變電站建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方法

孫 妍，宋立立

（北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100045）

0 引言

建筑電氣是指將建筑作為主要的設(shè)計主體，然后通過先進(jìn)的科技手段以及專業(yè)的電氣知識對建筑物進(jìn)行設(shè)計。其主要目的是建設(shè)出一個人性化的電力管理系統(tǒng)。由此可以得知，建筑電氣化設(shè)計是一門復(fù)雜的設(shè)計工程，在進(jìn)行設(shè)計時需要了解許多的科學(xué)知識。一般來說，建筑電氣設(shè)計通常是指對普通民居建筑物進(jìn)行電氣系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計，但是從另一角度來看，建筑電氣設(shè)計還包括工業(yè)建筑，構(gòu)造物以及城市道路等的電氣設(shè)計工程。傳統(tǒng)的建筑電氣設(shè)計僅僅包括普通的照明以及日常供電設(shè)計，而隨著社會的發(fā)展，居民的用電需求越來越多，也越來越多種多樣，所以如今的建筑電氣設(shè)計的深度及應(yīng)用的廣度也越來越多種多樣。其中，變電設(shè)計領(lǐng)域也有所涉及，而變電站建筑電氣設(shè)計的技術(shù)水平隨著越來越多標(biāo)準(zhǔn)的確立也得到了不斷地優(yōu)化和完善，而隨著我國一系列法律法規(guī)的確定與頒布，變電站設(shè)計的要求也越來越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計所能滿足的功能已經(jīng)達(dá)不到如今變電站設(shè)計所需的要求。不僅如此，還會對變電站的使用到來安全隱患[1]。所以現(xiàn)如今在進(jìn)行變電站設(shè)計時需要對變電站建筑電氣設(shè)計所能夠涉及的范圍進(jìn)行拓展，為了達(dá)到此目的，變電站設(shè)計人員要將建筑電氣設(shè)計的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化，極力滿足現(xiàn)如今對于變電站的應(yīng)用要求。

1 變電站建筑電氣化設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)

1.1 統(tǒng)一的圖紙目錄

在進(jìn)行變電站的設(shè)計過程中，由于建筑電氣設(shè)計是一門綜合性極高的學(xué)科，所以其設(shè)計的專業(yè)非常多，設(shè)計的內(nèi)容也是非常的龐大且復(fù)雜，所以在進(jìn)行設(shè)計的過程[2]中舊機(jī)器容易出現(xiàn)由于是設(shè)計中的細(xì)節(jié)問題產(chǎn)生紕漏。這就容易影響建成后的設(shè)計審核工作，設(shè)計的現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)也容易出現(xiàn)問題。在對變電站進(jìn)行設(shè)計施工時，一般的變電站所需的內(nèi)部電負(fù)荷類型基本相同，所以在確立設(shè)計原則時就很容易達(dá)成一致，就可以標(biāo)注化設(shè)計的原則引入設(shè)計工作中。進(jìn)行變電站設(shè)計的相關(guān)人員在對建筑電氣卷冊任務(wù)書進(jìn)行編撰時，就可以通過表格的形式對設(shè)計中的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示表達(dá)，而通過這樣的表達(dá)方式。可以有效的降低工作人員的工作負(fù)擔(dān)并提高整體編纂工作的效率。

技術(shù)人員的首要任務(wù)就是建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化，而建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)就是要統(tǒng)一設(shè)計圖紙的目錄。當(dāng)目錄得到統(tǒng)一后就可以根據(jù)目錄了解設(shè)計書的簡要內(nèi)容，其內(nèi)容主要包括施工圖的簡要說明，建筑為的名稱及其電屏平面設(shè)計圖和電屏盤面設(shè)計圖，還有配電屏接線圖，接地平面布置圖，照明平面布置圖，電纜敷設(shè)圖，動力箱接線圖以及動力箱原理及端子排圖，最后還要附上綜合材料使用表格。

