变电站建筑电气标准化设计方法

孙 妍，宋立立

（北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045）

0 引言

建筑电气是指将建筑作为主要的设计主体，然后通过先进的科技手段以及专业的电气知识对建筑物进行设计。其主要目的是建设出一个人性化的电力管理系统。由此可以得知，建筑电气化设计是一门复杂的设计工程，在进行设计时需要了解许多的科学知识。一般来说，建筑电气设计通常是指对普通民居建筑物进行电气系统的相关设计，但是从另一角度来看，建筑电气设计还包括工业建筑，构造物以及城市道路等的电气设计工程。传统的建筑电气设计仅仅包括普通的照明以及日常供电设计，而随着社会的发展，居民的用电需求越来越多，也越来越多种多样，所以如今的建筑电气设计的深度及应用的广度也越来越多种多样。其中，变电设计领域也有所涉及，而变电站建筑电气设计的技术水平随着越来越多标准的确立也得到了不断地优化和完善，而随着我国一系列法律法规的确定与颁布，变电站设计的要求也越来越严格，传统的建筑设计所能满足的功能已经达不到如今变电站设计所需的要求。不仅如此，还会对变电站的使用到来安全隐患[1]。所以现如今在进行变电站设计时需要对变电站建筑电气设计所能够涉及的范围进行拓展，为了达到此目的，变电站设计人员要将建筑电气设计的内容标准化规范化，极力满足现如今对于变电站的应用要求。

1 变电站建筑电气化设计的标准

1.1 统一的图纸目录

在进行变电站的设计过程中，由于建筑电气设计是一门综合性极高的学科，所以其设计的专业非常多，设计的内容也是非常的庞大且复杂，所以在进行设计的过程[2]中旧机器容易出现由于是设计中的细节问题产生纰漏。这就容易影响建成后的设计审核工作，设计的现场施工环节也容易出现问题。在对变电站进行设计施工时，一般的变电站所需的内部电负荷类型基本相同，所以在确立设计原则时就很容易达成一致，就可以标注化设计的原则引入设计工作中。进行变电站设计的相关人员在对建筑电气卷册任务书进行编撰时，就可以通过表格的形式对设计中的数据进行展示表达，而通过这样的表达方式。可以有效的降低工作人员的工作负担并提高整体编纂工作的效率。

技术人员的首要任务就是建立统一的标准化，而建立统一标准化的基础就是要统一设计图纸的目录。当目录得到统一后就可以根据目录了解设计书的简要内容，其内容主要包括施工图的简要说明，建筑为的名称及其电屏平面设计图和电屏盘面设计图，还有配电屏接线图，接地平面布置图，照明平面布置图，电缆敷设图，动力箱接线图以及动力箱原理及端子排图，最后还要附上综合材料使用表格。

1.2 设计要求具体简易

在进行变电站的设计过程中除了要做到表格的统一，还要尽力达到图纸计算的简易，并将要求具体化。首先就要对配电屏接线图进行设计，其设计的主要内容包括配电屏的外形、断路器的型号及相应规格，最重要的是还要确定回路能承受的最大负荷量、需要使用的电缆规格及型号、所需的穿管规格以及相应的型号信息等，明确好规定、回路以及箱规的编号后通过表格等形式填写相应的数据及对应关系，并根据公式进行计算。

接下来就要对导线的护管进行选择，采用归类法对护管的用途进行分类归纳，导线护管的选择要根据护管的性质以及用途，在采购时要严格遵守相应的法律法规及标准[3]。

断路器的选择要根据其具体的使用来决定。低压断路器的设计是建筑电气化设计工作中的重要环节，而断路器的设计与选择关系到整体电路的安全性问题，断路器的主要作用是对电路进行保护，防止由于线路问题对整体造成损害。在实际的工程施工中，可以通过标准化手段将符合，断路器缆线以及穿管之间的关系及数据信息通过表格的方式展示出来。

