住宅小区变配电室的设计案例.doc

本文以某住宅小区变配电室的设计为例，从小区变配电室的选址、高低压电气设备选择、对各专业条件要求等几方面，结合有关现行国家规范以及本人的设计实践经验，对变配电室设计作一粗浅的分析和总结。提 纲1. 前言2. 工程概况3. 变配电室选址4. 变配电室内的电气设计5.变压器及高低压电器的选择6. 对土建设备的要求7. 结束语*前言 近几年来，国家及北京、上海等地区相继制定了一系列较为先进的住宅设计标准，如住宅设计规范GB50096-99(2003 年版)，北京供电局下发的关于城镇住宅电气设计实施一户一表的通知、居民住宅区入楼配电室设计细则等一系列相关规范及文件。这些规范和文件的颁布，推动了住宅电气设计的发展，同时也带来一系列值得我们思考的问题，如小区变配电室形式、所址的确定，供配电系统设计等。住宅小区变配电室是整个小区供配电系统的核心，不仅要考虑它的技术可行性，还要兼顾它的经济合理性。本文以唐山天元帝景住宅小区的变配电室设计为实例，总结了一些有关变配电室设计的常见问题，谈谈关于这方面的一些体会。工程概况唐山天元帝景住宅小区，总建筑面积约40万m2，是集多层住宅楼、高层住宅楼、配套商业、车库、会所、幼儿园等多种类型单体的综合性住宅小区。小区内共设置9 个变配电室和1 个10kV高压开闭站。共分二期建设，其中一期总建筑面积约22 万m2，共设5 个变配电室；二期总建筑面积约17 万m2 ，共设4 个变配电室。见表1 ：表1 唐山天元帝景住宅小区变配电室明细表变配电室的选址确定了居住区负荷并选定变压器后，需要确定变配电室的位置。首先要深入负荷中心；其次要符合供电半径的要求，同时还要协调与其他专业的关系，与小区总体规划相结合。在总平面上难以确定最佳站址，只能尽量去创造有利条件，满足电气供配电系统的功能。在唐山天元帝景住宅小区内，9 个变配电室中，7 个局管变配电室是利用小区的地下车库，另外2 个自管变配电室设在建筑的地下1 层靠外墙处。在实际设计中还要注意以下问题：1）接近负荷中心或大容量设备处，如小区换热站、泵房等。为保证电能质量，降低电压损耗，节约一次投资和常年运行费用，变配电室至低压用户进线处距离不宜大于200m。2）考虑到高、低压电缆进出线方便及通风采光等问题，变配电室应设于建筑物靠外墙侧，不得位于卫生间、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。3）电缆夹层底板不应低于同层建筑的底板，以避免形成积水区域。4）应避开建筑物的伸缩缝、沉降缝处；并应避免积水沿其他渠道淹渍变配电室的可能。变配电室内的电气设计1）变配电室内设专用照明配电箱，由本站低压柜提供2 路电源，末端互投。本箱专用，不向变配电室以外的负荷供电。2）变配电室内灯具不宜采用链吊式或软线吊装，应采用管吊，距地2.5m2.7m 安装。灯具安装位置应在梁间，避开变压器、高、低压配电柜及电缆桥架，且与高、低压配电柜的水平距离应大于0.5m。3）由于设在地下层的变配电室通风、散热条件较差，应预留12 个三相空调插座，供夏季室内制冷降温用。4）如果变电室值班室没有采暖条件，应预留电暖气专用插座。此插座应为独立回路，与其他插座分开设置。变压器及高、低压电器的选择1. 负荷计算电力负荷是供电设计的依据参数，其计算准确与否，对合理选择设备、安全可靠与经济运行均起到决定性作用。高层建筑的电力负荷计算基本上采用负荷密度法和需要系数法。在进行负荷计算时应注意，当单相负荷的总计算容量小于计算范围内三相对称负荷的总计算容量的15% 时，全部按三相对称负荷计算；当超过15% 时，以最大相负荷的3 倍作为等效三相负荷计算。另外，小区变压器容量的选择与该变电室所带的居民户数有很大关系，具体可参见全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇表2.2.4-3。2. 低压开关柜柜体选择与变压器容量的关系 选用低压配电柜柜体型号时，如GGD,GCK, GCS, MNS2 等，要注意柜体的额定电流值与相应的变压器容量是否匹配。