變電站建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法

孫 妍，宋立立

（北京市建筑設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)主體，然后通過(guò)先進(jìn)的科技手段以及專(zhuān)業(yè)的電氣知識(shí)對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)。其主要目的是建設(shè)出一個(gè)人性化的電力管理系統(tǒng)。由此可以得知，建筑電氣化設(shè)計(jì)是一門(mén)復(fù)雜的設(shè)計(jì)工程，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要了解許多的科學(xué)知識(shí)。一般來(lái)說(shuō)，建筑電氣設(shè)計(jì)通常是指對(duì)普通民居建筑物進(jìn)行電氣系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)，但是從另一角度來(lái)看，建筑電氣設(shè)計(jì)還包括工業(yè)建筑，構(gòu)造物以及城市道路等的電氣設(shè)計(jì)工程。傳統(tǒng)的建筑電氣設(shè)計(jì)僅僅包括普通的照明以及日常供電設(shè)計(jì)，而隨著社會(huì)的發(fā)展，居民的用電需求越來(lái)越多，也越來(lái)越多種多樣，所以如今的建筑電氣設(shè)計(jì)的深度及應(yīng)用的廣度也越來(lái)越多種多樣。其中，變電設(shè)計(jì)領(lǐng)域也有所涉及，而變電站建筑電氣設(shè)計(jì)的技術(shù)水平隨著越來(lái)越多標(biāo)準(zhǔn)的確立也得到了不斷地優(yōu)化和完善，而隨著我國(guó)一系列法律法規(guī)的確定與頒布，變電站設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)所能滿(mǎn)足的功能已經(jīng)達(dá)不到如今變電站設(shè)計(jì)所需的要求。不僅如此，還會(huì)對(duì)變電站的使用到來(lái)安全隱患[1]。所以現(xiàn)如今在進(jìn)行變電站設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)變電站建筑電氣設(shè)計(jì)所能夠涉及的范圍進(jìn)行拓展，為了達(dá)到此目的，變電站設(shè)計(jì)人員要將建筑電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化，極力滿(mǎn)足現(xiàn)如今對(duì)于變電站的應(yīng)用要求。

1 變電站建筑電氣化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)

1.1 統(tǒng)一的圖紙目錄

在進(jìn)行變電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于建筑電氣設(shè)計(jì)是一門(mén)綜合性極高的學(xué)科，所以其設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)非常多，設(shè)計(jì)的內(nèi)容也是非常的龐大且復(fù)雜，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程[2]中舊機(jī)器容易出現(xiàn)由于是設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題產(chǎn)生紕漏。這就容易影響建成后的設(shè)計(jì)審核工作，設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)也容易出現(xiàn)問(wèn)題。在對(duì)變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí)，一般的變電站所需的內(nèi)部電負(fù)荷類(lèi)型基本相同，所以在確立設(shè)計(jì)原則時(shí)就很容易達(dá)成一致，就可以標(biāo)注化設(shè)計(jì)的原則引入設(shè)計(jì)工作中。進(jìn)行變電站設(shè)計(jì)的相關(guān)人員在對(duì)建筑電氣卷冊(cè)任務(wù)書(shū)進(jìn)行編撰時(shí)，就可以通過(guò)表格的形式對(duì)設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示表達(dá)，而通過(guò)這樣的表達(dá)方式。可以有效的降低工作人員的工作負(fù)擔(dān)并提高整體編纂工作的效率。

技術(shù)人員的首要任務(wù)就是建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化，而建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)就是要統(tǒng)一設(shè)計(jì)圖紙的目錄。當(dāng)目錄得到統(tǒng)一后就可以根據(jù)目錄了解設(shè)計(jì)書(shū)的簡(jiǎn)要內(nèi)容，其內(nèi)容主要包括施工圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明，建筑為的名稱(chēng)及其電屏平面設(shè)計(jì)圖和電屏盤(pán)面設(shè)計(jì)圖，還有配電屏接線(xiàn)圖，接地平面布置圖，照明平面布置圖，電纜敷設(shè)圖，動(dòng)力箱接線(xiàn)圖以及動(dòng)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(shè)計(jì)要求具體簡(jiǎn)易

