淺談10kV及以下變電所設計

江滿霞 羅純金

摘 要：在工程電氣專業設計中，變電所的設計是否合理、規范，不僅影響到設備運行和檢修，同時也可能影響整個電網安全運行。針對多年來在10kV及以下變電所設計中發現的一些問題，依據國家現行規范和標準進行簡要分析，并提出改進意見。

關鍵詞：變電所存在問題規范改進意見

一、設計中存在的問題

1.主變壓器容量，臺數及形式選擇

（1）變壓器容量偏小

（2）變壓器數量不夠

（3）變壓器形式不合理

2.接地系統描述錯誤

3.電氣設備選擇

（1）低壓斷路器分斷能力偏小

（2）電源進線安全性不合理

（3）電纜選擇不合理

4.變電所布置

（1）變電所位置不合理

（2）變電所安全出口不合理

（3）設備操作通道尺寸偏小

二、原因分析及解決方案

1.主變壓器容量，臺數及形式選擇

（1）主變壓器容量的選擇。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設兩臺及以上主變壓器。但在工程設計中，變壓器容量選擇偏小，其原因主要是設計時僅考慮兩臺變壓器各供1/2負荷。據GB50053-2013《20kV及以下變電所設計規范》中第3.3.2條規定：裝有兩臺及以上變壓器的變電所，當任意一臺變壓器斷開時，其余變壓器的容量應能滿足全部一級負荷及二級負荷的用電。所以變壓器容量的選擇除應滿足總負荷要求外，還應根據一、二級負荷容量較驗，否則當一、二級負荷容量所占比例較大時，變壓器容量選擇偏小，給運行和檢修帶來不便。

（2）變壓器數量的設置。在低壓配電室設計中，僅安裝一臺變壓器及一路電源進線，其主要原因是設計時僅根據用電負荷容量來考慮，覺得負荷容量不大，一臺變壓器足以滿足。據GB50052-2009《供配電系統設計規范》中第2.0.6條規定：二級負荷的供電系統，宜由兩回路線路供電。所以為了保證供電可靠性，變壓器數量的選擇除應滿足總負荷容量要求外，還應根據負荷性質是否含有一、二級負荷確定。

（3）變壓器形式的選擇。最近幾年，TN系統已普遍被采用，但在工程設計中，仍有選用Y，yn0結線組別的變壓器，其原因主要是不清楚D，yn11結線的優點。據GB50052-2009《供配電系統設計規范》中第6.0.7條規定：“在TN及TT系統接地型式的低壓電網中，宜選用D，yn11結線組別的三相變壓器作為配電變壓器”。因為D，yn11結線比Y，yn0結線的變壓器具有以下優點：1）有利于抑制高次諧波電流。2）有利于單位相接地短路故障的切除。3）能充分利用變壓器的設備能力。所以應優先選用D，yn11結線變壓器。

2、接地系統描述錯誤。工程設計時，在設計說明中把三相四線制的TN-S系統誤稱為三相五線制。其主要原因是對接地系統概念混淆不清。據GB50054-2011《低壓配電設計規范》第37頁“名詞解釋”中已明確指出，“三相四線制是帶電導體配電系統的型式之一，三相指L1、L2、L3三相，四線指通過正常工作電流的三根相線和一根N線，不包括不通過正常工作電流的PE線”。所以TN-S接地型式配電系統屬三相四線制。

3、電氣設備選擇

（1）低壓斷路器分斷能力偏小。目前斷路器已被廣泛用于作配電線路的短路保護和過載保護。在低壓配電室設計時，低壓柜較小電流的出線回路選用微型斷路器（如：C65N/H），其主要問題是沒有進行短路電流計算，僅按負荷額定電流值選用電器。據GB50054-2011《低壓配電設計規范》第2.1.1條規定：用于斷開短路電流的電器，應滿足短路條件下的通斷能力。低壓配電柜處短路電流值約為30KA～50KA（視系統短路容量、變壓器容量及位置而定，也許有不同值）。微型斷路器（C65N/H）的分斷能力僅分別為6kA、10kA，所以選擇斷路器應先計算其出口端的短路電流，低壓配電柜中不宜選用微型斷路器，改用短路分斷能力更高的塑殼斷路器。

