20kV及以下变电所布置探讨

20kV及以下变电所布置探讨

杨山根

南京合创工程工程设计有限公司，江苏 南京 210000

摘要：为从根本上保障20kV及以下变电所实际运行要求，需要明确当前变电所布置要点，认知到变电所布置期间的注意事项，选择适宜的变电所所在位置。基于此，本文提出变电所各项维护需求和变电所内配电柜、变压柜、低压配电柜的设置位置，分析变电所内部设备实际运维要点，设置合理的变电所平面布置方案，确保变电所能够在保障电力资源高效平稳运行过程中发挥出重要作用。

关键词：20kV及以下；变电所；布置要点

前言：作为电力系统重要组成部分，变电所主要就是在一个区域内肩负起输电、输电线路开关、变压器设置工作，可直接影响到电力系统运行水平。在变电所开关站中，开关站配备了较多的开关设备，确保变压器输出电压值，低于输入电压值，从而保障电力系统运行期间的可靠性。

1. 20kV及以下变电所布置要求

随着社会经济与科技技术发展速度的不断加快，民用20kV工程、工厂内变电所数量较多，20kV及以下变电所最为常见，在实际运行期间的覆盖面积最广。为切实满足不同领域生产经营建设期间的用电要求，20kV或工厂工艺布局对变电所布置方案提出了更高要求^[1]。为确保20kV及以下变电所能够始终处于安全高效运行，还需要做好变电所实际布置工作。

现阶段电气设备制造技术更为成熟，室内20kV及以下变电所的变压器多数为干式变压器，并在其中配备了通风柜。在保障变电器运行水平的前提下，最大限度节约空间利用率，提升变压器的负荷能力。

低压配电柜种类日渐增多，且多数为模块化结构，在从根本上提升供电安全性及连续性的情况下，其环境耐受力也会不断增强。变电所内开关柜的电缆进出方式、接线方式、防护等级与隔离方式多种多样。如从前面进行侧面连接、从柜顶进行顶部直接连接、从柜底进行底部直接连接、后面连接等。不同连接方式所需采用的安装手段以及安装距离不同，因此实际运维管理期间的难度较大。

电气设备变电所内部设置方式采用灵活布置的方式，从而有效节约变电所对策造价支出^[2]。就目前来看，我国变电所设置期间的规范与理念相对落后，实际布置期间的占地面积较大，仍需要结合先进的工作经验，对变电所进行合理布置。

2. 变电所放置位置

变电所应当放置在专门的房间内，由专业人士进行全程管控，确保配电设备的布置工作需要满足工程建设实际要求。由于我国变电所布置方式常年没有进行改进，导致变电所运行期间的故障问题频繁发生，电力资源损耗量巨大，严重影响到各领域生产经营建设水平。在设置变电所位置过程中，需要着重关注以下要点：

1. 注重中压开关柜柜前维护工作。中压开关柜的柜前维护产品较为成熟，在实际布置过程，可以采用靠墙安装或者背靠背的安装手段，以实现靠墙单面维护目标^[3]。以某中置式的中压柜为例，该柜体结构的尺寸为最小尺寸，需要在实际工作中做好柜体尺寸与订货文件核对的工作，避免在柜体采购与实际安装过程中出现尺寸误差问题。在对该柜体结构进行靠墙安装的情况下，可以有效节省柜后空间，确保端盖板以及侧墙之间的距离能够被缩小50毫米，从根本上提升空间利用率。

图1中压柜单列布置靠墙安装图

2. 变压器与配电柜维护方案。现阶段多种低压电柜可以从采用靠墙安装手段，在实际安装过程中需要进行柜前维护。在变压器实际运行期间，防护等级较高的带外科干式变压器也被设计为靠墙安装方式。在变电所两侧变压器以及低压配电柜均为靠墙安装的情况下时，实际安装期间的空间能够被最大限度节省。在变压器外壳处设置接地开关，在接地开关操作时，接地开关会向上断路器进行自动分闸。为保障变电站运行安装，还需要在变压器前设置一个环网柜或者负荷开关柜。

3. 在变电所内部配备低压配电时采用成排布置方式，也可以确定屏后的最小宽度值，规定屏后通道的最小宽度。因此在变电所实际布置过程中，需要着重关注柜前维护工作，将屏前通道更改为操作通道，屏后通道更改为维护通道。在操作通道与维护通道处于同一侧的情况下，取最大值就可以。在双排背对背布置的情况下，为切实满足配电屏的屏前维护要求，需要进行配电屏的背靠背安装。

3. 变电所中车间平台设计方案

为确保变电所在实际建设与安装过程中能够有效控制造价，实现节能目标，还需要采用分布式供电手段，将变电所设置在车间负荷中心，但此种情况也使变电所往往不具备单独使用的功能。车间中的变电所通常为敞开式，将变电所安装在车间平台或者夹层^[4]。在实际车间安装，应当设置不带可燃性油的高配电装置、低配电装置，布置上以临近布局为宜。

国外变电所主要采用电气专用架空地板，该电气产品主要由电气专业人员设计完成。在安装此地板过程中，需要进行防电机以及防静电工作，并做好中压开关室的泄压防爆工作，严格遵守防火、防水与事故通风要求，对泄压防爆设计做出具体要求。

在气体绝缘开关设备发生断路故障的情况下，产生出的电弧会加速周围气体的加热，也会导致压力出现上升的情况。压力上升与配电室空间的大小密切相关，一旦配电室发生故障，极有可能造成严重后果