1.2 設(shè)計要求具體簡易

在進(jìn)行變電站的設(shè)計過程中除了要做到表格的統(tǒng)一，還要盡力達(dá)到圖紙計算的簡易，并將要求具體化。首先就要對配電屏接線圖進(jìn)行設(shè)計，其設(shè)計的主要內(nèi)容包括配電屏的外形、斷路器的型號及相應(yīng)規(guī)格，最重要的是還要確定回路能承受的最大負(fù)荷量、需要使用的電纜規(guī)格及型號、所需的穿管規(guī)格以及相應(yīng)的型號信息等，明確好規(guī)定、回路以及箱規(guī)的編號后通過表格等形式填寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)及對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)公式進(jìn)行計算。

接下來就要對導(dǎo)線的護(hù)管進(jìn)行選擇，采用歸類法對護(hù)管的用途進(jìn)行分類歸納，導(dǎo)線護(hù)管的選擇要根據(jù)護(hù)管的性質(zhì)以及用途，在采購時要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)[3]。

斷路器的選擇要根據(jù)其具體的使用來決定。低壓斷路器的設(shè)計是建筑電氣化設(shè)計工作中的重要環(huán)節(jié)，而斷路器的設(shè)計與選擇關(guān)系到整體電路的安全性問題，斷路器的主要作用是對電路進(jìn)行保護(hù)，防止由于線路問題對整體造成損害。在實際的工程施工中，可以通過標(biāo)準(zhǔn)化手段將符合，斷路器纜線以及穿管之間的關(guān)系及數(shù)據(jù)信息通過表格的方式展示出來。

接地平面設(shè)計圖的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的關(guān)鍵在于首先要明確敷設(shè)室內(nèi)接地線的房間以及接地?zé)徨冧\扁鋼規(guī)格。除此之外還需要確定需要安裝接地端子的房間，做局部電位的房間以及每座建筑物接地引出線的數(shù)量和規(guī)格，最后根據(jù)各個數(shù)據(jù)列出相應(yīng)的表格方便對照[4]。

在進(jìn)行變電站的照明設(shè)計布置時要規(guī)定配置燈具的原則。經(jīng)過嚴(yán)格的計算以及測試找到需要的規(guī)格及數(shù)量，并通過圖紙列出照明功率及相應(yīng)密度，燈具的規(guī)格以及數(shù)量型號。

隨著變電站消防要求等級的提高，確保再出現(xiàn)問題時短路線能夠正確反應(yīng)，就需要對其靈敏度進(jìn)行校驗。如果電纜所需的長度較長，那么接地故障靈敏度就很難滿足相應(yīng)需求，所以可以通過加大相導(dǎo)體以及保護(hù)接地導(dǎo)體截面的方式進(jìn)行應(yīng)對。一般電纜引發(fā)的火災(zāi)的原因多為電纜電弧性短路，由于電弧性短路阻抗和電壓降都比金屬性短路大很多，這就導(dǎo)致當(dāng)發(fā)生電路問題時，電纜的保護(hù)裝置不能瞬時動作，但是電弧局部溫度已經(jīng)過高到可以輕易引燃可燃物，就會導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。而配電線路電弧性短路的原因多為接地故障，雷電過電壓、系統(tǒng)操作過電壓等均可能擊穿劣化電纜絕緣外皮造成接地故障。

在進(jìn)行電纜的鋪設(shè)時，要利用暖通及水工的相關(guān)專業(yè)設(shè)計圖，避免由于圖紙問題造成電纜鋪設(shè)出現(xiàn)偏差，做好相關(guān)設(shè)備使用的電氣規(guī)劃，達(dá)到統(tǒng)一的效果。

1.3 變電站建筑電氣化在實際工程中的應(yīng)用效果

變電站建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比，可以達(dá)到百分百實現(xiàn)圖紙的設(shè)計效果，并且如今變電站圖紙設(shè)計的出圖率相較于傳統(tǒng)制圖提升了60%左右，而施工單位與相關(guān)部門根據(jù)統(tǒng)一的圖紙進(jìn)行變電站建設(shè)，提升了整體的工作效率。

