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变配电所设计2011-05-06 18:16:52|分类：设计|举报|字号订阅14 变配电所设计建筑工程中的变配电所是指专门容纳电气装置的建筑物。从建筑物来看，配电室是容纳电源设备等动力源，装备有控制装置等生产核心设备的场所，从这个意义上说，配电室是重要的建筑物。本章主要讲述变配电所的设计。在建筑供电设计里，工程供电是最核心的问题，而变配电所的设计，变配电站的设计是建筑供电中最具有电气专业特色的部分，也是电气工程师所要掌握的最重要的内容。14.1变配电所规划型式14.1.1变配电室种类1.变配电室有不同的分类方法(1)按层数分类按层数分为平房和楼房。平房的优点是建设费用低，较重设备的设置、配线施工等都比较容易，缺点是占地面积大。楼房占地少，但建设费用高。一般是根据总面积与占地的关系决定楼层数。(2)按功能分类变电所：功能是变换电压、接受电能、分配电能。主要设备是变压器、高压配电柜、低压配电柜等。配电所：没有变压器，只有配电柜进行接受电能和分配电能的功能。开闭所：没有变压器，功能是接受高压电能和分配电能。(3)按构造分类单元式指将运输工具使用的集装箱、铝制房屋改装并在其中设置电气部件的单元式电气室。所装设的电气部件都是在工厂装配、配线并进行试验的，可以原封不动用车辆运输。安装施工时把单元整体放在基础上，找正后用螺栓固定紧即可。顶棚、墙壁要求是全天候形式，耐腐蚀、绝热性、气密性都好。该方式专门用作小型变电所的开关室，变压器另设。装配式变电所方式用于施工现场办公或者住宅小区。户外成套式变配电所价格低、工期短，但防尘、绝热性能差。可以在小规模而且对防火防水墙壁、美观要求不高的场所。2.配电室的选择层数是根据配电室所需要面积和占地面积所决定的。在决定配电室的尺寸时，要特别注意如果研究电气产品的尺寸及平面布置图，否则会出现电气设备容纳不下或房间利用率太低的问题。配电室方式取决于规模，中小规模的用装配式，建筑中对防尘或防热要求不严格时，用钢架式较多。把配电室作为建筑物的一部分。特别是对防热、防尘、隔音、防气体等对环境要求严格的场合，多采用钢筋混凝土方式或钢架钢筋混凝土方式。14.1.2设计的一般要求(1)从配电室的规划到完成，大致步骤如下：决定尺寸大小、构造；决定设置地点；决定详细构造；检验、承认建筑图纸；施工；完成建筑验收；配电室设备施工，如照明、空调、火灾报警等；最后验收。(2)变电所的设计应根据工程发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点、地区供电条件和环保节能的要求进行综合考虑确定设计方案。(3)确定配电室的大小及构造，首先要确定配电室的功能(变电用、开关站用、控制用、多功能)，其次决定设置场所。从经济性上考虑，设置场所希望在负荷中心。一般是在主要设备决定之后充分利用剩余的建筑空间，由此可得到大致的建筑设计图，但为了施工还需要详细的结构图，对该图要由电气工程师认可。建筑图完成之后就可施工，对大型配电室要经常检查。在混凝土基础上埋入接地极应看准时机施工。配电室的建筑部分完工后应会同验收，然后继续进行辅助工程施工直至最后完成。(4)为保证电气设设备的运行安全可靠，设计中所选用的产品一定要符合现行的国家或行业部门的产品标准。随着国家科学技术的不断发展和进步，电气设备和器材等电工产品变化很快，生产厂家很多，电气工程师要在保守和冒进之间进行选择。对设备选型，优先采用节能的成套设备和定型产品，是贯彻国家关于节约能源和保证设计质量的根本措施。因为生产厂通过本厂的先进设备和熟练工人的技术加工和装配，以及良好的测试条件，能保证成套设备的质量，所以选用成套设备和定型产品一般是经济合理的。(5)变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定。对于负荷较大的建筑物，宜附设变电所或半露天变电所；但负荷分散的建筑群宜设组合式成套变电站；而高层或大型民用建筑内，宜设室内变电所或组合式成套变电站；负荷小而分散的大中城市的居民区，宜设独立变电所；环境允许的中小城镇居民区，当变压器容量在315kVA及以下时，宜设杆上式或高台式变电所。14.1.3位置选择1.变电室的设置地点应考虑以下因素(1)应接近负荷中心，配电距离越短，电力损失和电压降越小，施工费、资材费越省。(2)供电距离短、供电容易。当已有的建筑物或者埋地物件对施工造成障碍时，应综合考虑供电路线，研究确定配电室的位置。(3)周围环境好。不应设置在灰尘多的地方、高温潮湿的地方、振动大的机器旁边、设备周围盐害严重或有可能遭到潮水淹及的地方。但在不可避免时，应采用适当措施。另外不能设置在可燃性、腐蚀性气体可能发生和滞留的地方。配电室应避免设在0、1、2类场所，否则电气产品应是防爆结构的，或者进行防爆施工。此类地方设置的配电室从地面到一楼楼面的高度宜在600mm以上。