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1、智能建筑电气技术99 供配电 2012 年 4 月 第 6 卷 第 2 期 摘 要 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。 关键词 变配电室 高、 低压开关柜 变压器 接地 Abstract Combined with the relevant national regulations and the authors experience in design and practice, this paper takes the des
2、ign of distribution substation in a residential district for an example, it gives analysis and summary of distribution substation design from the aspects of site selection, high and low voltages electrical circuitry equipments, and the condition requirements of each profession. Keywords distribution
3、 substation, switchgears of high and low voltages, transformer, grounding 1 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
4、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。 2 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
5、电室明细表 一期 变压器容量 备注 二期 变压器容量 备注 1# 变配电室 21000kVA 局管 1# 变配电室 21000kVA 局管 2# 变配电室 21000kVA 局管 2# 变配电室 2800kVA 局管 3# 变配电室 21000kVA 局管 3# 变配电室 21000kVA 局管 4# 变配电室 21000kVA 局管 会所变配电室 2630kVA 自管 会所变配电室 21000kVA 自管 住宅小区变配电室设计的几点体会住宅小区变配电室设计的几点体会 王 健（北京海淀中京工程设计软件技术有限公司， 北京 100088） Experiences of Distribution
6、Substation Design in Residential Districts Wang Jian 100 ower Supply & DistributionP April 2012 Vol.6 No.2 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
7、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。 4 变配电室内的电气设计 1） 变
8、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。 5 变压器及高、低压电器的选择 5.1 负荷计
9、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。 5.2 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
10、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 分类 柜型 额定电压(V) 额定电流(A) 对应变压器容量(kVA) 抽屉式 GCS 380(660) 4000 1600 低压 GCK 380(220) 3150 1250 开关柜 MNS 690 交流 ； 750 直流 6300 2500 CHD8 660 7000 2500 固定式 GGD1 380 1000 315 低压 GGD2 380 1500 500 开关柜 GGD3 380 3150 1250
11、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。 5.3 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 表 低压开关柜选型表 内容 分类 特点 固定式 结构简单、 价格便宜， 但维修时容易影响其他回 路。 按开关 抽屉式 操作安全， 易于检修及维护， 更换故障开关容易， 可 安装方式 以缩短故障开关停电时间。 抽插
12、式 仅开关本身插拔， 其他配件固定。 组合式 小开关采用抽屉式， 大开关采用插拔式。 上进上出 电缆进出线都是由配电柜的上部引出。 上进下出 电缆进线由配电柜的上部引出， 出线由配电柜下 按进出线 部引出。 方式 下进上出 电缆进线由配电柜的下部引出， 出线由配电柜上 部引出。 下进下出 电缆进出线都是由配电柜的下部引出。 智能建筑电气技术101 供配电 2012 年 4 月 第 6 卷 第 2 期 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。 5.4 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
13、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
14、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。 5.5 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
15、用继 电保护。 5.6 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
16、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） 。 6 对土建、设备专业的要求 6.1 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 序号 项目 荷载 备注 1 高压
