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10kV及以下變電所設計規範GB50053-94 條文說明
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第一章 總則

第1.0.2條 本規範的適用範圍根據原國家基本建設委員會(79)設規字第7號文的規定,是全國通用規範,即國家標準。適用於工業、交通、電力、郵電、財貿、文教及民用建築等各行業10kV及以下變電所的工程設計。各行各業(即各部門、各地區)的有關部門和單位都要據此執行。
第1.0.4條 本條強調變電所的設計應綜合考慮,合理確定設計方案。建設標準要符合國情,並體現先進性。不能標準過低,影響安全運行,也不能標準過高,脫離當前實際水平。設計中還應力求降低電能消耗,節約能源,提高經濟運行水平。
第1.0.5條 隨著國家科學技術的不斷發展和進步,電氣設備和器材等電工產品變化很快,生產廠家很多,為保證電氣設備的運行安全可靠,設計中所選用的產品一定要符合現行的國家或行業部門的產品標準,生產廠要經國家批準並具有生產許可證,以保證產品質量。有的生產廠家工藝水平不高,產品質量不過關,達不到現行的國家或行業部門的產品標準,甚至沒有經過國家鑒定就投產。采用不合格的產品將會造成嚴重的後果。
    對設備選型,優先采用節能的成套設備和定型產品,是貫徹國家關於節約能源和保證設計質量的根本措施。因為生產廠通過本廠的先進設備和熟練工人的技術加工和裝配,以及良好的測試條件,能保證成套設備的質量,所以選用成套設備和定型產品一般是比較經濟合理的。
第1.0.6條 本條規定了執行本規範與其他國家標準、規範之間的關係。變電所設計應執行本規範的規定,但在設計工作中還會涉及到其他規範方麵的問題,如礦山礦井、防火防爆、接地等,應按有關的國家標準、規範執行。
第二章 所址選擇
第2.0.1條 本條主要從安全運行考慮。第五款如不能避開時,應采取相應措施。第七、八款中正上方和正下方係指相鄰層。
第2.0.2條 本條規定是為了防止車間內變電所的變壓器發生火災事故時,火舌從變壓器室的排風窗向外竄出而危及燃燒體的屋頂承重構件或周圍環境有火災危險的場所,致使事故擴大。耐火等級和廠房的生產類別劃分,詳見現行國家標準《建築設計防火規範》的規定。
第2.0.3條 按現行國家標準《建築設計防火規範》,多層建築指九層及九層以下的住宅(包括底層設置商業服務網點的住宅)和建築高度不超過24m的其他民用建築以及建築高度超過24m的單層公共建築。
    裝有可燃性油的電氣設備有爆炸和火災危險。條文規定是為了一旦發生爆炸或火災事故時,不致危及大量人員,且便於疏散。此外,設置在底層是為了便於控製事故和設備的運輸方便。
第2.0.4條 本條規定主要是考慮安全。高層建築人員多,造價高,一旦發生火災,造成的危害和損失嚴重。根據運行事故統計,油斷路器造成爆炸或火災事故都有記錄,因此高層主體建築內的變壓器和高壓斷路器應采用具有非燃性能的,如幹式或六氟化硫變壓器、真空或六氟化硫斷路器。相應的防火措施見《高層民用建築設計防火規範》第3.1.2條。
第2.0.5條 條文要求主要從安全的角度出發。
    第一款是因為一般變壓器和電氣設備不適用於有腐蝕性氣體的場所,如無法避開時,則應采用防腐型變壓器和電氣設備。
    第二款是為了防止變壓器發生火災事故時,燃及挑簷或難燃體和耐火等級為四級的建築物而擴大事故麵,這在建築上采取局部的防火措施時還是可以的。按《建築設計防火規範》的規定,耐火等級為四級的建築物承重牆和支承多層的柱和梁,其耐火極限為0.5h,非承重和樓板耐火極了為0.25h,其他支承單層的柱等則為燃燒體。
    第三款中附近有糧、棉及其他易燃、易爆物大量集中的露天堆場,是指該露天堆場距離變壓器在50m以內者。若變壓器的油量在2500kg以下時,這距離可以適當減小。
    第四款是因為變壓器上容易沉積可燃粉塵、可燃纖維、灰塵或導電塵埃,易引起變壓器瓷套管電閃絡造成事故。如上海某電廠的一台露天變壓器,因在其附近有一棉紡織廠,在變壓器蓋上積聚有棉花纖維,當棉花纖維聚積到一定厚度時,引起變壓器帶電體閃絡,致使棉花纖維被點燃。
第三章 電氣部分
第一節 一般規定
第3.1.2條 考慮到各工程中要求各回路的相序排列都一致有實際困難,故采用“宜”。導體塗色按《電工成套裝置中的導線顏色》GB2681—81的規定是L1(A)相黃色,L2(B)相綠色,L3(C)相紅色,保護線和保護中性線未作規定。按國際電工委員會(IEC)出版物446規定,中性線為淡藍色,保護線為黃和綠雙色。
