民用建筑中变电所电气设计与相关专业配合要点综述

民用建筑中变电所设计时,一般电气为主专业,电气专业设计人员在变电所设计时对建筑、结构、给排水、暖通等相关专业有着各不相同的要求,并提出符合变电所安全运行的具体设计条件,从而为电气设备提供一个安全运行的环境。由于这几个专业各自的局限性,相关专业往往对这些方面的内容疏于了解。这几个专业虽然各自分工不同,但在我们的设计产品中是以一个整体形式表现出来的,如何在设计产品中将这几个专业完美结合,使我们的设计产品不出现问题并做到尽善尽美,是我们应尽的职责。

1 变电所建筑专业配合要点

1.1 建筑位置选择

1) 应接近负荷中心。

2) 接近电源侧,贴邻外墙；进出线方便；不应设在人防区域内。

3) 不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所,当无法远离时,不应设在污染源盛行风向的下风侧；不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。

4) 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；不应设在地势低洼和可能积水的场所。配电所、变电所的电缆夹层、电缆沟和电缆室,应采取防水、排水措施。

5) 变配电所一般可设置在建筑物的地下层,但不宜设置在最底层。当地下只有一层时,还应采取抬高室内陆面或设门栏等以预防洪水、消防水或积水从其他渠道淹渍配变电所的措施。高层或超高层建筑可在避难层、设备层及屋顶层等处设置分变配电所,同时应考虑住宅、宾馆等住宿功能用房震动和噪声影响。某些省市、地区还要求变配电所设在一层以上,应事先了解当地供电部门的规定。

6)配电装置的布置应避开建筑物的伸缩缝。

7)附设在教育建筑内的变电所,不应与教室、宿舍相贴邻[1]。

1.2 建筑门窗通道及室内装饰要求

1) 设备运输方便,并考虑长远的设备更新；当变配电所设置在建筑物内时,向结构专业出荷载要求,并应设有运输通道。运输通道净高不小于2.5 m,净宽(设备宽+0.6 m)不小于2.0 m,通道转弯处净宽不小于2.5 m。当其通道为吊装孔或吊装平台时,其吊装孔和平台的尺寸应满足吊装最大设备的需要,吊钩与吊装孔的垂直距离应满足吊装最高设备的需要。

2) 变压器室、配电室、电容器室的门应向外开启。相邻配电室之间有门时,此门应能双向开启。配电所各房间经常开启的门、窗,不宜直通相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的场所。

3) 配电所临街的一面不宜开窗。变压器室、配电室、电容器室等，应设置防止雨、雪和蛇、鼠类小动物从采光窗、通风窗、门、电缆沟等进入室内的设施。所有通向变压器室、配电室、电容器室的门,应加防鼠板。变配电所的通风窗,应采用非燃烧材料。

4) 长度大于7 m的配电室应设两个出口,并宜布置在配电室的两端。长度大于60 m时,应增加一个出口,相邻安全出口之间的距离不应大于40 m。当变电所采用双层布置时,位于楼上的配电室应至少设一个通向室外的平台或通道的出口。

5) 配电装置室的门和变压器室的门的高度和宽度,宜按最大不可拆卸部件尺寸,高度加0.5 m,宽度加0.3 m,其疏散通道门的最小高度宜为2.0 m,最小宽度宜为750 mm。

6)高压配电室窗户的底边距室外地面的高度不应小于1.8 m,低压配电室可设能开启的采光窗。

7) 配电室、变压器室、电容器室和各辅助房间的内墙和顶棚表面应抹灰刷白。顶棚表面应平整、勾缝、刷白,地(楼)面宜采用高标号水泥抹面压光。

8)地下室内的变电所的墙体、地面采用20 mm厚1∶2.5水泥砂浆掺5%防水剂。 地下室变电所、人防电站、配电小间等电气设备用房的底板、承台、地梁、侧板部位增设一道1.5 mm高分子自粘性橡胶复合防水卷材。