在進(jìn)行變電站的設(shè)計(jì)過(guò)程中除了要做到表格的統(tǒng)一，還要盡力達(dá)到圖紙計(jì)算的簡(jiǎn)易，并將要求具體化。首先就要對(duì)配電屏接線(xiàn)圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括配電屏的外形、斷路器的型號(hào)及相應(yīng)規(guī)格，最重要的是還要確定回路能承受的最大負(fù)荷量、需要使用的電纜規(guī)格及型號(hào)、所需的穿管規(guī)格以及相應(yīng)的型號(hào)信息等，明確好規(guī)定、回路以及箱規(guī)的編號(hào)后通過(guò)表格等形式填寫(xiě)相應(yīng)的數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算。

接下來(lái)就要對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的護(hù)管進(jìn)行選擇，采用歸類(lèi)法對(duì)護(hù)管的用途進(jìn)行分類(lèi)歸納，導(dǎo)線(xiàn)護(hù)管的選擇要根據(jù)護(hù)管的性質(zhì)以及用途，在采購(gòu)時(shí)要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)[3]。

斷路器的選擇要根據(jù)其具體的使用來(lái)決定。低壓斷路器的設(shè)計(jì)是建筑電氣化設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，而斷路器的設(shè)計(jì)與選擇關(guān)系到整體電路的安全性問(wèn)題，斷路器的主要作用是對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)，防止由于線(xiàn)路問(wèn)題對(duì)整體造成損害。在實(shí)際的工程施工中，可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化手段將符合，斷路器纜線(xiàn)以及穿管之間的關(guān)系及數(shù)據(jù)信息通過(guò)表格的方式展示出來(lái)。

接地平面設(shè)計(jì)圖的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于首先要明確敷設(shè)室內(nèi)接地線(xiàn)的房間以及接地?zé)徨冧\扁鋼規(guī)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(xiàn)的數(shù)量和規(guī)格，最后根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)列出相應(yīng)的表格方便對(duì)照[4]。

在進(jìn)行變電站的照明設(shè)計(jì)布置時(shí)要規(guī)定配置燈具的原則。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算以及測(cè)試找到需要的規(guī)格及數(shù)量，并通過(guò)圖紙列出照明功率及相應(yīng)密度，燈具的規(guī)格以及數(shù)量型號(hào)。

隨著變電站消防要求等級(jí)的提高，確保再出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)短路線(xiàn)能夠正確反應(yīng)，就需要對(duì)其靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)。如果電纜所需的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，那么接地故障靈敏度就很難滿(mǎn)足相應(yīng)需求，所以可以通過(guò)加大相導(dǎo)體以及保護(hù)接地導(dǎo)體截面的方式進(jìn)行應(yīng)對(duì)。一般電纜引發(fā)的火災(zāi)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(dǎo)致當(dāng)發(fā)生電路問(wèn)題時(shí)，電纜的保護(hù)裝置不能瞬時(shí)動(dòng)作，但是電弧局部溫度已經(jīng)過(guò)高到可以輕易引燃可燃物，就會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。而配電線(xiàn)路電弧性短路的原因多為接地故障，雷電過(guò)電壓、系統(tǒng)操作過(guò)電壓等均可能擊穿劣化電纜絕緣外皮造成接地故障。

在進(jìn)行電纜的鋪設(shè)時(shí)，要利用暖通及水工的相關(guān)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)圖，避免由于圖紙問(wèn)題造成電纜鋪設(shè)出現(xiàn)偏差，做好相關(guān)設(shè)備使用的電氣規(guī)劃，達(dá)到統(tǒng)一的效果。

1.3 變電站建筑電氣化在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果

變電站建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，可以達(dá)到百分百實(shí)現(xiàn)圖紙的設(shè)計(jì)效果，并且如今變電站圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的出圖率相較于傳統(tǒng)制圖提升了60%左右，而施工單位與相關(guān)部門(mén)根據(jù)統(tǒng)一的圖紙進(jìn)行變電站建設(shè)，提升了整體的工作效率。

2 換流站建筑電氣的設(shè)計(jì)方法

2.1 主（輔）控樓設(shè)計(jì)

