10kV及以下变电所设计规范条文说明2

林森

<H1 ><A>第四章</A> 配变电装置<p></p></H1>
<H2 ><A>第一节</A> 型式与布置<p></p></H2>
<>第4.1.1条 本条为一般性原则规定，现仅就以下几点加以说明：
  一、第二、三款规定多跨厂房内和高层或大型民用建筑内宜采用组合式成套变电站。这是因为：①组合式成套变电站在国内已有通过鉴定的产品供货，外壳为封闭式的成套变电站占地面积小，有利高压深入负荷中心；②当其内部配用干式变压器、真空断路器或SF断路器、难燃性电容器等电器设备时，可直接放在车间内和大楼非专用房间内，如武汉某薄板轧制厂和上海某宾馆内的变电站等就是如此，且运行情况良好。
  二、第四款关于户外箱式变电站的采用。户外箱式变电站国内已有多家工厂生产。采用这种变电站可以缩短建设周期，占地较少，也便于整体搬运。
  三、第五款关于高台式变电所，这是指变压器置于高出地面1.5m以上的露天平台上，高压侧一般为柱上式油断路器或跌开式熔断器保护的小型变电所，设计安装时应有防止变压器滑落地面的措施。
    杆上式和高台式变电所，单台变压器容量宜为315kVA及以下。此规定在于运输安装方便，且目前这类安装方式的变压器绝大多数为315kVA及以下。</P>
<P>第4.1.2条 带可燃性油的高压配电装置应设在各自的房间内，是为了防火防爆，保证设备安全和正常运行。
    原规范规定“当高压开关柜数量较少时，也可和低压配电屏装设在同一房间内。”不少设计单位反映，原条文中“数量较少”概念含混，使用不便掌握。原第一机械工业部1980年颁布的《工厂电力设计技术规程》JBJ6—80第4.2.24条规定“不超过4台”，而该规程条文说明“某钢厂有6台高压开关柜与6台低压屏设在一起，运行近40年，虽高、低压都出过事故，但都没有相互影响”。类似情况还有天津某橡胶厂。参照《工厂电力设计技术规程》，结合现行设计一般高压电源进户应专设计量柜，故本条文改为“6台及以下时，可和低压配电屏装设在同一房间内。”</P>
<P>第4.1.3条 不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内是根据产品的火灾危险性规定的。目前这类产品国内已定型生产，如真空断路器、SF断路器、干式变压器等，并已在工程中采用，运行实践证明是可行的。
    对具有符合IP3X防护等级且断路器不带可燃性油的高低压配电装置和非油浸的电力变压器，在环境允许时可相互靠近布置在车间内，不仅可减少占地面积，也有利于高压深入负荷中心。某厂从德国引进的薄板轧制厂等就是这样安装的。从有关资料看，国外类似情况采用不少。根据《外壳防护等级的分类》GB4208—84规定，IP3X能防止直径大于2.5mm的固体异物进入壳内。</P>
<P>第4.1.4条 对油浸变压器的油量限制，原规范条文规定的是单台油量为60kg及以上的三相变压器应设在各自的房间内。我国目前生产的30kVA油量为87～90kg，所以10kV高压配电装置室的30kVA所用电原变压器也单独设房间，很不经济。根据调查，不少所用30KVA的的变压器在高压柜内运行安全可靠，所以将油量60kg的限制放宽到100kg，这样高压配电装置室内设一台带所用变的高压柜就解决了配电所的所用电源问题。当单台油量为100kg及以上时，由于油量增多，增加了事故时火灾的危险性和油的污染范围，因此必须单独设室。</P>
<P>第4.1.5条 在同一配电室内布置顶部有裸露带电导体的高、低压配电装置时，柜屏之间相距2m是为了防止检修高压柜和带电的低压屏时相互影响而发生触电事故。而对顶部已具备IP2X防护等级的高、低压柜，能防止人体触及壳内带电部分，因此两者可靠近布置。根据《外壳防护等级的分类》GB4208—84规定，IP2X能防止直径大于12mm、长度不大于80mm的固体异物进入壳内。</P>
<P>第4.1.6条 条文中的“适当增大”系指应有放置值班桌(或控制台)的地方，以满足值班的基本条件。</P>
<P>第4.1.7条 变压器设在底层是为了运输方便，也便于采取防火措施。</P>