2 換流站建筑電氣的設(shè)計方法

2.1 主（輔）控樓設(shè)計

直流換流站作為直流輸電的基礎(chǔ)還具備整流站以及逆變站的相關(guān)功能。高壓直流換流站作為直流換流站的一種是進(jìn)行電力運營的主要裝置之一，所以在建筑電氣化設(shè)計時對高壓直流換流站進(jìn)行科學(xué)各界的設(shè)計對于維護(hù)整體電網(wǎng)安全及平穩(wěn)運行有著重要作用。而換流站建成所需要建筑個體的相較于常規(guī)的變電站要多很多，其最主要的建筑物包括閥廳、主（輔）樓、綜合實用樓、繼電器小室、檢修備品庫、專用的品庫、車庫、必要的消防間以及綜合用水泵房等。在進(jìn)行設(shè)計時要針對不同的使用功能分別進(jìn)行設(shè)計，因此換流站的建筑電氣化設(shè)計具有著獨特的特殊性以及復(fù)雜性[5]。而本文將主要針對主（輔）控樓動的設(shè)計進(jìn)行分析和論述。主（輔）控樓在設(shè)計施工過程中，需要大量的動力電纜，而在進(jìn)行主（輔）控樓動的電纜敷設(shè)過程時，主要通道所使用的電纜穿管敷設(shè)的技術(shù)還不能滿足設(shè)計的需要，而在實際的建筑電氣化設(shè)計工程施工中，電纜敷設(shè)通常會采用電纜橋架、支架、吊架、分類、分層等方式。

2.2 閥廳設(shè)計

換流站建筑電氣的設(shè)計除了主（輔）控樓的設(shè)計外還要對閥廳進(jìn)行設(shè)計，閥廳的設(shè)計一般要求其高度要在20m之上，并且閥廳內(nèi)的設(shè)計要對內(nèi)部照明燈具的形式進(jìn)行相應(yīng)的選擇，閥廳建筑電氣化設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)就是選擇照明所使用的燈具。一般會選用帶有熔斷器保護(hù)的LED泛光燈作為照明燈具，燈具的安裝支架一般威武建筑屋頂?shù)南路剑⒏鶕?jù)實際的建設(shè)布置情況，燈具之間的距離一般在7m以內(nèi)。閥廳的纜線設(shè)置通常可以采用豎井、穿管以及橋架相結(jié)合方式進(jìn)行鋪設(shè)[6]。

3 戶內(nèi)變電站建筑電氣化設(shè)計方法

3.1 戶內(nèi)變電站設(shè)計特點

戶內(nèi)變電站設(shè)計主要有以下兩個特點。

（1）戶內(nèi)的變電站設(shè)計及布置一般排布較為緊湊，在進(jìn)行相關(guān)電纜通道的鋪設(shè)時主要采取埋設(shè)管道、豎井以及吊（支或橋）架的方式進(jìn)行組成安裝，戶內(nèi)變電站的纜線長度相較敞開式變電站來講比較短，但是戶內(nèi)變電站的開關(guān)靈敏度校驗相較于敞開式的變電站更容易滿足設(shè)計所需要求。

（2）戶內(nèi)式變電站的電纜鋪設(shè)護(hù)管通常主要采用鋪設(shè)在建筑低層的方法，但是電纜埋管的管徑很容易受到建筑物的影響，戶內(nèi)式變電站的用電負(fù)荷一般會按區(qū)域進(jìn)行匯總，并統(tǒng)一由本地動力箱共同提供，這就能夠有效的避免出現(xiàn)由于用電總負(fù)荷較大導(dǎo)致事故發(fā)生，這樣的鋪設(shè)方式便于統(tǒng)一動力電纜以及斷路器的使用規(guī)格。