第3.1.3條 當海拔超過1000m時,選用的高原電器、電瓷產品的外部絕緣,應符合《高壓電氣設備絕緣試驗電壓和試驗方法》GB311.1的規定。安裝在海拔高度超過1000m,但不超過4000m處的設備,其外部絕緣的衝擊和工頻試驗電壓,應按本標準的規定乘以海拔校正係數Ka,其計算公式如下:
   
   
式中 H——安裝地點的海拔高度(m)。
    當海拔超過1000m時,導體溫升每超過100m增加0.4C。同時,自海拔1000m開始隨海拔高度的增加相應溫度遞減率為0.5C/100m。因此,可以認為由於氣溫降低值足以補償導體因海拔增高、空氣稀薄而造成溫升高的影響,故在高壓電器使用於高海拔地區的技術要求中闡明,在實際使用中,其額定電流值可以保持不變。
第3.1.4條 條文的規定主要是防止電擊。成排的配電櫃或屏的兩端,均應與接地線相連是保證接地的可靠性。
第二節 主接線
第3.2.1條 據調查了解,10kV及以下配電所母線絕大部分為單母線或單母線分段。因一般配電所出線回路較少,母線和設備檢修或清掃可趁全廠停電檢修時進行。此外,由於母線較短,事故很少,因此,對一般工業企業和民用建築的配、變電所,采用單母線或單線線分段的接線方式已能滿足供電要求。隻有供電連續性要求很高,對母線和斷路器難以停電檢修的配,變電所或有特殊要求時,可采用分段單母線帶旁母線或雙母線的接線。
第3.2.2條 原規範第2.1.2條規定隻有在四種情況之一時,才應裝設斷路器:“一、事故時需要切斷電源;二、需要帶負荷切換電源;三、繼電保護或自動裝置有要求;四、出線回路較多。”而現在改為宜采用斷路器或帶熔斷器的負荷開關。這主要是因為,近年來供電局要求用電單位即使專線也要裝進線斷路器,目的是企業內部有故障或停電時不要動作供電局的斷路器(即使保護時限區別不開,兩個斷路器都斷開也可以)。此外,企業本身也希望裝電源進線開關,這樣停電、檢修都比較靈活安全,因此在裝設斷路要求上較原條文放寬了。
    帶熔斷器的負荷開關指熔斷器在電源側,便於負荷開關檢修。
第3.2.3條 總配電所與分配電所屬於同一部門管理,在操作上可統一調度指揮。此外,企業配電所一般都為電子網的終端,保護時限小,從斷電保護角度上考慮,即使裝了斷路器,由於時限配合不好,也不能增設一級保護,因此,一般裝設隔離開關(固定式)或隔離觸頭(手車式)也能滿足運行和檢修的要求。
第3.2.4條 非專用的電源線一般為樹幹式供電,當發生事故時為避免擴大停電麵,故在進線側尖裝設帶保護的開關設備。
第3.2.5條 近年來母線分段和大多裝設斷路器,是考慮可以帶負荷進行轉換操作。
第3.2.6條 裝設斷路器、負荷開關或隔離開關,係保護操作和維修之需要。
第3.2.7條 采用帶熔斷器的負荷開關代替斷路器可降低造價。因此,對不太重要負荷供電的引出線,在滿足斷流容量和保護選擇性能配合的情況下,可以采用熔斷器負荷開關。
第3.2.9條 本條規定是為了在檢修出線回路上的斷路器或負荷開關時,能有明顯的斷開點,以確保維修人員的安全。
第3.2.10條 裝設隔離開關的目的是當檢修熔斷器或負荷開關時能有明顯的斷開點,以確保安全。
第3.2.11條 避雷器一般僅在雷雨季節前要進行檢查和試驗,這些工作可趁母線停電時拉開隔離開關,取下避雷器即可,故不需要裝設單獨的隔離開關,目前各生產廠的產品及運行單位,凡接在母線上的避雷器都和電壓互感器合用一組隔離開關。
    架空進、出線上的避雷器可以帶電接入或退出運行,因此可不裝隔離開關。
第3.2.12條 本條規定係參照原水利電力部《電能計量裝置管理規程》(試行)第七章第31條:“裝設在66kV以下計量點的計費電度表應設置專用的電壓及電流互感器”而製定的。如地區供電局無此要求,則不必設置專用的電壓及電流互感器。
第3.2.13條 第一款係防止變電所發生事故時擴大停電麵。
    第二款裝設隔離開關是為了檢修變壓器時有明顯的斷開點,保證檢修人員的安全。裝設負荷開關是當有帶負荷拉閘要求時采用。
    當變壓器的本配電所內時,由於距離近,停電檢修聯係方便,能防止誤操作,故可不裝設開關。
第3.2.14條 10/6(3)kV變壓器一般都給高壓電動機供電,變壓器與電動機操作開關的距離很近,因此如無並列運行或繼電保護要求,出線回路又不多,可不裝設斷路器。
第3.2.15條 變壓器低壓側總開關采用低壓斷路器,可在低壓側帶負荷切斷電源,斷電後恢複送電也比較及時,這對電工管理範圍以變壓器為分界的企業來說尤為必要,可減少往返聯係,縮短停電時間。