（2）電源進線安全性不合理。工程設計時，電源從建筑外引入，此電源箱的進線開關僅采用普通斷路器，據GB50054-2011《低壓配電設計規范》第6.0.10條規定：由建筑物外引入的配電線路，應在室內靠近進線點便于操作的地方裝設隔離電器。由于市場產品的多樣性，不是所有的斷路器均具有隔離功能，所以工程設計時應在電源進線開關前加裝隔離電器，或表明此進線斷路器需具有隔離功能。

（3）電纜選擇不合理。

1）電纜選型。YJV型交聯聚乙烯電纜和VV型聚氯乙烯電纜，是工程建設中普遍選用的兩種動力電纜。YJV型交聯電纜與VV型電纜相比，雖然價格略貴（5～10%），但具有外徑小、重量輕、載流量大、壽命長等顯著優點，因此在工程設計中宜選用YJV型交聯聚乙烯電纜，在爆炸氣體性環境內采用橋架敷設時宜采用阻燃型電纜。

2）電纜截面選擇。電纜作為導體的一種，其截面選擇應滿足GB50217-2007《電力工程電纜設計規范》第3.7章要求。其中之一條為：電纜壓降需滿足要求。工程使用中，出現設備無法正常工作，其相當一部分原因是其電源電纜截面選擇時偏小導致電纜壓降過大，用電設備端電壓過低。所以電纜截面的選擇除了載流量要滿足計算電流要求外，還應按電壓損失進行校驗。

4、變電所布置

（1）變電所位置不合理。在工程設計中，變電所為多層建筑或其位于地下室時，配電室正上方為常積水區域（如：廁所），或變電所與常積水區域共用隔墻。據GB50053-2013《20kV及以下變電所設計規范》中第2.0.1條規定，其中一點要求是所址不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。此時應調整配電室或集水場所的位置，或讓土建專業在配電室與其上方集水場所間增加一層隔板，或在共用隔墻處增加一面墻。

（2）變電所安全出口不合理。工程設計時，配電柜后通道的出口數量不滿足規范要求。作為規范強制性條文，GB50053-2013《20kV及以下變電所設計規范》第4.2.6條規定“配電裝置長度大于6m時，其柜后通道應設兩個出口，低壓配電裝置兩個出口間的距離超過15m時，尚應增加出口。”這一條要強制執行的理由，是為了當高壓柜、低壓柜內電氣設備有突發性故障時，在柜后的巡視或維修人員能及時離開事故點。

（3）設備操作通道尺寸偏小。低壓配電柜前、柜后通道寬度不滿足規范要求。如柜后距墻為800mm或靠墻安裝，抽屜式低壓柜雙排面對面布置時僅相距1800mm.根據規范GB50053-2013《20kV及以下變電所設計規范》第4.2.9條規定，低壓配電室內成排布置配電屏的柜前、柜后的通道最小寬度為：其柜后通道，固定式和抽屜式均為1000mm；其柜前通道，抽屜式雙排面對面布置為2300mm。只有當建筑物墻面遇有柱類局部凸出時，凸出部分的通道寬度可減少200mm.

三、小結

綜上所述，在變配電所設計中還存在各種各樣的問題。為使我們的設計成果能更好的為項目服務，為項目增值，我們需掌握規范要求，不斷學習相關知識，進行設計工作總結，及時分析項目設計的經驗及教訓，實施持續改進。

參考文獻：

[1] GB50053-2013《20kV及以下變電所設計規范》

[2] GB50052-2009《供配電系統設計規范》

[3] GB50054-2011《低壓配電設計規范》

[4] GB50217-2007《電力工程電纜設計規范》

[5] GB50058-2014《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》