变、配电所电气设计常见疑难问题解析

变、配电所电气设计常见疑难问题解析陈文良1.“10kv以下变电所设计规范”GB50053-94第3.3.3条，变电所中单台变压器（低压为0.4kv）的容量不宜大于1250kvA。现在是否有新的规定？解析：修订“征求意见稿”已改为1600kvA。但应注意：当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器，但低于保护设备的开料容量应满足系统短路容量所要求。2.《民用建筑设计通则》GB50352-2005第8.3.1.1条之4款规定，变配电所“不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻”。如何理解和执行？解析：①首先应尽量按上述规范要求而进行变配电所的选址。②在确认建筑专业必须把变配电所设置在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方时，则可采取隔板来处理。该隔板应按楼板要求而设计，并应采取可靠的防水、排水措施。③当变配电所与上述场所贴邻时，墙的两面都应防水处理或采用双墙设计；当与水池贴邻时，必须做双墙设计并采取可靠防水措施。3.《民用建筑设计通则》GB50352-2005第8.3.1.1条之5款规定，“当配变电所的正上方、正下方为住宅、客房、办公室等场所时，配变电所应作屏蔽处理。”如何理解和执行？解析：参考《办公室建筑设计规范》JGJ67-2006第4.5.3条：“产生噪声和振动的设备机房应采取消声、隔声和减振等措施，并不宜毗邻办公用房和会议室，也不宜布置在办公用房和会议室的正上方”；此外，深圳市供电局“深供电市[2006]29号文”第6.4.6.5条亦规定：“公用变压器房和综合房不得邻近住宅单元。”故配变电所应尽量避免设于住宅、客房或办公室的正上方或正下方。4.是不是所有工程（有变电所的）都要设置高压计量柜？共建中变配电所的高压环网单元能否和高压计量柜共室布置？解析：根据深圳市供电局要求，除住宅专用变压器外，由高压供电的变配电所一般应设置高压计量柜，且高压计量柜宜与用户高压配电柜同室布置。但具体工程应以供电部门审批要求为准。解析：①高压环网柜下部可采用电缆沟，或基础升高架，或二者之组合但无论哪种方式，都须保证高压柜柜下空间（高度）要满足高压电缆敷设的弯曲半径要求（比如对于深圳地区较常见的YJV29-8.7/15kv–3*300m㎡电缆而言，其敷设时弯曲半径不应小于800mm）②当确因场地条件限制而高压环网柜下部不设电缆时，可采用环网柜厂家提供或由施工方自行制作的、足够高度的基础升高架。显然，此时高压柜前尚应设置操作平台，该平台应充分考虑环网柜柜前操作尺寸（指高度和宽度两个方向）。5.高压环网柜下部可否不开设电缆沟，而直接采用设备厂家提供的基础升高架？6.由高压开关柜至变压器的高压电缆截面如何选择？解析：由高压开关柜至变压器高压侧的电缆截面的选择，应综合考虑：①应能承受最大短路电流作用时间内产生的热效应，即应满足热稳定条件。按此条件选择的高压电缆截面（铜芯）不会超过3x120m㎡②按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于回路计算电流③线路在最大工作电流作用下的电压降，不得超过该回路的允许值。7.封闭式变压器与低压屏紧贴相邻安装时，其外壳防护等级必须是IP3X吗？解析：设备外壳防护等级越高，则越不利于设备散热。故为便于散热，封闭式变压器和低压屏尽量不要紧贴布置。根据《10KV及以下变电所设计规范》GB50053-94第4.1.3条，“具有符合IP3X防护等级外壳的不带可燃油的高、低压配电装置和非油浸电力变压器，当环境允许时，可相互靠近布置在同室内。”8.变压器低压侧主开关短延时跟低压屏联络开关短延时相同（如都为0.2s），可以吗？解析：①当变压器低于侧主开关和母线联络开关，已通过动作电流整定而严格达到上、下级保护的选择性时，则二者的短延时时间可取为一致。