1.3 建筑防火要求

1)油浸变压器、充有可燃油的高压电容器和多油开关等, 宜设置在建筑外的专用房间内；确需贴邻民用建筑布置时,应采用防火墙与所贴邻的建筑分隔,且不应贴邻人员密集场所该专用房间的耐火等级不能低于二级；确需布置在民用建筑内时,不应布置在人员密集场所的上一层、下一层或贴邻,并应符合变压器室的疏散门均应直通室外或安全出口的规定。

2)变电所位于高层主体建筑或裙房内时,通向其他相邻房间的门应为甲级防火门,通向过道的门应为乙级防火门；变电所位于多层建筑物的二层或更高层时,通向其他相邻房间的门应为甲级防火门,通向过道的门应为乙级防火门； 变电所位于单层建筑物内或多层建筑物的1层时,通向其他相邻房间或过道的门应为乙级防火门； 变电所位于地下层或下面有地下层时,通向其他相邻房间或过道的门应为甲级防火门； 变电所附近堆有易燃物品或通向汽车库的门应为甲级防火门； 变电所直接通向室外的门应为丙级防火门。[2]

3) 配变电所各房间的耐火等级应符合下列要求：

① 油浸变压器室为一级；

②非燃或难燃介质的变压器室,高压配电室(含少油断路器)、高压电容器室(含油浸式电容器)不应低于二级。

③低压配电室,干式变压器室,真空断路器或非燃介质断路器的高压配电室、低压配电室、低压干式电容器室,不应低于三级。

2 变电所结构专业配合要点

2.1 结构抗震

1)电气设施的抗震设计应符合下列规定:重要电力设施中的电气设施,当抗震设防烈度为7度及以上时,应进行抗震设计。一般电力设施中的电气设施,当抗震设防烈度为8度及以上时,应进行抗震设计。

2 ) 配变电所宜布置在地震力或变位较小的场所,且应避开对抗震不利或危险场所。

2.2 变压器安装结构设计要求

1) 安装就位后应焊接牢固,内部线圈应牢固固定在变压器外壳内的支承结构上。

2) 变压器的支承面宜适当加宽,并设置防止其移动和倾倒的限位器。

3) 应对接入和接出的柔性导体留有位移的空位。

2.3 结构荷载要求

结构荷载要求见表1。

表1 结构荷载要求

项次类 别标准值/(kN/m2)备注1不上人屋面0.52上人屋面2.0指设有楼梯或走道直接通向屋顶的屋面。3主控制室、继电器室、二次设备室及通信室的楼面4.0若电缆层的电缆系悬吊在主控制室、继电器室、二次设备室及通信室楼板下,则应按实际荷载计算。4电缆层的楼面3.05电容器室楼面4.0～9.0610kV屋内配电装置楼面4.0～7.0限于每组开关柜质量≤8kN,否则应按实际荷载计算确定。

注：1)参照《变电站建筑结构设计技术规定(DL/T 5457—2012)》[3]相关规定。2)表中所列标准值为等效均布荷载，包括设备荷载及其在楼面的安装、运行、检修荷载。