<P>第4.1.9条 高压配电装置柜顶为裸母线分段时，当一段母线要检修，另一段母线照常供电时，检修人员不安全，所以规定在母线分段处要装设0.3m高的绝缘隔板加以防护。</P>
<P>第4.1.10条 本条规定是为了满足一级负荷供电的可靠性的要求。
    设置防火隔板或有门洞的隔墙是为了避免当一段母线或开关柜发生事故时，影响另一段母线向一级负荷供电。向同一一级负荷供电的两回电缆不应通过同一电缆沟，是为了避免当一电缆沟内的电缆发生事故或火灾时，影响另一回电缆运行。在电缆通道安排实在有困难时，沟内的两路电缆全部采用绝缘和护套均为阻燃性电缆，如氧化镁绝缘电缆。为了防止当电缆短路放炮时可能发生的相互影响，向同一一级负荷供电的两路电缆应保持大于400mm的距离，并分别置于电缆沟二侧支架上，这一规定是基于安全考虑，同时在工程中也能做到。</P>
<P>第4.1.12条 辅助生产用房系指存放备品备件、安全用具用房以及维修间等。辅助生产用房面积要根据配电所、变电所的规模和设备多少而定。</P>
<H2 ><A>第二节</A> 通道与围栏<p></p></H2>
<P>第4.2.1条 表中数据是根据IEC标准1982年364—4—41号出版物和1987年TC64第481号文"防止外因引起的电击保护措施的选择"的有关规定和《工业与民用10kV及以下变电所设计规范》GBJ53—83、《工业与民用35kV高压配电装置设计规范》GBJ60—83及《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54—83综合编制而成。</P>
<P>第4.2.2条 露天或半露天变电所的变压器周围应设立固定的围栏(墙)是为了人身和设备的安全。固定围栏高度不低于1.7m系参照原一机部颁发的《工厂电力设计技术规程》JBJ6—80第4.2.28条的规定，并综合各方面意见而订的。变压器外廓距围栏和建筑物外墙的净距不小于0.8m，主要是为了巡视、检修和安装的方便。变压器底部距离地面不应小于0.3m，是为了防止变压器不受水冲刷，防止杂草影响及变压器放油、取油样时的方便。在同一处如安装两台1000kVA及以下的变压器时，为了巡视方便，及在一台检修时便于安装临时栅栏以保证另一台变压器正常运行，因此两相邻变压器外廓之间的净距应不小于1.5m；当单台变压器油量大于1000kg时，还应满足现行国家标准《建筑物防火设计规范》的有关规定。</P>
<P>第4.2.3条 为了满足对一级负荷供电的可靠性，不致在一台变压器发生火灾事故时危及相邻变压器的安全运行。原规范规定间距为10m，此间距普遍反映偏大，并为与《35～110kVA变电所设计规范》GB50059—92协调，进行了修改，根据运行实际情况，将10m改为5m。</P>
<P>第4.2.4条 该条文仅适用于有裸露带电体的变压器。对无裸露带电体的变压器，当一、二次引出线均为电缆时可变通处理，只要便于接线和维护巡视即可。</P>
<P>第4.2.5条 干式变压器在工业与民用中已广泛采用，对非封闭式的干式变压器其接线部位为裸露带电体，距地面很低，为保护人身安全，应设固定的遮栏防护。变压器外壳与遮栏的净距0.6m是安装和检修的必要空间。当多台干式变压器在一起设置时，变压器之间的净距不应小于1.0m，是考虑安全运行和检修的需要。</P>
<P>第4.2.6条 本条规定是为了当高压柜、低压屏内电气设备有突发生故障时，在屏后的值班巡视人员或维修人员能及时离开事故点。由于低压屏后面设备维护检修机会多，故规定长度超过15m时还应增加出口，而对高压柜则不做硬性规定。</P>
<P>第4.2.7条 据根据《工业与民用35kV高压配电装置设计规范》GBJ60—83有关条文的数据改写而成。</P>
<P>第4.2.8条 为了操作安全，人在操作隔离开关之类的电器设备时，人双脚前后叉开的距离约0.3m，加人手臂长(0.7m)，再加上器械操作手柄长(0.3m)，总约1.3m。为了安全操作，故柜(屏)后操作通道最小规定为1.5m。</P>