    裝設隔離開關是為了低壓側檢修時有明顯的斷開點。
第3.2.16條 由於自動開關處於接通還是分斷從外表觀察不明顯,因此加裝刀開關或隔離觸頭是從檢修安全出發,使其有明顯的斷開點。
第三節 變壓器選擇
第3.3.1條 變壓器的台數一般根據負荷性質、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。
    第一款是考慮變壓器在故障和檢修時,保證一、二級負荷的供電可靠性。
    第二款是當季節性負荷變化較大時,投入變壓器的台數可根據實際負荷而定,做到經濟運行,節約電能。
第3.3.2條 一級和二級負荷突然停電後將造成比較嚴重的損失,因此在考慮變壓器容量和台數時,應滿足退出1台變壓器以後仍能保證對一級負荷和二級負荷的供電。
第3.3.3條 原規範規定單台變壓器的容量不宜大於1000kVA,一方麵是由於選用1000kVA及以下的變壓器對一般車間的負荷密度來說更能接近負荷中心,另方麵低壓側總開關的斷流容量也較容易滿足。
    近幾年來有些廠家已能生產大容量的ME、AH型低壓斷路器及限流低壓斷路器,在民用建築中采用1250kVA及1600kVA的變壓器比較多,特別是1250kVA更多些,故推薦變壓器的單台容量不宜大於1250kVA。
第3.3.4條 第一款是考慮當電壓升高或電壓閃變時,對燈泡壽命和照明質量影響大。
    第三款衝擊性負荷是指短路試驗、電焊機群及大型電焊設備等產生較嚴重的衝擊電流。
    第四款因IT係統的帶電部分與大地不直接連接,因此照明不能和動力共用變壓器,必須設專用照明變壓器。
    注:IT係統電源與地絕緣或一點經阻抗接地、電氣裝置外露導電體則接地。其定義見《電力裝置的接地設計規範》GB50065—94。
第3.3.5條 目前國內已生產幹式及SF6變壓器,因此對防火要求高的車間內或建築物內變電所,應盡可能不采用可燃油油浸變壓器。
第四節 所用電源
第3.4.1條重要、規模較大或距車間變電所較遠的配電所,設所用變壓器供電可靠性高。櫃內所用變壓器的油量不超過100kg(SL30kVA及S50VA變壓器的油量均不超過100kg),所用變壓器櫃可與其他高壓櫃並列安裝在高壓配電室內。另外,容量30~50kVA一般已能滿足所用電的要求。
    當有兩回所用電源時,為了在故障時能盡快投入備用所用電源,故規定宜裝設自動投入裝置。
第3.4.2條 采用交流操作時,斷路器的操動機械均為彈簧儲能機構。現10kV油斷路的電動彈簧儲能機構有CT7、CT8及CT9三種,六氟化硫斷路器有CT12一種。以上幾種彈簧機構用電壓互感器作為電源能滿足要求。
第3.4.3條 采用電磁操動機構,由於進線開關合閘需要電源,因此所用變壓器要接在進線開關的前麵。
第五節 操作電源
第3.5.1條 目前采用鎘鎳電池組作為操作電源的越來越多,與酸性蓄電池相比,鎘鎳電池體積小,重量輕,成套性強,占地麵積小,安裝方便,維護簡單,在運行中不散發有害氣體。與整流電源相比,可靠性高。因此,近年來在重要的配電所得到了廣泛應用。由於價格昂貴,中小型配電所用的不多。此外,電池質量尚不穩定,有的單位運行兩個多月極板即結坨,因此,裝有電磁操動機構時條文僅規定了采用蓄電池組,意即根據技術經濟比較,綜合考慮後可選用鎘鎳電池或酸性電池作為直流操作電源。
    彈簧儲能操動機構是發展方向,據西安高壓電器研究所介紹,今後油斷路器、真空斷路器及六氟化硫斷路器都要配彈簧機構。彈簧機構交、直流都可,所需合閘功率小,節省投資。如無電源時還可手動儲能,應大力推廣。彈簧儲能機構比較複雜,零件多,維修調試技術上要求高,所以應提高維修人員的技術水平。
第3.5.2條 當采用矽整漢作為合閘電源時,要有可靠的交流電源。如合閘電源由所內某母線上引接時,當該母線上引出線路發生永久性故障,在合閘或重合閘時,交流電源電壓將會降低,整流合閘電源電壓也會降低,可能引起斷路器爆炸事故,因此需要校核整流合閘電源能否保證斷路器在事故情況下可靠合閘。
    對電容儲能跳閘有兩種不同的看法,一種認為電容器漏電嚴重,如不定期檢查則保證不了跳閘,今後不宜采用。另一種意則認為已有20多年的運行經驗,電容儲能跳閘使用情況良好,尤其是中小型配電所,甚至是小35kV變電所,目前仍有不少單位在使用。如北京某木才廠、北京某電機廠等采用矽整流電容儲能,已使用20多年,情況良好。
    鎘鎳電池與儲能電容相比,前者造價高,但可靠性大大增加,而後者則投資省,所以應根據工程的具體情況進行選擇。
