20kV变配电房设计探讨

张　健　（安徽华盛国际建筑设计工程咨询有限公司，安徽 合肥 230001）



20kV变配电房设计探讨

张健（安徽华盛国际建筑设计工程咨询有限公司，安徽 合肥 230001）

文章针对20kV变配电房的设计做了一些探讨，仅供同行参考。

20kV；设备参数；配电房尺寸

0　前言

由于城市化的迅速发展、电力的需求快速增加、负荷密度也越来越集中，不断涌现的城市大型金融、商贸、办公和住宅等各类综合体，使得负荷发展迅速。10kV配电系统逐渐出现了容量小、损耗大等不足，“高不成，低不就”的局限性日趋突出。近几年很多城市集中出现了一批大型高层及超高层建筑群，其总用电负荷集中而且较大，如果采用10kV则一般都需要4回路以上，采用20kV供电一般2回路即可满足要求，减少了供电部门的外线规划，进一步提升地区电网供电能力，减少配电网损耗，降低综合供电成本，缩小配电房占用的空间、土地和环境资源，同时也符合现代节约型社会的发展要求。

1　变配电房位置的选择

变配电房是建筑供电的核心，因此位置选择尤为重要，主要有以下几点。

①接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备运输方便；

②不应设在有剧烈振动或高温的场所；

③不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；

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；

⑤不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；

⑥变配电房为独立建筑时，不应设在地势低洼和可能积水的场所。 对于这一条，容易被建设单位忽略。笔者在这里要强调的是当地面空间不够需将配电房设置于地下时，不宜设置在最底层，若果设在最底层则必须有其余功能房间同设，因为如将配电房作为一个独立建筑设于地下，则当有雨水进入时仅靠设置的排水泵是不能快速排水的，极易造成配电房进水，如设置在地下车库内，则配电房能够抬高地坪来解决此问题，地坪的抬高高度以高出地下车库地面30cm为宜。

当变配电房设于地下室时，除了考虑地面标高的问题外，还应考虑变配电房内的通风。笔者在设计一些变配电房时看到，原土建设计单位在地下车库预留的变配电房经常漏掉机械送排风系统，变配电设备在工作时肯定会发出热量，尤以夏季为重。所以规范中规定地下变配电房的夏季排风温度不宜高于45℃。这一点应引起配电设计人员的重视，并对暖通专业提出相应要求。

2　变配电房主接线的选择

变配电房的主接线，应根据该变配电房在工程中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便及节约投资等要求。正常情况下，对于需要设置20kV变配电房的工程，其本身容量较大，要求也较高。因此一般至少都为双电源进线，对于此类工程，建议使用单母线分段接线，尽量使双电源同时使用，互为备用。

3　变压器台数的选择

变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择，尽量装设偶数太变压器，以使变压器方便两两联络。装有2台及以上变压器的变配电房，当其中任一台变压器断开时，其余变压器的容量应满足一级负荷及二级负荷的用电。

多层或高层主体建筑内变配电房，宜选用不燃或难燃型变压器。

4　配电房主要设备的参数选择

因20kV配电房同10kV配电房内设备和元件在20kV断路器、高压开关柜和变压器方面差别较大，下面主要介绍20kV断路器和开关柜的选择。

4.120kVSF6或真空断路器，配弹簧机构

额定电压：24kV

额定频率：50Hz

额定电流：630A/1250A/2500A/3150A

额定短路开断电流（有效值）：25/31.5kA

额定关合电流（峰值）：63/80kA

额定热稳定电流（4s，有效值）：25/31.5kA

额定动稳定电流（峰值）：63/80kA

开断和操作次数：额定短路电流开断次数：30次（31.5kA及以上为20次）；额定电流开断次数：10000次；连续机械操作次数：10000次。

4.2控制要求

①分、合闸线圈电流：1～3A。

②所有控制装置，包括分闸、合闸线圈，均应能在直流电压220V下安全工作。合闸线圈在直流额定电压的85%～110%范围内正确动作，实现合闸。分闸线圈在其额定电压的65%～110%范围内正确动作，实现分闸，在电源电压低于30%时，不应动作。