接地平面设计图的标准化设计的关键在于首先要明确敷设室内接地线的房间以及接地热镀锌扁钢规格。除此之外还需要确定需要安装接地端子的房间，做局部电位的房间以及每座建筑物接地引出线的数量和规格，最后根据各个数据列出相应的表格方便对照[4]。

在进行变电站的照明设计布置时要规定配置灯具的原则。经过严格的计算以及测试找到需要的规格及数量，并通过图纸列出照明功率及相应密度，灯具的规格以及数量型号。

随着变电站消防要求等级的提高，确保再出现问题时短路线能够正确反应，就需要对其灵敏度进行校验。如果电缆所需的长度较长，那么接地故障灵敏度就很难满足相应需求，所以可以通过加大相导体以及保护接地导体截面的方式进行应对。一般电缆引发的火灾的原因多为电缆电弧性短路，由于电弧性短路阻抗和电压降都比金属性短路大很多，这就导致当发生电路问题时，电缆的保护装置不能瞬时动作，但是电弧局部温度已经过高到可以轻易引燃可燃物，就会导致火灾的发生。而配电线路电弧性短路的原因多为接地故障，雷电过电压、系统操作过电压等均可能击穿劣化电缆绝缘外皮造成接地故障。

在进行电缆的铺设时，要利用暖通及水工的相关专业设计图，避免由于图纸问题造成电缆铺设出现偏差，做好相关设备使用的电气规划，达到统一的效果。

1.3 变电站建筑电气化在实际工程中的应用效果

变电站建筑电气标准设计与传统的设计方法相比，可以达到百分百实现图纸的设计效果，并且如今变电站图纸设计的出图率相较于传统制图提升了60%左右，而施工单位与相关部门根据统一的图纸进行变电站建设，提升了整体的工作效率。

2 换流站建筑电气的设计方法

2.1 主（辅）控楼设计

直流换流站作为直流输电的基础还具备整流站以及逆变站的相关功能。高压直流换流站作为直流换流站的一种是进行电力运营的主要装置之一，所以在建筑电气化设计时对高压直流换流站进行科学各界的设计对于维护整体电网安全及平稳运行有着重要作用。而换流站建成所需要建筑个体的相较于常规的变电站要多很多，其最主要的建筑物包括阀厅、主（辅）楼、综合实用楼、继电器小室、检修备品库、专用的品库、车库、必要的消防间以及综合用水泵房等。在进行设计时要针对不同的使用功能分别进行设计，因此换流站的建筑电气化设计具有着独特的特殊性以及复杂性[5]。而本文将主要针对主（辅）控楼动的设计进行分析和论述。主（辅）控楼在设计施工过程中，需要大量的动力电缆，而在进行主（辅）控楼动的电缆敷设过程时，主要通道所使用的电缆穿管敷设的技术还不能满足设计的需要，而在实际的建筑电气化设计工程施工中，电缆敷设通常会采用电缆桥架、支架、吊架、分类、分层等方式。

2.2 阀厅设计

换流站建筑电气的设计除了主（辅）控楼的设计外还要对阀厅进行设计，阀厅的设计一般要求其高度要在20m之上，并且阀厅内的设计要对内部照明灯具的形式进行相应的选择，阀厅建筑电气化设计的一个重要环节就是选择照明所使用的灯具。一般会选用带有熔断器保护的LED泛光灯作为照明灯具，灯具的安装支架一般威武建筑屋顶的下方，并根据实际的建设布置情况，灯具之间的距离一般在7m以内。阀厅的缆线设置通常可以采用竖井、穿管以及桥架相结合方式进行铺设[6]。

3 户内变电站建筑电气化设计方法

3.1 户内变电站设计特点

户内变电站设计主要有以下两个特点。

（1）户内的变电站设计及布置一般排布较为紧凑，在进行相关电缆通道的铺设时主要采取埋设管道、竖井以及吊（支或桥）架的方式进行组成安装，户内变电站的缆线长度相较敞开式变电站来讲比较短，但是户内变电站的开关灵敏度校验相较于敞开式的变电站更容易满足设计所需要求。