第3.5.3條 交流操作投資省,建設快,二次接線簡單,運行維護方便。但采用交流操作保護裝置時,電流互感器二次負荷增加,有時不能滿足要求。此外,交流繼電器不配套,使交流操作的采用受到限製,同時彈簧機構比電磁機構貴,因此推薦用於能滿足繼電保護要求、出線回路少的一般小型配電所。
第四章 配變電裝置
第一節 型式與布置
第4.1.1條 本條為一般性原則規定,現僅就以下幾點加以說明:
 一、第二、三款規定多跨廠房內和高層或大型民用建築內宜采用組合式成套變電站。這是因為:①組合式成套變電站在國內已有通過鑒定的產品供貨,外殼為封閉式的成套變電站占地麵積小,有利高壓深入負荷中心;②當其內部配用幹式變壓器、真空斷路器或SF斷路器、難燃性電容器等電器設備時,可直接放在車間內和大樓非專用房間內,如武漢某薄板軋製廠和上海某賓館內的變電站等就是如此,且運行情況良好。
 二、第四款關於戶外箱式變電站的采用。戶外箱式變電站國內已有多家工廠生產。采用這種變電站可以縮短建設周期,占地較少,也便於整體搬運。
 三、第五款關於高台式變電所,這是指變壓器置於高出地麵1.5m以上的露天平台上,高壓側一般為柱上式油斷路器或跌開式熔斷器保護的小型變電所,設計安裝時應有防止變壓器滑落地麵的措施。
    杆上式和高台式變電所,單台變壓器容量宜為315kVA及以下。此規定在於運輸安裝方便,且目前這類安裝方式的變壓器絕大多數為315kVA及以下。
第4.1.2條 帶可燃性油的高壓配電裝置應設在各自的房間內,是為了防火防爆,保證設備安全和正常運行。
    原規範規定“當高壓開關櫃數量較少時,也可和低壓配電屏裝設在同一房間內。”不少設計單位反映,原條文中“數量較少”概念含混,使用不便掌握。原第一機械工業部1980年頒布的《工廠電力設計技術規程》JBJ6—80第4.2.24條規定“不超過4台”,而該規程條文說明“某鋼廠有6台高壓開關櫃與6台低壓屏設在一起,運行近40年,雖高、低壓都出過事故,但都沒有相互影響”。類似情況還有天津某橡膠廠。參照《工廠電力設計技術規程》,結合現行設計一般高壓電源進戶應專設計量櫃,故本條文改為“6台及以下時,可和低壓配電屏裝設在同一房間內。”
第4.1.3條 不帶可燃性油的高、低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器,可設置在同一房間內是根據產品的火災危險性規定的。目前這類產品國內已定型生產,如真空斷路器、SF斷路器、幹式變壓器等,並已在工程中采用,運行實踐證明是可行的。
    對具有符合IP3X防護等級且斷路器不帶可燃性油的高低壓配電裝置和非油浸的電力變壓器,在環境允許時可相互靠近布置在車間內,不僅可減少占地麵積,也有利於高壓深入負荷中心。某廠從德國引進的薄板軋製廠等就是這樣安裝的。從有關資料看,國外類似情況采用不少。根據《外殼防護等級的分類》GB4208—84規定,IP3X能防止直徑大於2.5mm的固體異物進入殼內。
第4.1.4條 對油浸變壓器的油量限製,原規範條文規定的是單台油量為60kg及以上的三相變壓器應設在各自的房間內。我國目前生產的30kVA油量為87~90kg,所以10kV高壓配電裝置室的30kVA所用電原變壓器也單獨設房間,很不經濟。根據調查,不少所用30KVA的的變壓器在高壓櫃內運行安全可靠,所以將油量60kg的限製放寬到100kg,這樣高壓配電裝置室內設一台帶所用變的高壓櫃就解決了配電所的所用電源問題。當單台油量為100kg及以上時,由於油量增多,增加了事故時火災的危險性和油的汙染範圍,因此必須單獨設室。
第4.1.5條 在同一配電室內布置頂部有裸露帶電導體的高、低壓配電裝置時,櫃屏之間相距2m是為了防止檢修高壓櫃和帶電的低壓屏時相互影響而發生觸電事故。而對頂部已具備IP2X防護等級的高、低壓櫃,能防止人體觸及殼內帶電部分,因此兩者可靠近布置。根據《外殼防護等級的分類》GB4208—84規定,IP2X能防止直徑大於12mm、長度不大於80mm的固體異物進入殼內。
第4.1.6條 條文中的“適當增大”係指應有放置值班桌(或控製台)的地方,以滿足值班的基本條件。
第4.1.7條 變壓器設在底層是為了運輸方便,也便於采取防火措施。
第4.1.9條 高壓配電裝置櫃頂為裸母線分段時,當一段母線要檢修,另一段母線照常供電時,檢修人員不安全,所以規定在母線分段處要裝設0.3m高的絕緣隔板加以防護。
第4.1.10條 本條規定是為了滿足一級負荷供電的可靠性的要求。