户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。配电所宜设辅助生产用房。(4)设备进出容易。在设备的更新、增加、修理时，车辆应容易出入。(5)容易扩建。考虑到将来负荷设备的增加、能力的提高，设置场所应留有扩建的可能性。(6)应尽量避免设置在地基较差的地方，不能避免时，需要改良地基或打桩施工。另外，配电室设置的位置应对其邻接地无影响，对将来的发展没有影响。(7)变电所不应设在爆炸危险场所以内，不宜与有火灾危险场所毗连，否则应注意防爆和防火。2.配变电所环境的要求(1)配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所。配变电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下室时，不宜设在最底层。当地下仅有一层时，应采用适当抬高该所地面等防水措施。并应避免洪水或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性。(2)装有可燃性油浸变压器的变配所，不应设在耐火等级为三、四级的建筑中。无特殊防火要求的多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配电所，可设置在首层靠阴部位，但不应设在人员密集场所的上方、下方、贴邻或疏散出口的两旁。高层建筑的配变电所，宜设置在地下层或首层，设在地下室不宜用可燃油式变压器。当建筑物高度超过100m时，也可在高层区的避难层或设备层内设置变电所。一类高、低层主体建筑内，严禁设置装有可燃性油的电气设备的配变电所。二类高、低层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的配变电所，如受条件限制亦可采用难燃油变压器，并应设在首层靠外墙部位或地下室，且不应设在人员密集场所的上下方、贴邻或出口的两旁，并应采取相应的防火和排油措施。大、中城市除居住小区的杆上变压器变电所，民用建筑中不宜采用露天或半露天的变电所，如确因需要设置时，宜选用带防护外壳成套变电所。(3)变电所地址的选择要节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地，对于大型商业建筑通常不占用首层(黄金层)；与城乡规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出；交通运输方便；周围环境宜无明显污秽；具有适宜的地质、地形和地貌条件，例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生泥石流的场所。所址宜避免在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点；所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则应有可靠的防洪措施；应考虑水源条件；应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。(4)变电所的总平面布置应紧凑合理。变电所宜设置不低于2.2m高的实体围墙。变电所内为满足消防要求的主要道路宽度，应为3.5m。主要设备运输道路的宽度可根据运输要求确定，并应具备回车条件。(5)变电所的场地设计坡度，应根据设备布置、土质条件、排水方式和道路纵坡确定，宜为0.52，最小不应小于0.3，局部最大坡度不宜大于6。当利用路边明沟排水时，道路及明沟的纵向坡度最小不宜小于0.5，局部困难地段不应小于0.3；最大不宜大于3，局部困难地段不应大于6。电缆沟及其他类似沟道的沟底纵坡，不宜小于0.5。(6)变电所内的建筑物标高、基础埋深、路基和管线埋深，应相互配合；建筑物内地面标高，宜高出屋外地面0.3m；屋外电缆沟壁，宜高出地面0.1m。各种地下管线之间和地下管线与建筑物、构筑物、道路之间的最小净距，应满足安全、检修安装及工艺的要求。变电所所区场地宜进行绿化。绿化宜分期、分批进行，其规划应与周围环境相适应并严防绿化物影响电气的安全运行。(7)北京地区10kV高压设备的绝缘水平应满足：工频耐压35kV(5min)、冲击试验电压75kV；低压(380/220V)配电装置绝缘试验电压3kV(5min)。民用建筑的主体建筑物内，不宜设置装有可燃油浸变压器以及有可燃油的高压电容器和多油断路器。变压器室、电容器室不应向西设置，确有困难应采必要措施，如加装遮阳挑檐、机械通风及种树等。变电室设在建筑物内时，其位置不应设在厨房、厕所、浴室、水池等潮湿场所的下边，或与有剧烈振动设备的房间附近，同时不允许有与变电室无关的非电气管道穿过电气设备房间。(8)变电室的电缆沟、隧道或电缆夹层应设有防排水设施。设在地下室的变电室，应装设通风排热设备。采用六氟化硫的配电装置和变压器房间应设有底部排风口。