②当变压器低压侧主开关和母线联络开关，未能按前述的动作电流实施保护选择性时，则可采用不同动作时间来实现保护配合性，即此时，变压器低压侧主开关两个动作时间应有一定的极差，一般可取0.2s。9.变压器的低压进线开关跟低压联络开关间，需要设置机械联锁吗？解析：《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第4.4.12条第2款规定：“当低压母线分段开关采用自动投切方式时，应采用断路器，且应符合下列要求：……。电源主断路器与母联断路器之间应有电气联锁。至于是否必设机械联锁，现行规范虽无明文规定，但本市特约定如下：属于不同市电电源供电的多台变压器，其低压进线开关跟低压联络开关之间，应设机械联锁，以可靠地保证不同市电电源不会并列运行。10.据说目前不少变压器实际负荷率偏低，本市能否对变压器负荷率做出限定？解析：目前部分设计的变压器长期工作负荷率有偏低趋向，造成电能的无谓浪费现象严重。综合考虑变压器的一、二投资及经济运行率，我市特约定变压器长期工作负荷率不宜低于70%，而上限可不超过85%，参《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第4.3.2条规定。11.当由变电所配电屏直接给附近小功率设备配电时，采用较小截面的线缆，往往难以满足热稳定要求，怎么办？解析：根据《低压配电设计规范》GB50054-2011第3.2.14及第6.2.3条，导体应满足热稳定要求，而对于其中绝缘导体，规范还给出了具体验算公式。对于变电所内部及就近线路而言，因短路回路阻抗较小，故短路电流要比其他处大之较多，导致变电所附近小截面导体的热稳定校验，往往难以满足要求。在进行经济比较之后，可选择采用熔断器（具体可参考《工业与民用建筑配电设计手册》第3版P585表11-2）或限流型断路器进行线路保护，或适当加大电缆截面（注：加长电缆长度的方式不可取）。12.配电箱总开关何时必须采用带保护的开关（如断路器）？何时必须采用带隔离作用的开关电器？解析：①《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.1.4条规定：“由市引入的低压电源线路，应在电源箱的受电端设置具体隔离作用的电器；由本单位配变电所引入的专用回路，在受电端可装设不带保护的开关电器；对于树干式供电系统的配电回路，各受电端均应装设带保护的开关电器”②《住宅建筑规范》GB50386-2005第8.5.4条规定，“每套住宅应设置电源总断路器，总断路器应采用可同时断开相线和中性线的开关电器”（强条）。本市认定该“总断路器”应指户箱内的总开关。除上述①、②之外，本市另约定：由本单位变电所供电但距离变电所较远的电源箱，或者电源箱受电端如无隔离及保护电器将造成操作，维修很不方便或很不安全时，建议该电源箱受电端（即“总开关”）也宜设置具有隔离作用和保护作用的电器。13.《住宅建筑规范》GB50386-2005第8.5.4条规定，“每套住宅应设置电源总断路器，总断路器应采用可同时断开相线和中性性的开关电器”。此条文如何理解？解析：单就“每套住宅应设置电源总断路器”这个条文的表述而言，确实无法判定总断路器的具体装设部位（是电表箱出线开关？还是用户箱进线总开关？）。但结合规范条文解释及揣摩规范本意，应是要求住户配电箱内的总开关采用断路器（而且是可同时断开相线和中性线的断路器）。本市要求户箱内总开关采用断路器。解析：首先要明确一点：电气线管在吊顶直接敷设，不存在“暗敷”之说，均应视为“明敷”。①当为消防配电线路（MI电缆除外），并在吊顶内敷设（即明敷）时：1）若为高层民用建筑，根据《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）第9.1.4.1条：“明敷设时，应穿有防火保护的金属管或有防火保护的封闭式金属线槽。”2）除1）之外的建筑，应遵循《建筑设计防火规范》GB50016-2006第11.1.6条：“明敷时（包括敷设在吊顶内），应穿金属管或封闭式金属线槽，并应采取防火措施。14.配电线路穿难燃塑料管时，可否在吊顶内直接敷设？