可按表2 的经验值选型：表2 低压开关柜柜体与变压器容量关系表 由于低压出线回路较少，且变压器容量均在1000kVA 以下，因此低压开关柜均采用GGD型固定柜。该柜型与抽屉柜相比具有结构简单、价格便宜等优点；另外2 个会所的自管变配电室，由于低压出线较多，配电系统较复杂，因而采用GCK 型抽屉柜。3.低压配电柜的分类、基本特点 低压开关柜选型参见表3。变配电室的低压配电柜因为进线电流很大（几千安），变压器低压侧至低压配电柜一般采用封闭式母线或母线槽上进线方式安装；配电柜出线一般采用下出线方式。表 低压开关柜选型表4. 变配电室的接地 独立设置的变配电室，其10kV 侧经小电阻接地时，宜将变配电室的系统接地与保护接地分开设置，且相互距离不应小于10m。但建筑物内设置的变配电室已进行总等电位联结且共用接地装置时，其系统接地与保护接地无需分开设置。通常住宅小区楼内设置的变配电室属于第二种情况，即变配电室与建筑物共用接地装置，不必为变配电室另作室外接地极。 变配电室内总等电位联结端子箱(MEB)内，总等电位母排截面不应小于电力装置最大保护线截面。对于装设单台容量为2000kVA 及以下的变压器的变配电室，其总等电位母排可选用100mm10mm 扁铜导体。在变电室电气设计中，容易被设计人员和现场施工人员忽略的问题是：变压器中性点接地线规格的选取与变压器容量有直接关系，并不是将同一种规格的中性点接地线应用于所有容量的变压器。5.高压环网柜的应用范围与特点 对二级及以下负荷用户，采用环网和终端供电方案时，在满足高压10kV 电力系统技术条件下，宜优先选用环网负荷开关。比如住宅小区变电室（供电局管）多采用高压环网柜作为高压进线、 接、站内变压器保护用。 高压环网柜相比手车柜，具有柜体紧凑、结构简单、价格便宜等优点。采用负荷开关及熔断器组作为保护装置，手动分合，勿须另设直流操作电源。当变压器容量大于1250kVA 时，为了供配电系统更安全、可靠，中置式手车柜应采用继电保护。6. 无功补偿并联电容器支路中串联抑制谐波的电抗器 在工业和民用建筑电气设备中，大多数都是感性负载，这就造成了供电系统的运行功率因数小于1，使变压器和配电线路中有大量的无功电流损耗。为减少电网运行中的无功损耗，延长变压器的寿命，这就需要在配电系统中接入无功补偿并联电容器装置。另外，在电网中存在一定的背景谐波，而低压配电系统中，也由于非线性负载，如：变频空调、变频调速风机和水泵、调速电梯、软启动设备等的存在而产生一定的谐波电流，这些谐波电流会污染电网，对并联电容器产生一定的影响。在民用建筑电气设备中由于单相非线性负载较多，系统中的特征谐波主要为3 次及3 次以上的高次谐波。 当电容器的端电压为非正弦波时，会在电容介质中产生附加的有功损耗，就产生了额外发热，使电容器温度升高，加速电容器介质的老化；另外谐波电流在通过并联电容器时，会使其过负荷，甚至烧毁并联电容器。为了防止这些现象的发生，在无功补偿并联电容器支路中串联一组一定电抗率的电抗器，使该支路呈现感抗，因而有效的抑制了流向并联电容器中的谐波电流（注：并联电容器装置设计规范GB50227-2008 5.5.2 推荐：抑制3 次谐波的串联电抗器的电抗率为12%Xc）。对土建、设备专业的要求1. 对结构的要求 变配电室设计时，应向结构专业提供变压器、高低压开关柜的重量，以及变配电室的设备布置情况、楼板预留孔洞尺寸、设备基础预埋件位置。经过本次工程的设计，并参考了各设备厂家的资料后，可以总结出下表：表4 变配电室电器设备荷载2.电缆上进上出时对土建的要求 规范规定，室内配电装置距屋顶（ 梁除外）的净距，不小于0.8m ；距梁底部小于0.6m。若变配电室设在建筑的地下1 层，如果梁高按0.8m 计，开关柜及底部基础槽钢按2.4m计，上出线时开关柜顶部的桥架占用高度按0.6m 计，那么变配电室的层高应大于4.0m（2.4m+0.6m+0.8m）。 同时，配电柜上空不得有通风管道及照明灯具。