3.2 戶內(nèi)變電站設(shè)計注意事項

在進(jìn)行戶內(nèi)變電站的設(shè)計時，設(shè)計者需要注意以下兩個方面的問題。

（1）戶內(nèi)式變電站的設(shè)計要嚴(yán)格按照國家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，由于戶內(nèi)式變電站所使用的電柜大多布置在公用設(shè)備間，并且需要使用大截面的電纜，這些電纜通常會鋪設(shè)在公共設(shè)備間的下方，所以在設(shè)計時就要嚴(yán)格控制管理消防安全問題，這就對需要科學(xué)合理電纜通道規(guī)劃并需要高規(guī)格的防火要求，防止出現(xiàn)由于鋪設(shè)不當(dāng)引發(fā)的安全事故[7]。

（2）戶內(nèi)變電站設(shè)計時需要考慮全屋的地網(wǎng)布置，在開始相關(guān)的鋪設(shè)工作后時，要與參加建筑土建施工時的電氣專業(yè)人員進(jìn)行聯(lián)系，共同合作確保科學(xué)順利完成電纜設(shè)備鋪設(shè)。

4 參考標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)因素

在進(jìn)行變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計時，除了需要注意設(shè)計環(huán)節(jié)與施工環(huán)節(jié)的問題在，還要注意在施工中要規(guī)劃好施工所需要的依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)，如果所參照的標(biāo)準(zhǔn)不正確或者不合理就會對變電站的設(shè)計造成影響。

首先，《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51309—2018）第3.2.1.4.1條中對燈具使用的規(guī)定主要針對設(shè)置了消防控制室的建筑物，而對于就對于未設(shè)置消防控制室的變電站卻沒有給出有用的建議。

其次，在《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB 50054—2011）第6.2.4條中就對斷路器進(jìn)行了相關(guān)的規(guī)定，在《220～1000kV變電站站用電設(shè)計技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5155—2016）附錄EE.0.1第3條中同樣對變電站建設(shè)中斷路器的安裝也提出了相關(guān)的規(guī)定，但是問題在于兩者之間存在矛盾，二者對斷路器的使用存在沖突，所以在變電站建設(shè)過程中安裝斷路器時，負(fù)責(zé)的部門或者個人要做好法律法規(guī)的甄別和判斷，選擇適合施工建設(shè)的法律規(guī)定并執(zhí)行。

最后關(guān)于備用照明以及疏散照明的相關(guān)規(guī)定在《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51309—2018）以及《發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5390—2014）都有所提及，要注意兩者之間的關(guān)系[8]。

所以說選擇恰當(dāng)?shù)姆煞ㄒ?guī)參照標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的基礎(chǔ)，也是保障施工順利進(jìn)行的重要條件。

5 結(jié)語

在進(jìn)行變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計過程中，施工圖在設(shè)計階段就需要采取建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方式，這樣不僅可以滿足設(shè)計圖紙的質(zhì)量要求還可以提升設(shè)計人員的工作效率。除此之外，變電站建筑電氣化的設(shè)計方式符合當(dāng)今社會對變電站的使用需要，這種變電站建設(shè)方式已經(jīng)并獲得了不錯的成果，在設(shè)計建筑電氣化的變電站時首先要對建設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，并對已知的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類羅列出具體的表格。實際的設(shè)計施工就可以根據(jù)表格來進(jìn)行。還可以在以往的變電站設(shè)計建造的基礎(chǔ)上，將建造所需的遵守的規(guī)定進(jìn)行簡化和歸類，這樣在建筑施工時就一目了然，便利化的建筑電氣化設(shè)計是施工高效以及正確的保障。變電站的建造設(shè)計有許多環(huán)節(jié)，而建筑電氣化設(shè)計更要嚴(yán)格按國家的法律法規(guī)來執(zhí)行。變電站建設(shè)與設(shè)計所需要涉及很多學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域，其設(shè)計內(nèi)容也非常繁重。而且變電站在進(jìn)行設(shè)計時采用的國家標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都存在不確定的因素，這都是需要商榷的內(nèi)容。總體而言變電站建筑電氣化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計在傳統(tǒng)變電站設(shè)計的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，并且進(jìn)行創(chuàng)新，為變電站設(shè)計提供了新思路。