4.320kV户内交流金属封闭开关柜

20kV开关设备2500A及以下产品柜体宽度为1000mm，3150A及以上可以为1200mm宽。

额定电压：24kV

额定频率：50Hz

额定电流：630A/1250A/2500A/3150A

主母线：1600A/2000A/2500A/3150A

柜体及开关设备的绝缘水平：

①工频耐压（1min，有效值）

对地50（65）kV

断口间 64（79）kV

②雷电冲击耐压（1.2/50μ s，峰值）

对地95（125）kV

断口间110（145）kV

③外绝缘爬电比距

纯瓷绝缘≥18mm/kV

有机绝缘≥20mm/kV

④空气净距

相对地 180mm/不满足时采用复合绝缘

相间180mm/不满足时采用复合绝缘

采用复合绝缘时，高压导体与该绝缘板间应保持不小于60mm的空气间隙。

4.4联锁

①各柜均应具有五防功能，防误装置应安全、简单、可靠、操作灵活，对分段柜、隔离柜等不能采用机械闭锁时，可采用电气闭锁。

②高压开关柜线路侧安装感应式高压带电显示器。该装置在65%额定相电压时应正常发光，并强制闭锁下门，外接闭锁电源：AC220V，50Hz；高压带电显示装置的二次回路故障时，强制性闭锁元件不应解锁。

5　配电房尺寸注意事项

20kV配电设备不仅在电气参数上同10kV设备有区别，外形尺寸也有不小差别。因此对配电房的尺寸要求也同10kV配电房有所出入。现在很多地方的变配电房是后期设计，这就要求设计人员在做单体设计时就需要同当地供电部门联系，确定该工程是20kV供电还是10kV供电，如为20kV供电，则常规预留配电房的尺寸偏小就无法满足后期设计要求。举例来说，10kV中置柜的外形尺寸一般为800×1500 ×2300，如果两排高压柜面对面布置，根据规范要求，两排柜间距离应为双手车长度+0.9m，柜后通道按供电部门要求一般考虑1m的距离，不考虑柱子因数，则配电房高压室宽度至少需要700×2+900+1500× 2+2000=7300，20kV柜子一般尺寸为1000×1810× 2380，宽度多了310，深度多了200，因此配电房的长度和宽度都要加大。对于变压器来说也同样，宽度和深度都比10kV的要大，所需要的设备通道尺寸也更宽。因此在预留变配电房的尺寸时就要考虑到这些问题，不然会造成无法弥补的后果。

6　配电房在设计时易忽视的问题

①高、低压配电系统图与平面图不一致。表现为系统图与平面图中配电柜的排列顺序相反。看系统图时是面向柜的正面，将其从左至右排列为1、2、3……n；而在平面图上却是面向柜的背面，将其从左至右排列为1、2、、3……n，必然弄反了。要避免这一错误最好在系统图和平面图上都面向柜的正面从左至右按顺序排列。

②配电柜后通道的出口数量不满足规范要求。规定“配电装置长度大于6m时，其柜后通道应设2个出口，低压配电装置两个出口间的距离超过15m时，尚应增加出口。”这一条是为了当高压柜、低压柜内电气设备有突发性故障时，在屏后的巡视或维修人员能及时离开事故点。

③变配电房虽内设有沿墙敷设的接地扁钢，但未设置接地接线端子板或虽然设置但数量很少。为了方便试验和维修时临时接地，应当在每面墙上均设置不少于2处供临时接地用的接线端子板。

④如配电房设于地下室，在单体设计时就应将变配电房四周接地扁钢同地下室基础接地相连接，不然等后期单独设计配电房时就会出现扁钢无法同建筑接地极相连的情况。

7　结束语

本文针对20kV变配电房的设计及注意事项作了比较简单的讨论，具体设计时除参考相应的国家标准规范外，还需同时执行当地供电公司的标准规定，以上观点供同行商榷。

注：本文所采用的尺寸除特殊注明外均以mm为单位。

[1]GB50053-2013，20kV及以下变电所设计规范[S].

[2]JGJ16-2008，民用建筑电气设计规范[S].

TM641

A

1007-7359(2016)03-0240-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.087

张健（1979-），男，安徽合肥人，毕业于南京工业大学，学士，工程师。