<H1 ><A>第五章</A> 并联电容器装置<p></p></H1>
<H2 ><A>第一节</A> 一般规定<p></p></H2>
<P>第5.1.2条 根据《并联电容器》GBJ3983—83和IEC标准规定，在过电压和谐波的共同作用下，电容器应能在有效值为1.3倍额定电流的稳定过电流下运行。如果考虑电容器最大正偏差，则过电流允许达到1.43倍额定电流，但在制造厂供应成批产品的总容量误差达不到+10%，故可不用1.43倍电容器组额定电流作为选择载流导体的依据。
    当有谐波源超过谐波规定时，应装串联电抗器来限制谐波。由于国产油浸铁芯串联电抗器的最大允许工作电流为其额定电流的1.35倍，所以综合考虑，选择1.35倍作为选择依据。
    至于低压电容器组，则按1985年机械工业部电工局批准的《低压无功功率补偿装置》(企业标准)所规定的标准1.5倍选择。</P>
<P>第5.1.3条 按国际电工委员会(IEC)及电容器国家标准规定，与电容器直接连接的放电装置，应能使电容器上剩余电压在10min内自降至以75V以下。日本及英国标准则为5min内将电容器上剩余电压自电容器额定电压峰值降至50V以下。上述要求是对内放电电阻而言。一般高压电容器没有内放电电阻。10kV配、变电所内的高压电容器组均采用JDJ—10型油浸式电压互感器作为外放电设施。利用电压互感器的一次绕组与电容器组并接组成RLC放电回路，当时，放电电流是周期性减幅振荡电流。在低压电容器组，外放电设施为灯泡或电阻，放电电流为非周期性单向电流，为了避免电容器受过电压冲击和考虑运行人员的安全，放电电压均采用50V更为安全。从放电时间看，运行人员从控制室的音响信号掉牌，到判别电容器事故跳闸，再到电容器的安装地点需要5min以上到达，最长的放电时间是考虑安全因素。配、变电所的高压电容器组一般不装设无功自动补偿装置，手动投切的电容器组不需要在很短的时间间隔内开断和关合。对低压电容器组按《低压无功功率补偿装置》(企业标准)规定,放电设施应保证电容器断开后,从额定电压峰值放电至50V历时不大于1min。现在生产的自动补偿器均为自动循环投切，控制电容器投入切除有5～90s连续可调延时，因此低压电容器组装有自动投切装置，可以满足放时间不大于1min的要求。</P>
<H2 ><A>第二节</A> 电气接线及附属装置<p></p></H2>
<P>第5.2.1条 原水电部编制的并联电容器设计规程调查报告表明，自70年代以来，东北、华北电力系统中发生电容器爆炸事故的多是三角形接线。因此近几年来，电力部门10kV侧新装较大容量的并联电容器组，考虑安全运行的要求，一般都采用星形接线。星形(中性点不接地)接线的最大优点是当一台电容器故障时，其故障电流仅为其额定电流(相电流)的3倍，对三角形接线来说，其故障电流则为二相短路电流，因而星形接线对电容器运行比较安全。目前国内生产的电容器有专为适应星形接线的额定电压为6.5/kV、11/kV的电容器，其芯子对外壳的绝缘是按线电压设计的，芯与芯之间为相电压，因此现在都选用这种电容器接成星形，但星形接线也有其缺点，当一相中有一台电容器故障退出运行后，三相中电容器阻抗不平衡，可能产生比较严重的中性点位移，使尚在运行中的电容器处于长期过电压。如有过电压保护，则使整组电容器断开，会引起电压波动和缺无功现象，也会影响电压质量。因此，在电容器单元容量较大、每组并联台数较少时，中性点偏移较大，在这种情况下，采用三角形接线比较合适。现在高压电容器组及成套装置采用的电容器单元容量以25、30kVAR居多，从每臂最小并联台数的要求，小容量450kVAR及以下接成三角形为宜。低压电容器与高压电容器不同，其单台电容器内都接成三相三角形，所以低压电容器组都是三角形接线。</P>
<P>第5.2.2条 电容器断电后应可靠地通过放电设备进行放电，以保证安全，所以要求电容器与放电设备有可靠的连接，以避免当串接设备发生故障时影响放电，使电容器端子上长期存在电压而造成人身和设备事故。放电设备一般都是比较安全可靠的，没有单独操作的必要，故应直接固定连接。