    設置防火隔板或有門洞的隔牆是為了避免當一段母線或開關櫃發生事故時,影響另一段母線向一級負荷供電。向同一一級負荷供電的兩回電纜不應通過同一電纜溝,是為了避免當一電纜溝內的電纜發生事故或火災時,影響另一回電纜運行。在電纜通道安排實在有困難時,溝內的兩路電纜全部采用絕緣和護套均為阻燃性電纜,如氧化鎂絕緣電纜。為了防止當電纜短路放炮時可能發生的相互影響,向同一一級負荷供電的兩路電纜應保持大於400mm的距離,並分別置於電纜溝二側支架上,這一規定是基於安全考慮,同時在工程中也能做到。
第4.1.12條 輔助生產用房係指存放備品備件、安全用具用房以及維修間等。輔助生產用房麵積要根據配電所、變電所的規模和設備多少而定。
第二節 通道與圍欄
第4.2.1條 表中數據是根據IEC標準1982年364—4—41號出版物和1987年TC64第481號文"防止外因引起的電擊保護措施的選擇"的有關規定和《工業與民用10kV及以下變電所設計規範》GBJ53—83、《工業與民用35kV高壓配電裝置設計規範》GBJ60—83及《低壓配電裝置及線路設計規範》GBJ54—83綜合編製而成。
第4.2.2條 露天或半露天變電所的變壓器周圍應設立固定的圍欄(牆)是為了人身和設備的安全。固定圍欄高度不低於1.7m係參照原一機部頒發的《工廠電力設計技術規程》JBJ6—80第4.2.28條的規定,並綜合各方麵意見而訂的。變壓器外廓距圍欄和建築物外牆的淨距不小於0.8m,主要是為了巡視、檢修和安裝的方便。變壓器底部距離地麵不應小於0.3m,是為了防止變壓器不受水衝刷,防止雜草影響及變壓器放油、取油樣時的方便。在同一處如安裝兩台1000kVA及以下的變壓器時,為了巡視方便,及在一台檢修時便於安裝臨時柵欄以保證另一台變壓器正常運行,因此兩相鄰變壓器外廓之間的淨距應不小於1.5m;當單台變壓器油量大於1000kg時,還應滿足現行國家標準《建築物防火設計規範》的有關規定。
第4.2.3條 為了滿足對一級負荷供電的可靠性,不致在一台變壓器發生火災事故時危及相鄰變壓器的安全運行。原規範規定間距為10m,此間距普遍反映偏大,並為與《35~110kVA變電所設計規範》GB50059—92協調,進行了修改,根據運行實際情況,將10m改為5m。
第4.2.4條 該條文僅適用於有裸露帶電體的變壓器。對無裸露帶電體的變壓器,當一、二次引出線均為電纜時可變通處理,隻要便於接線和維護巡視即可。
第4.2.5條 幹式變壓器在工業與民用中已廣泛采用,對非封閉式的幹式變壓器其接線部位為裸露帶電體,距地麵很低,為保護人身安全,應設固定的遮欄防護。變壓器外殼與遮欄的淨距0.6m是安裝和檢修的必要空間。當多台幹式變壓器在一起設置時,變壓器之間的淨距不應小於1.0m,是考慮安全運行和檢修的需要。
第4.2.6條 本條規定是為了當高壓櫃、低壓屏內電氣設備有突發生故障時,在屏後的值班巡視人員或維修人員能及時離開事故點。由於低壓屏後麵設備維護檢修機會多,故規定長度超過15m時還應增加出口,而對高壓櫃則不做硬性規定。
第4.2.7條 據根據《工業與民用35kV高壓配電裝置設計規範》GBJ60—83有關條文的數據改寫而成。
第4.2.8條 為了操作安全,人在操作隔離開關之類的電器設備時,人雙腳前後叉開的距離約0.3m,加人手臂長(0.7m),再加上器械操作手柄長(0.3m),總約1.3m。為了安全操作,故櫃(屏)後操作通道最小規定為1.5m。
第五章 並聯電容器裝置
第一節 一般規定
第5.1.2條 根據《並聯電容器》GBJ3983—83和IEC標準規定,在過電壓和諧波的共同作用下,電容器應能在有效值為1.3倍額定電流的穩定過電流下運行。如果考慮電容器最大正偏差,則過電流允許達到1.43倍額定電流,但在製造廠供應成批產品的總容量誤差達不到+10%,故可不用1.43倍電容器組額定電流作為選擇載流導體的依據。
    當有諧波源超過諧波規定時,應裝串聯電抗器來限製諧波。由於國產油浸鐵芯串聯電抗器的最大允許工作電流為其額定電流的1.35倍,所以綜合考慮,選擇1.35倍作為選擇依據。
    至於低壓電容器組,則按1985年機械工業部電工局批準的《低壓無功功率補償裝置》(企業標準)所規定的標準1.5倍選擇。