（2）户内式变电站的电缆铺设护管通常主要采用铺设在建筑低层的方法，但是电缆埋管的管径很容易受到建筑物的影响，户内式变电站的用电负荷一般会按区域进行汇总，并统一由本地动力箱共同提供，这就能够有效的避免出现由于用电总负荷较大导致事故发生，这样的铺设方式便于统一动力电缆以及断路器的使用规格。

3.2 户内变电站设计注意事项

在进行户内变电站的设计时，设计者需要注意以下两个方面的问题。

（1）户内式变电站的设计要严格按照国家电网公司标准进行设计，由于户内式变电站所使用的电柜大多布置在公用设备间，并且需要使用大截面的电缆，这些电缆通常会铺设在公共设备间的下方，所以在设计时就要严格控制管理消防安全问题，这就对需要科学合理电缆通道规划并需要高规格的防火要求，防止出现由于铺设不当引发的安全事故[7]。

（2）户内变电站设计时需要考虑全屋的地网布置，在开始相关的铺设工作后时，要与参加建筑土建施工时的电气专业人员进行联系，共同合作确保科学顺利完成电缆设备铺设。

4 参考标准的相关因素

在进行变电站建筑电气化标准设计时，除了需要注意设计环节与施工环节的问题在，还要注意在施工中要规划好施工所需要的依据及标准，如果所参照的标准不正确或者不合理就会对变电站的设计造成影响。

首先，《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB 51309—2018）第3.2.1.4.1条中对灯具使用的规定主要针对设置了消防控制室的建筑物，而对于就对于未设置消防控制室的变电站却没有给出有用的建议。

其次，在《低压配电设计规范》（GB 50054—2011）第6.2.4条中就对断路器进行了相关的规定，在《220～1000kV变电站站用电设计技术规程》（DL/T 5155—2016）附录EE.0.1第3条中同样对变电站建设中断路器的安装也提出了相关的规定，但是问题在于两者之间存在矛盾，二者对断路器的使用存在冲突，所以在变电站建设过程中安装断路器时，负责的部门或者个人要做好法律法规的甄别和判断，选择适合施工建设的法律规定并执行。

最后关于备用照明以及疏散照明的相关规定在《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB 51309—2018）以及《发电厂和变电站照明设计技术规定》（DL/T 5390—2014）都有所提及，要注意两者之间的关系[8]。

所以说选择恰当的法律法规参照标准是进行变电站建筑电气化标准设计的基础，也是保障施工顺利进行的重要条件。

5 结语

在进行变电站建筑电气化标准设计过程中，施工图在设计阶段就需要采取建筑电气标准化设计方式，这样不仅可以满足设计图纸的质量要求还可以提升设计人员的工作效率。除此之外，变电站建筑电气化的设计方式符合当今社会对变电站的使用需要，这种变电站建设方式已经并获得了不错的成果，在设计建筑电气化的变电站时首先要对建设数据进行收集和分析，并对已知的数据进行归类罗列出具体的表格。实际的设计施工就可以根据表格来进行。还可以在以往的变电站设计建造的基础上，将建造所需的遵守的规定进行简化和归类，这样在建筑施工时就一目了然，便利化的建筑电气化设计是施工高效以及正确的保障。变电站的建造设计有许多环节，而建筑电气化设计更要严格按国家的法律法规来执行。变电站建设与设计所需要涉及很多学科的专业领域，其设计内容也非常繁重。而且变电站在进行设计时采用的国家标准以及行业标准都存在不确定的因素，这都是需要商榷的内容。总体而言变电站建筑电气化标准设计在传统变电站设计的基础上加以改进，并且进行创新，为变电站设计提供了新思路。