直流換流站作為直流輸電的基礎(chǔ)還具備整流站以及逆變站的相關(guān)功能。高壓直流換流站作為直流換流站的一種是進(jìn)行電力運(yùn)營(yíng)的主要裝置之一，所以在建筑電氣化設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)高壓直流換流站進(jìn)行科學(xué)各界的設(shè)計(jì)對(duì)于維護(hù)整體電網(wǎng)安全及平穩(wěn)運(yùn)行有著重要作用。而換流站建成所需要建筑個(gè)體的相較于常規(guī)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(shí)用樓、繼電器小室、檢修備品庫(kù)、專(zhuān)用的品庫(kù)、車(chē)庫(kù)、必要的消防間以及綜合用水泵房等。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要針對(duì)不同的使用功能分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此換流站的建筑電氣化設(shè)計(jì)具有著獨(dú)特的特殊性以及復(fù)雜性[5]。而本文將主要針對(duì)主（輔）控樓動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和論述。主（輔）控樓在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，需要大量的動(dòng)力電纜，而在進(jìn)行主（輔）控樓動(dòng)的電纜敷設(shè)過(guò)程時(shí)，主要通道所使用的電纜穿管敷設(shè)的技術(shù)還不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要，而在實(shí)際的建筑電氣化設(shè)計(jì)工程施工中，電纜敷設(shè)通常會(huì)采用電纜橋架、支架、吊架、分類(lèi)、分層等方式。

2.2 閥廳設(shè)計(jì)

換流站建筑電氣的設(shè)計(jì)除了主（輔）控樓的設(shè)計(jì)外還要對(duì)閥廳進(jìn)行設(shè)計(jì)，閥廳的設(shè)計(jì)一般要求其高度要在20m之上，并且閥廳內(nèi)的設(shè)計(jì)要對(duì)內(nèi)部照明燈具的形式進(jìn)行相應(yīng)的選擇，閥廳建筑電氣化設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是選擇照明所使用的燈具。一般會(huì)選用帶有熔斷器保護(hù)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?shù)南路?，并根?jù)實(shí)際的建設(shè)布置情況，燈具之間的距離一般在7m以?xún)?nèi)。閥廳的纜線(xiàn)設(shè)置通?？梢圆捎秘Q井、穿管以及橋架相結(jié)合方式進(jìn)行鋪設(shè)[6]。

3 戶(hù)內(nèi)變電站建筑電氣化設(shè)計(jì)方法

3.1 戶(hù)內(nèi)變電站設(shè)計(jì)特點(diǎn)

戶(hù)內(nèi)變電站設(shè)計(jì)主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)。

（1）戶(hù)內(nèi)的變電站設(shè)計(jì)及布置一般排布較為緊湊，在進(jìn)行相關(guān)電纜通道的鋪設(shè)時(shí)主要采取埋設(shè)管道、豎井以及吊（支或橋）架的方式進(jìn)行組成安裝，戶(hù)內(nèi)變電站的纜線(xiàn)長(zhǎng)度相較敞開(kāi)式變電站來(lái)講比較短，但是戶(hù)內(nèi)變電站的開(kāi)關(guān)靈敏度校驗(yàn)相較于敞開(kāi)式的變電站更容易滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需要求。

（2）戶(hù)內(nèi)式變電站的電纜鋪設(shè)護(hù)管通常主要采用鋪設(shè)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(hù)內(nèi)式變電站的用電負(fù)荷一般會(huì)按區(qū)域進(jìn)行匯總，并統(tǒng)一由本地動(dòng)力箱共同提供，這就能夠有效的避免出現(xiàn)由于用電總負(fù)荷較大導(dǎo)致事故發(fā)生，這樣的鋪設(shè)方式便于統(tǒng)一動(dòng)力電纜以及斷路器的使用規(guī)格。

3.2 戶(hù)內(nèi)變電站設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在進(jìn)行戶(hù)內(nèi)變電站的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者需要注意以下兩個(gè)方面的問(wèn)題。

