变配电所的电气设计详解

导读

           变配电所是电力网中的线路连接点，是用以变换电压、交换功率和汇集、分配电能的设施。 它主要由主变压器、配电装置及测量、控制系统等构成，是电网的重要组成部分和电能传输的重要环节，对保证电网安全、经济运行具有举足轻重的作用。 本期专题将对变配电所的电气设计进行详细介绍。

变配电所的任务

变配电所是供配电系统的核心，在供配电系统中占有特殊的重要地位。作为各类工厂和民用建筑电能供应的中心，变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务；配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。

变配电所的配电设备

变配电所主要由高压配电室、低压配电室、变压器室、电容器室、值班室等组成的。

变配电所布置的主要设备有：6（10）kV成套配电装置，配电变压器，低压配电装置，6（10）kV电容补偿装置，低电容补偿装置，直流电源设备，EPS或UPS电源装置，电动机软启动设备，电动机变频驱动设备，低压电动机群自动再启动装置，同步电动机的励磁装置，微机监控系统子站设备等。

大型装置（或联合装置）变配电所或区域性变电所可能还包括35kV配电装置和35/6.3（10.5）kV变压器。

变电所类型

根据变电所在系统中所处的地位分为枢纽变电所、中间变电所、终端变电所。根据变电所所在电力网的位置分为区域变电所、地方变电所。变电所还可分为户内式、户外式和组合式等三种基本类型。常见变电所有独立式、附设式、露天式、户内式、地下式、杆上式或高台式变电所。

（1）总降压变电所

总降压变电所通常是将35~110kV的电源电压降至6~10kV电压，再送至附近的车间变电所或某些6~10kV的高压用电设备。用户是否要设置总降压变电所，是由地区供电电源的电压等级和用户负荷的大小及分布情况而定的。一般来讲，大型用户和某些电源进线电压为35kV及以上的中型用户，设总降压变电所，中小型用户不设总降压变电所。

（2）车间变电 所

车间变电所按其变压器的安装位置不同，分为以下两类：

1）车间附设变电所。 附设变电所的一面墙或几面墙与车间的墙共用，变压器的大门朝车间外开，按变压器室位于车间的墙内或墙外，进一步又分为内附式和外附式。内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间外部，不占用车间面积，便于车间设备的布局，而且安全性也比内附式变电所要高一些。

2）车间内变电所。 变压器室位于车间内单独房间内。车间内变电所占用了车间内的面积，但它处于负荷中心，因而可以减少线路上的电能损耗和有色金属消耗量。由于设在车间内其安全性要差一些，故适用于负荷较大的多跨厂房内，在大型冶金企业中较多见。

（3）露天变电所

变压器安装在车间外面抬高的地面上，变压器上方没有任何遮蔽物的称为露天式变电所；变压器上方设有顶板或挑檐的，则称为半露天变电所。该类型比较简单经济，通风散热好，但安全可靠性较差。因此只要周围环境条件允许，无腐蚀性、爆炸性气体和粉尘，不靠近易燃易爆的厂房就可以采用，这种形式的变电所在小型用户中较为常见。

（4）独立变电所

独立变电所是相对车间附设变电所而言的，是指整个变电所设在与车间有一定距离的单独建筑物内。独立变电所建筑费用较高。设置独立变电所主要是因为相邻几个车间负荷大，将变电所建到某一车间不适宜；或者由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境，必须建立独立变电所；或者中小型企业负荷不太大，建立一个全厂独立变电所，向全厂各车间供电。

（5）杆上变电所

变压器装在室外的电杆上，称为杆上变电所。杆上变电所最为简单经济，一般用于容量在315kVA及以下的变压器，多用于生活区供电。

（6）地下变电所

整个变电所设置在地下，通风散热条件较差，湿度较大，但相对安全，且不影响美观。有些高层建筑、地下工程和矿井采用这种类型的变电所。

（7）楼上变电所

整个变电所设置在楼上，适用于高层，要求结构尽可能轻型、安全。其变压器通常采用干式变压器，不少采用成套变电所。

（8）移动式变电所

整个变电所装设在可移动的车上，适用于坑道作业及l临时施工现场的供电。

（9）成套变电所

成套变电所一般也称为箱式变电所，是由电器制造厂按一定接线方案成套制造、现场装配的变电所，安装或迁移比较方便。

车间变电所、独立变电所、地下变电所和楼上变电所，均属室内型(户内式)变电所。露天(半露天)变电所、杆上变电所，则属室外型(户外式)变电所。移动式变电所和成套变电所，则有室内和室外两种类型。

变配电所选址原则

根据10kV及以下变电所设计规范的规定，变配电所所址的选择应综合考虑以下因素：

1）尽量接近或深入负荷中心，以降低线路的电能损耗和有色金属的消耗量，提高电能质量。

2）进出线方便，尽量靠近电源侧，避免高压线路跨越其他设备和建筑物。

3）设备运输方便，特别是大型设备，如电力变压器、高低压开关柜的运输要方便。

4）不应设在有剧烈振动或高温的场所，不应设在多尘或有腐蚀性气体的场所，不应设在正常积水场所的正下方，且不宜和浴室、厕所或其他经常积水场所相邻，不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方。

5）高层建筑的变配电所，宜设置在地下层或首层。设在地下层时，宜选择在通风、散热条件较好的场所。

6）10kV配电所可与临近的10/0.38kV变电所合建为10/0.38kV变配电所。

7）在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变配电所，可设置在底层靠外墙部位，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。