第5.1.3條 按國際電工委員會(IEC)及電容器國家標準規定,與電容器直接連接的放電裝置,應能使電容器上剩餘電壓在10min內自降至以75V以下。日本及英國標準則為5min內將電容器上剩餘電壓自電容器額定電壓峰值降至50V以下。上述要求是對內放電電阻而言。一般高壓電容器沒有內放電電阻。10kV配、變電所內的高壓電容器組均采用JDJ—10型油浸式電壓互感器作為外放電設施。利用電壓互感器的一次繞組與電容器組並接組成RLC放電回路,當時,放電電流是周期性減幅振蕩電流。在低壓電容器組,外放電設施為燈泡或電阻,放電電流為非周期性單向電流,為了避免電容器受過電壓衝擊和考慮運行人員的安全,放電電壓均采用50V更為安全。從放電時間看,運行人員從控製室的音響信號掉牌,到判別電容器事故跳閘,再到電容器的安裝地點需要5min以上到達,最長的放電時間是考慮安全因素。配、變電所的高壓電容器組一般不裝設無功自動補償裝置,手動投切的電容器組不需要在很短的時間間隔內開斷和關合。對低壓電容器組按《低壓無功功率補償裝置》(企業標準)規定,放電設施應保證電容器斷開後,從額定電壓峰值放電至50V曆時不大於1min。現在生產的自動補償器均為自動循環投切,控製電容器投入切除有5~90s連續可調延時,因此低壓電容器組裝有自動投切裝置,可以滿足放時間不大於1min的要求。
第二節 電氣接線及附屬裝置
第5.2.1條 原水電部編製的並聯電容器設計規程調查報告表明,自70年代以來,東北、華北電力係統中發生電容器爆炸事故的多是三角形接線。因此近幾年來,電力部門10kV側新裝較大容量的並聯電容器組,考慮安全運行的要求,一般都采用星形接線。星形(中性點不接地)接線的最大優點是當一台電容器故障時,其故障電流僅為其額定電流(相電流)的3倍,對三角形接線來說,其故障電流則為二相短路電流,因而星形接線對電容器運行比較安全。目前國內生產的電容器有專為適應星形接線的額定電壓為6.5/kV、11/kV的電容器,其芯子對外殼的絕緣是按線電壓設計的,芯與芯之間為相電壓,因此現在都選用這種電容器接成星形,但星形接線也有其缺點,當一相中有一台電容器故障退出運行後,三相中電容器阻抗不平衡,可能產生比較嚴重的中性點位移,使尚在運行中的電容器處於長期過電壓。如有過電壓保護,則使整組電容器斷開,會引起電壓波動和缺無功現象,也會影響電壓質量。因此,在電容器單元容量較大、每組並聯台數較少時,中性點偏移較大,在這種情況下,采用三角形接線比較合適。現在高壓電容器組及成套裝置采用的電容器單元容量以25、30kVAR居多,從每臂最小並聯台數的要求,小容量450kVAR及以下接成三角形為宜。低壓電容器與高壓電容器不同,其單台電容器內都接成三相三角形,所以低壓電容器組都是三角形接線。
第5.2.2條 電容器斷電後應可靠地通過放電設備進行放電,以保證安全,所以要求電容器與放電設備有可靠的連接,以避免當串接設備發生故障時影響放電,使電容器端子上長期存在電壓而造成人身和設備事故。放電設備一般都是比較安全可靠的,沒有單獨操作的必要,故應直接固定連接。
    對於低壓電容器,因電壓較低,相對危險性小,為節約電能,可以在電容器斷電後采用自動投入的方式,但為了運行維護安全,不應采用手動投入方式。
第5.2.3條 電容器組裝設單獨的控製和保護裝置的理由,是不會由於電容器發生故障或需進行試驗、檢修而影響其他電氣設備的供電。從保護方麵考慮,兩者共用不便相互配合,使保護整定困難,選擇性降低,從而起不到保護的作用。
    對單台設備進行補償的電容器與該設備為一整體,一般不需要單獨運行,可同時投入和切除,而更主要的是可節約設備。
第5.2.4條 為防止電容器爆破著火,除提高電容器質量外,還要加強運行管理和設置完善的電容器內部故障保護,在故障電容器串聯元件未全部擊穿以前,將其切離電源。因此,采用單台熔絲保護電容器是防止外殼爆炸,保證並聯電容器組安全運行的主要措施。
    由於熔斷器與被保護的電容器工作在一個串聯回路中,因此,高壓熔斷器的額定電流應與電容器的最大過電流允許值相配合,其最大過電流允許值為額定電流的1.43倍,熔絲應選1.5倍以上,一般選擇熔絲為額定電流的1.5~2.0倍。
第5.2.5條 在電力設備中,受電網高次諧波影響最大的是並聯電容器。這是因為電容器容抗值與電壓頻率成反比,在高次諧波電壓作用下,因電容器n次諧波容抗是基波容抗值的幾分之一,即使諧波電壓值不很高,也可產生顯著的諧波電流,造成電容器過電流。但更多的情況是投入的電容器容抗與係統阻抗或負荷阻抗產生高次諧振,放大了高次諧波,使電容器承擔超過規定值的高次諧波電流,加速了電容器損壞。消除諧振的根本辦法是在電容器回路中串入電抗器,使電容器和電抗器串聯回路對電網中含量最高的諧波而言成為感性回路而不是容性回路,以消除產生諧波振蕩的可能性。
    對電力係統中存在的諧波次數應通過實測確定。一般電網中以5次諧波比較高將n=5代入式,可靠係數取1.2~1.5,則,即在電容器回路中串入5%~6%容抗值的電抗器,則可抑製5次諧波諧振。如電網中含有較高的3次諧波,則可在電容器回路中串聯13%容抗值的電抗器。目前電容器回路使用的大多是6%及13%電抗器,用於限製5次諧波和3次諧波。