②当为非消防配电线路时：1）适用于《建规》GB50016-2006的建筑物，应执行《建规》GB50016-2006第11.2.3条：“配电线路……敷设在有可燃物的吊顶内时，宜采用穿金属管、采用密闭式金属线槽或难燃材料的塑料管等防火保护措施”。2）除1）之外的建筑物，应执行《低压配电设计规范》GB50054-2011第7.2.8条：配电线缆在建筑物闷顶内敷设的，“必须采用金属管、金属线槽布线。15.具有隔离功能的PC级双电源自动切换开关的前端，是否应加具有隔离、过载及短路保护的断路器？而CB级双电源自动切换开关的前端，是否可以不加该类隔离电器了？解析：PC级ATSE只负责完成电源转换，不具备保护功能；CB级ATSE除具有电源转换功能外，还具有短路保护功能（另注：CB级ATSE用于消防设备的配电线路时，不应装设直接切断电路的过负荷保护）。无论PC级还是CB级，仅就ATSE最本质功能而言，它们只须提供电源转换。而至于隔离、过载及短路保护等其他功能，并非ATSE得内在需求，也不是ATSE自身所能决定的。此时应综合考量配电系统结线方式、ATSE具体装设部位等因素来确定。16.电缆载流量到底应以哪本规范（或设计手册）为准？电缆载流量的校正系数（比如在槽式架内敷设时）如何选取？解析：《工业与民用配电设计手册》第3版（2005年10月）和《建筑电气常用数据》04DX101-1（2006年6月），基本等效采用了国家于2003年颁布实施的《布线系统载流量》GB/T16895.15-2002(等同IEC60364-5-523：1999），且内容有所细化和丰富。电缆敷设方式分类、对应于不同于环境温度和土壤热阻系数的校正系数、多回路电缆敷设的降低系数，以及分类敷设方式下的载流量等，均已涵盖在内，所以查阅电缆载流量等参数时，可采用该设计手册或04DX101-1中的相关数据。17.设备控制箱与被控设备不在同一地时（如冷却塔设在裙房屋顶，而其电源控制箱可能设在地下室），设备的配电现场要采取什么电气措施？解析：《通用用电设备配电设计规范》GB5005-93第2.6.4条规定：“……远方控制的电动机，应有就地控制和解除远方控制的措施；当突然启动可能危及周围人员安全时，应在机械旁装设启动预告信号和应急断电开关或自锁式按钮。”当电动机突然启动可能危及周围人员安全时，可考虑在电动机配电的二次回路或一次回路上采取相关保障措施。18.保护电器选择性配合设计的原则保护电器选择性动作的基本要求：1）要求末级保护电器以最快的速度切断。对保护电器选择性动作的基本要求故障电路，在不影响工艺要求的情况下最好是瞬间切断。2）上一级保护采用断路器时，宜设有短延时脱扣，整定电流和延长时间可调，以保证下级保护先动作。3）上级保护用熔断保护时，其反时限特性应相互配合，用过电流选择比给予保证。4）自变压器低压侧配出回路至用电设备之间的配电级数不宜超过三级。对非重要负荷可不超过四级。5）配电系统的第一、二级之间保护电器应具有动作选择性。并宜采用选择型保护电器，对于非重要负荷可以采用无选择性切断。熔断器与熔断器的级间配合1.在一般配电线路，过载和短路电流较小的情况下，可按熔断器的时间一电流特性不相交，或按上下级熔体的额定电流选择比来实现。当弧前熔断时间大于0.01s时，按国家标准在一般情况下，其熔断体电流选择比（即熔体额定电流之比）不小于1.6：1即认为满足选择性要求。gG、aM是熔体根据使用类别见下表。注：对于上述二种分类可以有不同的组合如gG、am。2、在短路电流很大，而弧前熔断时间小于0.01s时，除满足上述条件外，还需要用T值进行校验，只有上一级熔断器，弧前T值大于下级熔断器T值时，才能保证满足选择性要求。断路器与断路器的级间配合1、当上下级断路器出线端处预期短路电流有较大差别时，并上下级断路器均设有瞬时脱扣器，则上级断路器的瞬时脱扣器整定电流应大于下级的预期短路电流，以保证有选择保护。2、当上下级断路器距离很近，出线端预期短路电流差别很小时，则上级断路器宜选用带有短延时脱扣器，一般情况下，第一级保护电器（如变压器出线低压侧总开关）宜选用过载长延时、短路短延时（0~0.5s延时可调）保护特性，不设短路瞬时脱扣器。第二级配出回路保护电器，宜采用过载长延时、短路短延时