8）不应妨碍工厂或车间的发展，并应适当考虑今后扩建的可能。

变配电所的设置要求

1）便于运行维护与检修。有人值班的变配电所，应设单独的值班室，值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通。昼夜值班的变配电所，宜设休息室，并有厕所和给水排水设施。变压器、高低压开关柜等电气装置要留有足够的安全净距离和操作维护通道 。

2）便于进出线。如果是高压架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。变压器低压出线电流较大，一般采用矩形裸母线，因此变压器的安装位置宜靠近低压配电室。低压配电宜位于出线侧。

3）保证运行安全。高低压配电室和电容器的门应朝值班室开，或朝外开。变电所采用双层布置时，变压器应设在底层。高压电容器组较多时应装设在单独的房间内。所有带电部分离墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有关规程的要求，以确保运行安全。变配电所应设置防止雨、雪和蛇鼠类小动物从采光窗(通风窗、门、电缆沟等)进入室内的设施。另外，变配电所还应考虑防火、通风等要求。

4）节约土地与建筑费用 。当干式变压器具有不低于IP2X的防护外壳时，就可和高低压配电装置设置在同一房间内，而三相油浸式变压器油量超过100kg时应装设在单独的变压器室内。现代高压开关柜和低压配电屏均为封闭外壳，防护等级不低于IP3X级，两者可以靠近布置。高压开关柜不多于6台时，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压柜与低压屏的间距不得小于2m。周围环境正常的变电所，可采用露天或半露天式，即变压器安装在户外。高压配电所应尽量与邻近的车间变电所合建  。

5）适应发展要求。高低压配电室内均应留有适当数量开关柜(屏)的备用位置。变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能 。

变配电所的建筑要求

建造变压器室时应考虑以下因素：

1）变压器的外廊与变压器室墙壁和门的净距离分别不小于0.6和0.8米；变压器室的大门尽可能避免朝西，以防日晒，使室内温度增高。

2）变压器室内地面应高室外地面0.6米，下面要做集中沟和挡油墙，以防热油扩散。变配电所的屋面要根据当地气候条件设置保温层或隔热层。屋面应有不小于5%的坡度和可靠的防水排水措施。

3）当配电装置的长度大于7米时，这种配电室就要设两个出口。出口应布置在配电装置的两端，当配电室在二楼时，其中的一个出口可通向室外楼梯的平台。窗户宜设置不能开启的采光窗，窗户下沿距室外地面的高度应不小于1.8米。

民用建筑变配电所设计要求

1）配变电所位置的选择，应符合下列要求： ① 宜接近用电负荷中心； ② 应方便进出线； ③ 应方便设备吊装运输； ④不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻； 装有可燃油电气设备的变配电室，不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁； ⑤当配变电所的正上方、正下方为住宅、客房、办公室等场所时，配变电所应作屏蔽处理。

2）安装可燃油油浸电力变压器总容量不超过1260kVA、单台容量不超过630kVA的变配电室可布置在建筑主体内首层或地下一层靠外墙部位，并应设直接对外的安全出口，变压器室的门应为甲级防火门； 外墙开口部位上方，应设置宽度不小于1m不燃烧体的防火挑檐。

3）可燃油油浸电力变压器室的耐火等级应为一级，高压配电室的耐火等级不应低于二级，低压配电室的耐火等级不应低于三级，屋顶承重构件的耐火等级不应低于二级。

4）不带可燃油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内。

5）高压配电室宜设不能开启的距室外地坪不低于1．80m的自然采光窗，低压配电室可设能开启的不临街的自然采光窗、

6）长度大于7m的配电室应在配电室的两端各设一个出口，长度大于60m时，应增加一个出口。

7）变压器室、配电室的进出口门应向外开启。

8）变压器室、配电室等应设置防雨雪和小动物从采光窗、通风窗、门、电缆沟等进入室内的设施。

9）变配电室的电缆夹层、电缆沟和电缆室应采取防水、排水措施。

10）变配电室不应有与其无关的管道和线路通过。

11）变配电室、控制室、楼层配电室宜做等电位联结。

12）变配电室重地应设与外界联络的通信接口、宜设出入口控制。

变配电所防火门的级别要求

1）设在高层建筑内的配变电所，应采用耐火极限不低于2h的隔墙、耐火极限不低于1．50h的楼板和甲级防火门与其他部位隔开。

2）可燃油油浸变压器室通向配电室或变压器室之间的门应为甲级防火门。

3）配变电所内部相通的门，宜为丙级的防火门。

4）配变电所直接通向室外的门，应为丙级防火门。

柴油发电机房的设计要求

1）柴油发电机房宜设有发电机间、控制及配电室、储油间、备件贮藏间等；设计时可根据具体情况对上述房间进行合并或增减。

2）发电机间应有两个出入口，其中一个出口的大小应满足运输机组的需要,否则应预留吊装孔。

3）发电机间与控制室或配电室之间的门和观察窗应采取防火措施，门开向发电机间。

4）柴油发电机组宜靠近一级负荷或变配电至设置。

5）柴油发电机房可布置在高层建筑裙房的首层或地下一层，并应符合下列要求： ① 柴油发电机房应采用耐火极限不低于2h或3h的隔墙和1．50h的楼板、甲级防火门与其他部位隔开； ② 柴油发电机房内应设置储油间，其总储存量不应超过8h的需要量，储油间应采用防火墙与发电机间隔开； 当必须在防火墙上开门时，应设置能自行关闭的甲级防火门； ③ 应设置火灾自动报警系统和自动灭火系统； ④ 柴油发电机房设置在地下一层时，至少应有一侧靠外墙，热风和排烟管道应伸出室外。

6）柴油发电机房进风口宜设在正对发电机端或发电机端两侧。

7）柴油发电机房应采取机组消声及机房隔声综合治理措施