kāi)斷次數(shù)：30次（31.5kA及以上為20次）；額定電流開(kāi)斷次數(shù)：10000次；連續(xù)機(jī)械操作次數(shù)：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(yīng)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(nèi)正確動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)合閘。分閘線圈在其額定電壓的65%～110%范圍內(nèi)正確動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)分閘，在電源電壓低于30%時(shí)，不應(yīng)動(dòng)作。

4.320kV戶(hù)內(nèi)交流金屬封閉開(kāi)關(guān)柜

20kV開(kāi)關(guān)設(shè)備2500A及以下產(chǎn)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(kāi)關(guān)設(shè)備的絕緣水平：

①工頻耐壓（1min，有效值）

對(duì)地50（65）kV

斷口間 64（79）kV

②雷電沖擊耐壓（1.2/50μ s，峰值）

對(duì)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(jī)絕緣≥20mm/kV

④空氣凈距

相對(duì)地 180mm/不滿足時(shí)采用復(fù)合絕緣

相間180mm/不滿足時(shí)采用復(fù)合絕緣

采用復(fù)合絕緣時(shí)，高壓導(dǎo)體與該絕緣板間應(yīng)保持不小于60mm的空氣間隙。

4.4聯(lián)鎖

①各柜均應(yīng)具有五防功能，防誤裝置應(yīng)安全、簡(jiǎn)單、可靠、操作靈活，對(duì)分段柜、隔離柜等不能采用機(jī)械閉鎖時(shí)，可采用電氣閉鎖。

②高壓開(kāi)關(guān)柜線路側(cè)安裝感應(yīng)式高壓帶電顯示器。該裝置在65%額定相電壓時(shí)應(yīng)正常發(fā)光，并強(qiáng)制閉鎖下門(mén)，外接閉鎖電源：AC220V，50Hz；高壓帶電顯示裝置的二次回路故障時(shí)，強(qiáng)制性閉鎖元件不應(yīng)解鎖。

5　配電房尺寸注意事項(xiàng)

20kV配電設(shè)備不僅在電氣參數(shù)上同10kV設(shè)備有區(qū)別，外形尺寸也有不小差別。因此對(duì)配電房的尺寸要求也同10kV配電房有所出入。現(xiàn)在很多地方的變配電房是后期設(shè)計(jì)，這就要求設(shè)計(jì)人員在做單體設(shè)計(jì)時(shí)就需要同當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)聯(lián)系，確定該工程是20kV供電還是10kV供電，如為20kV供電，則常規(guī)預(yù)留配電房的尺寸偏小就無(wú)法滿足后期設(shè)計(jì)要求。舉例來(lái)說(shuō)，10kV中置柜的外形尺寸一般為800×1500 ×2300，如果兩排高壓柜面對(duì)面布置，根據(jù)規(guī)范要求，兩排柜間距離應(yīng)為雙手車(chē)長(zhǎng)度+0.9m，柜后通道按供電部門(mén)要求一般考慮1m的距離，不考慮柱子因數(shù)，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(zhǎng)度和寬度都要加大。對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)也同樣，寬度和深度都比10kV的要大，所需要的設(shè)備通道尺寸也更寬。因此在預(yù)留變配電房的尺寸時(shí)就要考慮到這些問(wèn)題，不然會(huì)造成無(wú)法彌補(bǔ)的后果。

6　配電房在設(shè)計(jì)時(shí)易忽視的問(wèn)題

①高、低壓配電系統(tǒng)圖與平面圖不一致。表現(xiàn)為系統(tǒng)圖與平面圖中配電柜的排列順序相反。看系統(tǒng)圖時(shí)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(cuò)誤最好在系統(tǒng)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(shù)量不滿足規(guī)范要求。規(guī)定“配電裝置長(zhǎng)度大于6m時(shí)，其柜后通道應(yīng)設(shè)2個(gè)出口，低壓配電裝置兩個(gè)出口間的距離超過(guò)15m時(shí)，尚應(yīng)增加出口?！边@一條是為了當(dāng)高壓柜、低壓柜內(nèi)電氣設(shè)備有突發(fā)性故障時(shí)，在屏后的巡視或維修人員能及時(shí)離開(kāi)事故點(diǎn)。

③變配電房雖內(nèi)設(shè)有沿墻敷設(shè)的接地扁鋼，但未設(shè)置接地接線端子板或雖然設(shè)置但數(shù)量很少。為了方便試驗(yàn)和維修時(shí)臨時(shí)接地，應(yīng)當(dāng)在每面墻上均設(shè)置不少于2處供臨時(shí)接地用的接線端子板。

④如配電房設(shè)于地下室，在單體設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)將變配電房四周接地扁鋼同地下室基礎(chǔ)接地相連接，不然等后期單獨(dú)設(shè)計(jì)配電房時(shí)就會(huì)出現(xiàn)扁鋼無(wú)法同建筑接地極相連的情況。

7　結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)20kV變配電房的設(shè)計(jì)及注意事項(xiàng)作了比較簡(jiǎn)單的討論，具體設(shè)計(jì)時(shí)除參考相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范外，還需同時(shí)執(zhí)行當(dāng)?shù)毓╇姽镜臉?biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以上觀點(diǎn)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(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JGJ16-2008，民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

TM641

A

1007-7359(2016)03-0240-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.087

張?。?979-），男，安徽合肥人，畢業(yè)于南京工業(yè)大學(xué)，學(xué)士，工程師。