^[5]。因此在变电所实际安装布置过程中，也应当注意选择适宜的压力释放设施。如采用压力释放出口、管道、吸收材料或制冷剂等。借助压力释放装置降低压力以及实际电弧能量。配电室结构还需要承受燃弧气体产生出的高压气体，降低变电所在实际运行期间的故障问题发生几率，确保变电所能够在提升电力资源供应水平中发挥出重要作用。

4. 变电所布置维护要点

4.1变电所故障运维记录

为延长变电所设备内部设备使用寿命，确保内部变电所能够长期处于正常状态运行，需要在变电所布置过程中，加强维护管理力度，要求系统内部的重要变电所建立起技术档案，使维护人员能够快速了解变电所运行性能以及故障维护情况，制定出更加有效的变电所维护方案。注重做好运维管理系统主动维护工作，借助档案内的变电所修理记录、交接班记录以及维修保养记录，优化变电所维护流程，将变电所运行故障风险控制在源头。保养人员也需要做好保养方案的交底工作，及时检查变电所管理情况。

4.2变电所故障运维管控

针对变电所布置要求以及后期运行管控要点，建立起相关奖惩机制，将运维管理系统的技术应用、维护保养、安全运行水平等设置为奖惩评判标准，确保各部门均能够认识到运维管理系统管理与维护工作重要性^[6]。注重采用多样化变电所管理与维护方式，针对变电所运行性能制定专项性管理维护方案，确保变电所管理与维护细节问题能够得到及时解决。利用信息化手段构建起运维管理系统管理与维护平台，提高管理与维护工作信息数据利用率，为构建科学有效运维管理系统管理与维护方案提供重要理论依据。

在开展变电所规划化管理期间，管理人员需引进更加先进的安全管理理念，形成正确的管理意识。将管理理论与管理实践有机结合在一起，增强创新理念的可实施效。形成更加专项可行的变电所系统化理论体系，为促进变电所规范化管理工作奠定坚实基础。依照煤矿规范化管理要求，不断优化变电所规范化管理考核内容，使存在于变电所运行期间的各类问题能够被及时发现。

4.3变电所安全风险管理

为确保变电所能够始终处于安全高效运行状态，在变电所布置工作开展期间，为规避变电所安全管理工作存在的风险问题，需在原有基础上完善变电所安全控制管理机制，不断优化安全管控内部流程。制定出严格规范的变电所安全管理控制奖惩机制，对人员以及各部门执行变电所安全管理制度的效果进行评估，结合评估结果对变电所整体布置方案进行综合调整，严惩变电所安全管理效果不佳的部门及管理人员^[7]。

为增强变电所安全风险管控水平，需要对变电所管理中的每子环节进行精准辨识，采用合理手段分析可能导致变电所安全风险发生的多项原因，然后通过对比运营实况数据与变电所安全指标，对变电所安全风险进行预测或者制定出合理的解决对策。

4.4注重变电所安全管控人员专业技能培训工作

在开展内部变电所安全控制管理工作过程中，应切实提升安全管控人员专业水平与职业素养，确保其能够承担起监督及管理变电所安全各部门操作行为的重要职责。结合风险管理理念与变电所安全控制办法，在煤矿施工群体中开展教育培训工作，确保施工团队能够深刻认识到配合安全风险内部控制工作的积极作用，进一步降低变电所故障问题发生几率，促进变电所安全长效发展。

4.5设计变电所大数据检修平台设计

为从根本上提升变电所运维水平，还可以将先进的大数据技术应用在实际运维工作中，构建起大数据检修平台，确保存在于系统中的故障问题能够被及时发现。

变电所大数据检修平台主要由硬件设备通讯接口、故障日志收集系统、故障大数据库构成，结合这些系统构建及预防性检测计。在大数据检修平台运行过程中，可以用于检测各类硬件设备运行状态，收集并整理设备故障日志。将故障数据存入到大数据库中，通过数据对比分析及诊断，发现系统实际运行期间存在的质量问题，制定出专项可行的解决对策。

总结：总而言之，在变电所设计过程中，变电所内部通道设计要求对实际布置方案的要求更高。现阶段变电所内部电气设备周围通道可分为操作通道、维护通道、屏前通道、屏后通道等几种类型。为从根本上保障变电所实际运行效果，需要通道尺寸应当以操作通道、维护通道为基础，加强变电所运行期间的设备可控性，还需要制定出专项可行的变电所设备运维方案，降低变电所内部设备故障问题发生几率。

参考文献：

[1]吴晓婷. 直流牵引变电所在交直流潮流计算中建模研究[D].北京交通大学,2013.

[2]王海姣. 高铁牵引变电所的防雷保护研究[D].北京交通大学,2014.

[3]尹维恒. 基于贝叶斯网络的牵引变电所可靠性评估[D].西南交通大学,2013.

[4]李享. 智能牵引变电所设计方案研究[D].西南交通大学,2017.

[5]黄小红. 同相供电牵引变电所直挂变流器拓扑结构与控制策略研究[D].西南交通大学,2016.

[6]张义,蔡汉生,贾磊,刘刚,胡上茂,李瑞显. 高速铁路综合接地系统对牵引变电所接地阻抗测量的影响[J]. 高电压技术,2019,45(03):723-729.

[7]杨博惟. 高速铁路牵引变电所经济运行方法研究[D].西南交通大学,2015.