高压两路电源供电时宜采用两路电源同时运行互为备用的接线方式。高压三路电源供电时宜采用两用一备的接线方式。高压10kV采用一路电源且为单台变压器(容量在500kVA及以下)供电时，可将电源进线保护开关兼作变压器保护之用。变电室的高压及低压母线，宜采用单母线或单母线分段的接线方式。(9)单层专用室内变电所应设计在与其他建筑物有一定的防火距离，窗户不要朝阳，以免阳光暴晒影响变压器散热。3.多层建筑物的变电所多层建筑指九层及九层以下的住宅，其中包括底层设置商业服务网点的住宅和建筑高度不超过24m的其他民用建筑，以及建筑高度超过24m的单层公共建筑。从安全方面考虑：高层建筑人员多，造价高，一旦发生火灾，造成的危害和损失严重。根据运行故障统计，油断路器造成爆炸或火灾都有记录，因此高层主体建筑内的变压器和高压断路应采用具有非燃性能的，如干式或六氟化硫变压器、真空或六氟断路器。14.1.4结构布置目前10kV变电所多采用户内式结构。户内式变电所主要由高压配电室、变压器室、低压配电室、维修设备间，此外高压电容器较多时还设有高压电容器室，有人值班的变电所还要设有值班室。(1)运行可靠性配电装置的可靠性除了与设备选择和使用有关外与设备的安装布置有密切的关系。因此总体布置中必须考虑合理的带电体之间的安全距离、接地完善、隔离封闭(如成套配电装置)、防止灰尘及有害气体及小动物侵入等措施，以提高配电装置的可靠性。(2)维护可能性具备维护、检修的客观条件是安全可靠供电的环境保证，在布置上必须设有运行通道、检修通道，并保证其最小的宽度。(3)安全性总体布置必须保证运行人员的人身安全和防火要求，为此，除在组织上加强教育、技术培训和建全岗位责任制外，在技术上必须采取保证措施：对载流体，如母排，应设遮拦、护拦等进行隔离或将其布置在人不易接触并有一定安全距离的地方。(4)经济性在保证上述要求前提下，在布置中应尽量节省器材和占地面积及工程量，以降低造价。应为变电所的发展可能留有余地。变电所一般均设计成单层建筑物，只有在用地面积受到限制或布置有特殊要求时方可采用多层建筑物，但配电所不宜超过两层。(5)高压配电室户内高压配电室的安全净距是指带电体之间或带电体至地在空间所允许的最小距离。设计中需考虑意外情况而给一定裕度。设置防火隔离板或有门洞的隔墙是为了避免当一段母线或配电柜发生故障时，影响另一段母线向一级负荷供电。向同一级负荷供电的两回电缆不应通过同一电缆沟，是为了避免当一电缆沟内的电缆发生故障或火灾时，影响另一回路电缆运行。在电缆通道安排实在有困难时，沟内的两路电缆全部采用绝缘和护套均为阻燃性电缆，如氧化镁绝缘电缆。为了防止当电缆短路放炮时可能发生的相互影响，向一级负荷供电的两路电缆应保持大于40mm的距离，并分别置于电缆沟二侧支架上。为减少变压器台数，单台变压器容量一般都大于1000kVA。为限制低压侧的短路电流，正常时变压器解裂运行，中间设联络开关。照明动力宜分开设置变压器，若动力变压器容量太小时可不独立设置，而在低压侧对动力负荷分类计费。14.1.5设备计算1.负荷计算的内容和目的(1)计算负荷也称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内的实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。(2)尖峰电流指单台或多台的用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取起动电流的周期分量，用来计算电压的损失，电压波动，选择电器，保护元件等。在效验瞬动元件时，还应考虑起动电流的周期分量。(3)平均负荷为某一时间内用电设备所消耗的电能与该时间之比。一般选择有代表性的一昼夜内电能消耗最多的一个班(即最大负荷)的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷、电能消耗量和无功补偿装置。2负荷计算的方法(1)需要系数法需要系数法是把设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。当用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小，不适合低压配电线路的计算，而用于计算变配电所的负荷。(2)二项式法二项式法指的是计算负荷包括用电设备组的平均功率，同时考虑数台大功率设备工作对负荷影响的附加功率。这种方法也比较简单，但计算结果偏大，一般用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。(3)利用系数法是:采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数对和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出的计算负荷。该方法准确，但复杂，不常用