第5.2.6條 在中性點不接地係統中,單相電容器的額定電壓低於電網標稱電壓時,為了避免單相接地故障使電容器極對地的電壓升高,故將每相支架與地絕緣,才能保證電容器安全運行。現在生產的11/kV電容器,是供10kV係統采用不接地星形接線的電容器組選用的電容器,其對地絕緣為11kV,額定電壓為11/kV,這樣可以將電容器直接裝設在接地的構架上,電容器外殼的連接線與金屬構架連接。
第三節 布置
第5.3.1條 對於高壓電容器因有爆炸和火災危險,故一般裝設在單獨房間內。
    對低壓電容器,由於其內部每個元件有熔絲保護,運行比較安全,在調研過的單位,隻是個別有過爆炸事故(由於電容器質量差開始投運時發生),一般是鼓肚、滲油現象,故可安裝在低壓配電室內。但當低壓補償電容器容量較大時,考慮通風和安全運行,宜設置在單獨的房間內。
第5.3.2條 下層電容器的底部距地不小於0.2m,是考慮電容器的通風散熱。上層電容器底部的對地距離不大於2.5m,是為了便於電容器的安裝、巡視和搬運檢修。
    為便於接線,三層布置是目前單相電容器在屋內的常用布置形式,對於三相低壓電容器隻需滿足上下層電容器底部距地的規定,對層數沒有要求。
第5.3.3條 電容器外殼之間的淨距及排間淨距,是從改善通風條件考慮,並考慮電容器的排列及安裝方便(手能進入)等要求而規定的。
第5.3.4條 裝配式電容器組網門前一般沒有操作元件,因此,網門前通道隻需考慮維護巡視和搬運方便。
第5.3.5條 成套電容器櫃前無操作元件,櫃前通道隻需考慮維護巡視和般運方便。但考慮到成套電容器櫃有可能布置在高壓配電室內,因此雙列布置時,櫃麵之間距離給予適當放大。
    低壓電容器屏前有操作元件,因而通道尺寸與低壓配電屏相同。
第六章 對有關專業的要求
第一節 防火
第6.1.1條 本條各電氣室的耐火等級要求是根據《建築設計防火規範》GBJ16—87第3.2.6條的有關規定和多年來的設計經驗製訂的。
第6.1.2條 本條規定是為了防止當變壓器發生火災事故時,不致使變壓器門因輻射熱和火焰而燒毀,致使事故蔓延擴大。
第6.1.3條 本條規定是為了防止變壓器發生火災事故時,不致使通風窗起火而燒毀,致使火災事故擴大。
第6.1.4條 為了防止當露天或半露天變壓器發生火災事故時,不致危及附近的建築物。
第6.1.5條 設貯油池是為了當民用主體建築物內變電所和車間內變電所的變壓器發生火災事故時,減少火災危害和使燃燒的油在貯油池內熄滅,不致使火災事故擴大到建築物和車間,故應設100%變壓器油量的貯油池。
    貯油池的通常做法是在變壓器油坑內填放厚度大於250mm的卵石層,卵石層底下設置貯油池,或者利用變壓器油坑內卵石之間的縫隙。
第6.1.6條 擋油設施是為了防止變壓器發生火災事故時,不致使變壓器油流竄到變壓器室外,引起周圍物品起火,以免事故擴大。擋油設施的材料應用非燃燒體製成。擋油設施的型式可有多種,例如:①利用變壓器室地坪抬高時的進風坑兼作擋油設施;②設置擋油門;③使變壓器室的地坪有一定的斜坡(坡向後壁)等。
    變壓器為有汙染物質,當擋油設施容量不滿足100%變壓器油量時,應將油排入不致引直起汙染危害的安全處。
第6.1.7條 本條規定是為了防止變壓器發生火災事故時,不致危及附近的建築物。以變壓氣油1000kg來劃分是原規範在部審會議期間與《建築設計規範》等有關單位共同確定的,經調研和了解情況,未提出修改意見,故仍保留原條文的規定。
第6.1.8條 根據現行國家標準《建築設計防火規範》和《高層民用建築設計防火規範》有關條文製訂。
第二節 對建築的要求
第6.2.1條 本條文推薦高、低壓配電室可以開窗,以便自然采光,也便於停電檢修時的檢查清掃工作。窗台高度的規定和臨街一麵不宜開窗是從全角度考慮。
    開窗的型式,與高壓開關櫃在室內的布置方式有關,當開關櫃為麵對麵布置時,在操作走道的兩端或一端開設,也有在櫃後上方牆上開設不能開啟的高窗。當開關櫃單列靠牆布置時,可在其對麵牆上開設。因此開設采光窗並不一定會擴大和增高配電室,以致增加土建投資,所以在沒有特殊情況下要考慮開設自然采光窗。
第6.2.2條 本條規定門的開啟方向是為了當配電室發生事故時,值班人員能迅速通過房門,脫離危險場所。
第6.2.3條 配電室、控製室和值班室可以開窗,對采光、通風等有利。變壓器室和電容器室需要有良好的自然通風,但通風、采光均必須采取防止小動物進入的措施。除門窗需防止小動物進入措施外,還應對電纜、電線用的管溝、槽等出入口處,采取防止小動物進入的措施。因為小動物進入室內會造成電氣設備事故,如老鼠咬傷電纜,蛇、貓等造成電報導設備短路。