（1）戶(hù)內(nèi)式變電站的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照國(guó)家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于戶(hù)內(nèi)式變電站所使用的電柜大多布置在公用設(shè)備間，并且需要使用大截面的電纜，這些電纜通常會(huì)鋪設(shè)在公共設(shè)備間的下方，所以在設(shè)計(jì)時(shí)就要嚴(yán)格控制管理消防安全問(wèn)題，這就對(duì)需要科學(xué)合理電纜通道規(guī)劃并需要高規(guī)格的防火要求，防止出現(xiàn)由于鋪設(shè)不當(dāng)引發(fā)的安全事故[7]。

（2）戶(hù)內(nèi)變電站設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮全屋的地網(wǎng)布置，在開(kāi)始相關(guān)的鋪設(shè)工作后時(shí)，要與參加建筑土建施工時(shí)的電氣專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行聯(lián)系，共同合作確?？茖W(xué)順利完成電纜設(shè)備鋪設(shè)。

4 參考標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)因素

在進(jìn)行變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，除了需要注意設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與施工環(huán)節(jié)的問(wèn)題在，還要注意在施工中要規(guī)劃好施工所需要的依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)，如果所參照的標(biāo)準(zhǔn)不正確或者不合理就會(huì)對(duì)變電站的設(shè)計(jì)造成影響。

首先，《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51309—2018）第3.2.1.4.1條中對(duì)燈具使用的規(guī)定主要針對(duì)設(shè)置了消防控制室的建筑物，而對(duì)于就對(duì)于未設(shè)置消防控制室的變電站卻沒(méi)有給出有用的建議。

其次，在《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054—2011）第6.2.4條中就對(duì)斷路器進(jìn)行了相關(guān)的規(guī)定，在《220～1000kV變電站站用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5155—2016）附錄EE.0.1第3條中同樣對(duì)變電站建設(shè)中斷路器的安裝也提出了相關(guān)的規(guī)定，但是問(wèn)題在于兩者之間存在矛盾，二者對(duì)斷路器的使用存在沖突，所以在變電站建設(shè)過(guò)程中安裝斷路器時(shí)，負(fù)責(zé)的部門(mén)或者個(gè)人要做好法律法規(guī)的甄別和判斷，選擇適合施工建設(shè)的法律規(guī)定并執(zhí)行。

最后關(guān)于備用照明以及疏散照明的相關(guān)規(guī)定在《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51309—2018）以及《發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5390—2014）都有所提及，要注意兩者之間的關(guān)系[8]。

所以說(shuō)選擇恰當(dāng)?shù)姆煞ㄒ?guī)參照標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是保障施工順利進(jìn)行的重要條件。

5 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，施工圖在設(shè)計(jì)階段就需要采取建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方式，這樣不僅可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)圖紙的質(zhì)量要求還可以提升設(shè)計(jì)人員的工作效率。除此之外，變電站建筑電氣化的設(shè)計(jì)方式符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)變電站的使用需要，這種變電站建設(shè)方式已經(jīng)并獲得了不錯(cuò)的成果，在設(shè)計(jì)建筑電氣化的變電站時(shí)首先要對(duì)建設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，并對(duì)已知的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類(lèi)羅列出具體的表格。實(shí)際的設(shè)計(jì)施工就可以根據(jù)表格來(lái)進(jìn)行。還可以在以往的變電站設(shè)計(jì)建造的基礎(chǔ)上，將建造所需的遵守的規(guī)定進(jìn)行簡(jiǎn)化和歸類(lèi)，這樣在建筑施工時(shí)就一目了然，便利化的建筑電氣化設(shè)計(jì)是施工高效以及正確的保障。變電站的建造設(shè)計(jì)有許多環(huán)節(jié)，而建筑電氣化設(shè)計(jì)更要嚴(yán)格按國(guó)家的法律法規(guī)來(lái)執(zhí)行。變電站建設(shè)與設(shè)計(jì)所需要涉及很多學(xué)科的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)內(nèi)容也非常繁重。而且變電站在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)采用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都存在不確定的因素，這都是需要商榷的內(nèi)容?？傮w而言變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)變電站設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，并且進(jìn)行創(chuàng)新，為變電站設(shè)計(jì)提供了新思路。