高压采用环网柜时还应考虑到，此柜型只能下进线。若土建条件有限，不能设变配电室夹层，就要考虑将高压环网柜局部垫高，柜下设电缆沟。高压柜电缆沟：深1.5m, 宽1m ；低压柜电缆沟：深1.2m, 宽1.5m（ 包括柜下和柜后部分）；当设置电缆夹层时，净高不低于1.8m。3.进出户电缆竖井的设置 10kV 电源进线进入建筑物的位置应考虑室外土方量，不宜过深，通常为室外地坪下11.5m 的高度，建筑预留的进线管为68 根150mm 钢套管，同时预留12 根50mm 钢套管（自动化专用）。由于楼内变配电室多设在地下1 层，这就使得高、低压进出户电缆均由变配电室半空中翻下。为了保护人员安全，同时便于电缆维护，就要在电缆进出户处设置进线电缆竖井。 该竖井为电力专用竖井，必须设在建筑物内，进入变电室夹层。竖井内在考虑电力电缆垂直敷设的同时，还应满足电缆1.2m 的弯曲半径的要求。天元帝景住宅小区的9 个变配电室设计中，由于受土建条件所限，4# 变配电室的进线电缆竖井最为紧凑，高、低压合用，净宽为4.7m，净深为1.7m。经过与施工人员的密切配合，最终顺利的完成了电缆安装。通过与其他变配电室的比较，作者认为，在土建条件允许的情况下，电缆竖井的净深在2.0m 以上较好。这样有足够的检修距离，以利于今后更换电缆。4.设备的运输通道要求 变配电室位于地下1 层时，可利用地下公用通道（如地下车库）作为设备的运输通道。通道净高不应小于2.5m，宽度不小于2.0m，同时运输空间不应有设备管道及消防喷淋头等。如果设坡道，其坡度须小于12。变配电室运输门尺寸2.0m（宽）2.4m（高），适用于2500kVA 及以下变压器的运输。设备运输一般不采用吊装口方式，如受土建条件所限，必须采用时须与当地供电部门协商。通常规定如下：（1）吊装口须与变配电室贴邻，地面上建筑为公用场所；（2）吊装口尺寸不小于1.8m2.5m。（3）吊装口如在室外地面上，应高出地面0.5m 或做防雨小屋。（4）吊装口上方安装吊装用（吊钩）钢梁，并满足5t 荷载。结束语 近几年来，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，大功率家用电器的普及，住宅小区的建设方兴未艾，电气设计的思路、方法也不断推陈出新。这就对电气设计人员提出了更高的要求，为了给广大住户创造一个技术先进、安全可靠的良好的居住环境，笔者愿与各位同仁共同探讨。以上阐述的是当事人结合工程实践得出的一些个人观点和看法，限于水平，定有片面及不当之处，谨请回复交流。参考文献：1 中华人民共和国住房和城乡建设部. JGJ16-2008 民用建筑电气设计规范S. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.2 中华人民共和国机械工业部. GB50053-94 10kV 及以下变电所设计规范S. 北京: 中国计划出版社, 1994.3 中华人民共和国机械工业部. GB50052-2009 供配电系统设计规范S. 北京: 中国计划出版社, 2009.4 中华人民共和国机械工业部. GB50054-95 低压配电设计规范S. 北京: 中国计划出版社, 1995.5 中国电力企业联合会. GB50227-2008 并联电容器装置设计规范S. 北京: 中国计划出版社, 2009.6 中国机械工业联合会. GB50057-2010 建筑物防雷设计规范S. 北京: 中国计划出版社, 2011.7 住房和城乡建设部工程质量安全监管司, 中国建筑标准设计研究院. 2009JSCS-5 全国民用建筑工程设计技术措施电气M. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009.8 建设部工程质量安全监督与行业发展司. 全国民用建筑工程设计技术措施 节能专篇M. 中国建筑标准设计研究院，2007.9 吴磅. 谐波电流对无功补偿并联电容器的影响J. 电气工程应用, 2005(6):27-29