    对于低压电容器，因电压较低，相对危险性小，为节约电能，可以在电容器断电后采用自动投入的方式，但为了运行维护安全，不应采用手动投入方式。</P>
<P>第5.2.3条 电容器组装设单独的控制和保护装置的理由，是不会由于电容器发生故障或需进行试验、检修而影响其他电气设备的供电。从保护方面考虑，两者共用不便相互配合，使保护整定困难，选择性降低，从而起不到保护的作用。
    对单台设备进行补偿的电容器与该设备为一整体，一般不需要单独运行，可同时投入和切除，而更主要的是可节约设备。</P>
<P>第5.2.4条 为防止电容器爆破着火，除提高电容器质量外，还要加强运行管理和设置完善的电容器内部故障保护，在故障电容器串联元件未全部击穿以前，将其切离电源。因此，采用单台熔丝保护电容器是防止外壳爆炸，保证并联电容器组安全运行的主要措施。
    由于熔断器与被保护的电容器工作在一个串联回路中，因此，高压熔断器的额定电流应与电容器的最大过电流允许值相配合，其最大过电流允许值为额定电流的1.43倍，熔丝应选1.5倍以上，一般选择熔丝为额定电流的1.5～2.0倍。</P>
<P>第5.2.5条 在电力设备中，受电网高次谐波影响最大的是并联电容器。这是因为电容器容抗值与电压频率成反比，在高次谐波电压作用下，因电容器n次谐波容抗是基波容抗值的几分之一，即使谐波电压值不很高，也可产生显著的谐波电流，造成电容器过电流。但更多的情况是投入的电容器容抗与系统阻抗或负荷阻抗产生高次谐振，放大了高次谐波，使电容器承担超过规定值的高次谐波电流，加速了电容器损坏。消除谐振的根本办法是在电容器回路中串入电抗器，使电容器和电抗器串联回路对电网中含量最高的谐波而言成为感性回路而不是容性回路，以消除产生谐波振荡的可能性。
    对电力系统中存在的谐波次数应通过实测确定。一般电网中以5次谐波比较高将n=5代入式，可靠系数取1.2～1.5，则，即在电容器回路中串入5%～6%容抗值的电抗器，则可抑制5次谐波谐振。如电网中含有较高的3次谐波，则可在电容器回路中串联13%容抗值的电抗器。目前电容器回路使用的大多是6%及13%电抗器，用于限制5次谐波和3次谐波。</P>
<P>第5.2.6条 在中性点不接地系统中，单相电容器的额定电压低于电网标称电压时,为了避免单相接地故障使电容器极对地的电压升高，故将每相支架与地绝缘，才能保证电容器安全运行。现在生产的11/kV电容器，是供10kV系统采用不接地星形接线的电容器组选用的电容器，其对地绝缘为11kV，额定电压为11/kV，这样可以将电容器直接装设在接地的构架上，电容器外壳的连接线与金属构架连接。</P>
<H2 ><A>第三节</A> 布置<p></p></H2>
<P>第5.3.1条 对于高压电容器因有爆炸和火灾危险，故一般装设在单独房间内。
    对低压电容器，由于其内部每个元件有熔丝保护，运行比较安全，在调研过的单位，只是个别有过爆炸事故(由于电容器质量差开始投运时发生)，一般是鼓肚、渗油现象，故可安装在低压配电室内。但当低压补偿电容器容量较大时，考虑通风和安全运行，宜设置在单独的房间内。</P>
<P>第5.3.2条 下层电容器的底部距地不小于0.2m，是考虑电容器的通风散热。上层电容器底部的对地距离不大于2.5m，是为了便于电容器的安装、巡视和搬运检修。
    为便于接线，三层布置是目前单相电容器在屋内的常用布置形式，对于三相低压电容器只需满足上下层电容器底部距地的规定，对层数没有要求。</P>
<P>第5.3.3条 电容器外壳之间的净距及排间净距，是从改善通风条件考虑，并考虑电容器的排列及安装方便(手能进入)等要求而规定的。</P>
<P>第5.3.4条 装配式电容器组网门前一般没有操作元件，因此，网门前通道只需考虑维护巡视和搬运方便。</P>
<P>第5.3.5条 成套电容器柜前无操作元件，柜前通道只需考虑维护巡视和般运方便。但考虑到成套电容器柜有可能布置在高压配电室内，因此双列布置时，柜面之间距离给予适当放大。
    低压电容器屏前有操作元件，因而通道尺寸与低压配电屏相同。</P>