3 变电所给排水专业配合要点

3.1 防水和排水

1)变电所配电所位于室外地坪以下的电缆夹层、电缆沟和电缆室应采取防水排水措施；位于室外地坪下的电缆进、出口和电缆保护管也应采取防水措施。

2)设置在地下的变电所的顶部位于室外地面或绿化土层下方时,应避免顶部滞水,并应采取避免积水、渗漏的措施。

3)汽车坡道入口均设置反坡,且均设置集水沟。 地下1层变配电室入口均设置门槛,防止地面积水时水倒灌入机房。

4)地下1层变配电室电缆沟设置地漏及排水管,电缆沟内积水均排到集水坑,由潜水泵提升排至室外。集水坑配置2台潜水泵,均1用1备。

5)配变电所不应有与其功能要求无关的管道和线通过。

6)有人值班的配变电所宜设有厕所及上下水设施。

3.2 消防

1)高层民用建筑内的变配电室和不间断电源(UPS)室应设置自动灭火系统,并宜采用气体灭火系统。

2)配变电所中消防设施的设置：根据不同的建筑物类型和配变电所设置的位置,在配变电所内设置相应火灾自动报警或手提式灭火装置。

4 变电所通风专业配合要点

4.1 自然通风、机械通风与事故通风

1)变压器室宜采用自然通风,夏季的排风温度不宜高于45 ℃,且排风与进风的温差不宜大于15 ℃。当自然通风不能满足要求时,应增设机械通风[4]。

2)设置在地下室的配变电所,应保证运行和卫生条件要求,当不能满足要求时,宜设置通风换气系统。

3)变配电室宜设置独立的送、排风系统。设在地下的变配电室送风气流宜从高低压配电区流向变压器区,从变压器区排至室外。排风温度不宜高于40 ℃.当通风无法保障变配电室设备工作要求时,宜设置空调降温系统。

4)当变压器室、电容器室采用机械通风时,其通风管道应采用非燃烧材料制作。当周围环境污秽时,宜加设空气过滤器。装有六氟化硫气体绝缘的配电装置的房间,在发生事故时房间内易聚集六氟化硫气体的部位,应装设报警信号和排风装置。

5)装有六氟化硫(SF6)设备的配电装置的房间,其排风系统应考虑有底部排风口。

6)设置在地下或地下室的变、配电所,宜装设除湿、通风换气设备；控制室和值班室宜设置空气调节设施。

7)在采暖地区,控制室和值班室应设置采暖装置。配电室内温度低影响电气设备元件和仪表的正常运行时,也应设置采暖装置或采取局部采暖措施。控制室和配电室内的采暖装置宜采用钢管焊接,且不应有法兰、螺纹接头和阀门等。

4.2 排风风量计算

4.2.1 换气次数法

采用换气次数法确定排风风量,配电室3～4次/h,变电室5～8次/h。

L=n·V (m3/h)

式中：n为换气次数,次/h；V为房间容积,m3。

4.2.2 采用全面排风方式消除室内余热估算法

4.2.2.1 设备散热Q(kW)

1)变压器QPb：

QPb=(1-η1)·η2·Φ·W=(0.012 6～0.015 2)·W

式中：η1为变压器效率,一般取0.98；

η2为变压器负荷率,一般取0.70～0.95；

Φ为变压器功率因数,一般取0.90～0.95；

W为变压器功率(kV·A)。

2) 高压开关柜Q1——高压开关柜损耗按200 W/台估算。

3)高压电容器柜Q2——低压电容器柜损耗按4 W/kvar估算。

4)低压开关柜Q3——低压开关柜损耗按300 W/台估算。

5) 低压电容器柜Q4——低压电容器柜损耗按4 W/kvar估算。

其余热损失忽略不计,则变电室总余热量为：

∑Q=QPb+Q1+Q2+Q3+Q4

4.2.2.2 采用全面排风方式消除室内余热,排风量LA(m3/h)

Q=(L/3 600)·Cp·ρ(tp-ts)

式中：Q为室内显热散热量，kW；

Cp为空气比热容,Cp=1.01 kJ/kg；

ρ为空气密度,ρ=1.2 kg/m3；

tp为室内排风设计温度，℃；

ts为送风温度，℃；

5 结 语

总之,所有新建、扩建和改建工程的变电所设计,均要注重以上电气与建筑、结构、暖通、给排水等专业相互配合,确保变电所设计做到保障人身和财产的安全,供电的可靠,技术的先进,经济的合理,安装和维护的方便，从而保证施工的顺利进展,提高工程质量,满足使用要求。

参 考 文 献

[1] 中国机械工业联合会.GB 50053—201320 kV及以下变电所设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.

[2] 中华人民共和国公安部.GB 50016—2014建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2014.

[3] 电力规划设计总院.DL/T 5457—2012变电站建筑结构设计技术规定[S].北京:中国计划出版社,2012.

[4] 中国建筑科学研究院.GB 50736—2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.