    小動物是指麻雀、老鼠、貓、蛇等,也包括能引起電氣設備事故的比較大的飛蟲。
    另外,雨雪飄入配電室內也會造成事故,據上海供電局反映,1972年2月9日一次大風雪引起2個變電所的配電室造成事故。上海某燈具廠因雪飄到母線上引起閃絡。上海某電鍍廠也因雪飄到量電櫃的電流互感器上引起短路事故。
第6.2.5條 內牆麵抹灰刷白是為了配電室等環境清潔、明亮。由於配電室等房間常有裸露的帶電部分,所以規定配電室、變壓器室、電容器室的頂棚隻刷白而不抹灰,以避免抹灰脫落造成帶電體的短路事故。
    地(樓)麵采用高標號水泥抹麵壓光是防止地麵起灰,保持室內清潔,以利電氣設備的安全運行,有條件時也可采用水磨石地麵。
第6.2.6條 本條的規定是考慮到發生事故時,運行人員能迅速離開事故現場,以及便於救護人員接近事故現場,在平日使用上也比較方便。
第6.2.7條 為了防止電纜浸水後造成事故和配電室內濕度太大,電纜溝和電纜室應采取防水排水措施。如防水層處理不好或施工時保護管穿牆處堵塞不嚴,地溝內很容易浸水。特別是在嚴寒地區,溝內浸水後,冬季基礎凍漲,會造成牆體開裂。因此,應考慮地溝底有些坡度和集水坑,或采取其他有效措施,以便將溝內積水排走。
第三節 采暖及通風
第6.3.1條 變壓器室應有良好通風裝置的目的,在於排除變壓器在運行過程中散出的熱量,以保證變壓器在一年中任何季節均能在額定負荷下安全運行和有正常的使用壽命。
    實踐證明,對於需要排除餘熱的場所,自然通風是一種效果良好、經濟可靠的通風方式。因此在設計通風裝置時,首先應考慮采用自然通風,隻有在自然通風不能滿足排除變壓器全部發熱量或由於客觀條件的限製而不能采用自然通風時,才采用其他的通風方式。 根據國內多年經驗,按排風溫度不高於+45,進風和排風溫度差不大於15設計,運行情況一般反映良好。
第6.3.2條 自然通風是最經濟的一種通風方式,是應首先考慮的設計原則。通風量與電容器的溫度類別有關,根據安裝地區的氣溫不同,我國並聯電容器分為四種溫度(見表1)。
表1 並聯電容器的四種溫度類別

代號
環境空氣溫度(℃)
最高
24h平均最高
年平均最高
A
40
30
20
B
45
35
25
C
50
40
30
D
55
45
35

    在選用電容器時,應注意表中所列的各個溫度值。環境空氣的最高溫度和24h平均最高溫度,關係到電容器運行時的極限溫度。如果選擇不適當或是布置不適當,仍有可能使電容器運行時的溫升超過允許值。
    電容器室內設有溫度指示裝置,是用於監視電容器處於某一環境溫度,因為過勢會導致電容器的壽命縮短。電容器的實際壽命要按下式計算:
    
   
式中
    L——電容器的實際壽命(年);
    LH——電容器的額定壽命(年);
    K——常數(0.91~0.94隨介質而定);
    △θ——實際運行溫度和額定溫度之差(℃)
    當△θ為+8~10時,電容器的壽命將降低到額定壽命的一半。
第6.3.3條 本條規定是為了避免發生火災時燒毀通風管道。安裝空氣過濾器,是為了不使汙穢空氣影響電氣設備的安全運行。
第6.3.4條 配電裝置運行時產生一定的熱量,采用自然通風可以帶走室內的熱量和潮氣。
    裝設事故排煙裝置,是當油斷路器發生爆炸事故時,通過排煙裝置能較快的抽走煙氣,便於迅速進行事故處理。
第6.3.5條 控製室和值班室有人值班,應按采暖要求進行采暖。
    對配電室,過去規範中沒有規定采暖,但在嚴寒地區,環境溫度低於電氣設備、儀表(如電度表等)、繼電器元件等的使用溫度時,將影響設備正常運行,因此,應采暖或采用局部采暖措施。同時,配電室采暖後對巡視和檢修人員也有利。
    采暖裝置采用鋼管焊接。沒有法蘭、螺紋接頭和閥門,是為了防止漏水、漏氣影響電氣設備安全運行。
第四節 其他
第6.4.1條 本條規定是為了避免當其他管線損壞和檢修時,影響電氣設備正常運行。
第6.4.3條 在配電室裸導體上方布置燈具時,要考慮不停電更換燈泡時人體部位和伸臂時的安全。人的水平伸臂長度一般不超過0.9m,且配電室是電氣專用房間,更換燈泡人員為電氣工作人員,因此規定燈具與裸導體的水平淨距大於1.0m是安全的。
     燈具采用吊鏈和軟線吊裝易受風吹或人為碰撞而晃動,易引發短路事故,很不安全。
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