建筑施工现场临时用电变配电所设计

1、建筑施工现场临时用电变配电所设计2.1 变配电所2.1.1 变配电所的类型建筑施工现场临时用电的总容量超过 100kVA时，应设立6、1OkV变电所。 根据这类负荷的特点， 即：负荷相对比较集中， 低压负荷占多数， 一级负荷较少， 临时性强，变电所一般可分为室外变电亭和独立变电所二类。2.1.1.1 室外变电亭变压器可设柱上式或落地式， 柱上式一般按低压直接配电考虑， 落地式可在 低压侧设低压配电室，组成变电所。2.1.1.2 独立变电所独立变电所包括室内变电所和箱式变电所。（1）室内变电所的高压设备和变压器装于室内，一般使用在潮湿、粉尘等 环境比较差及对城市环境要求较高的施工工地。其主要特点

2、如下：1 ）面积小，但建设费用高；2）具有常规的各类电气保护，供电可靠性高；3）受外界环境影响小，减少了维修工作量。（2）箱式变电站通常有两种规格，一种是由电力变压器、高压开关设备、 低压开关设备和辅助设备呈 “品” 字形组合在一个密封充油箱体内构成。 俗称美 式箱变。另一种是由电力变压器、负荷开关、塑壳断路器呈“目”定型组合在一 个箱体内，俗称欧式箱变。它们是一种具有自我保护功能的紧凑型变配电装置， 它们采用密封结构， 外壳采用具有防腐蚀功能的粉末喷涂处理， 可以直接安装在 室外混凝土基础上， 不受风雨侵蚀。 箱式变电站可深入负荷中心实现配电， 一般 输入电压为6-10kV，输出电压为0.4

3、kV，使用十分方便。目前由于其价格是普通 配电方式的 1.5-3 倍，因此在施工现场的临时用电中还较少使用。 但是由于箱式 变电站在技术上具有结构紧凑、运行可靠、维护方便、造型美观等优点，在经济 上具有占地面积少、移动方便、建站周期短、损耗小的优点，因此预计在今后的 一些大型施工现场会得到广泛的应用。箱式变电站的主要特点如下：1 ）箱式变电站的变压器采用干式变压器或油浸式变压器，其容量为200-1600kVA。2）箱式变电站设有高压室、变压器室和低压室，其高低压侧均设有常规的 各类电气保护，因而其供电的可靠性高。3）当施工现场对防火要求较高时，可选用带有干式变压器的箱式变电站。2.1.2 变电

4、所的选址（1）尽可能接近负荷中心，从而减少导线用量，降低电能损耗，提高配电 质量。（2）便于线路的引进和引出，且便于电器设备的运输。（3）周围环境清洁，无污染，地势较高，不积水，尽量避开高温、多尘、 震动的地区。（4）不妨碍建筑物的施工，不妨碍道路的交通。2.1.3 其它注意事项设置变电所时，一般应同时考虑以下几方面的要求：（1）变配电所的设计和安装应遵守电力部门的有关规程和规定，并符合当 地电网的统一规定。（2）6kV、10kV的电源进线一般应设断路器，对室外变电亭，当变压器容 量在320kVA以下时，一次侧可采用跌开式熔断器。（3）变配电所的6kV、10kV的架空进出线，在出入口处应装设避

5、雷器。（4）室外变电亭，对30kVA及以下的变压器宜采用单杆式变压器；40-320kVA 的变压器应采用双杆式变压器台；320kVA以上的变压器宜采用落地式变压器台。（5）变配电所的布置要紧凑，以便于检修。（6） 变配电所的建筑物应采用非燃性材料，其耐火等级：变压器室为一级， 其它房间为二级。2.2 变压器的类型与容量的选择变压器是按照电磁感应原理工作的。铁芯和线圈是变压器的两个重要组成部 分，铁芯是由高导磁率的冷轧硅钢片叠装而成，每片硅钢片厚度一般为0.35mm片与片之间相互绝缘，主要起导磁作用，线圈由绝缘铜导线或铝导线绕制而成， 主要起导电作用，在设计中应尽量采用铝线圈变压器。变压器按冷却

6、方式主要有：油浸自冷式、油浸风冷式、强迫油循环冷却、水 内冷变压器、干式变压器。建筑施工现场临时用电常用电力变压器的型号为三相 双线圈油浸自冷式降压变压器，主要的型号为 SJL1系列。S J L 8-800/10高压侧电压级，kV 额定容量，kVA设计序号三相变压器1L油浸自冷 铝线圈SJL1系列蛮压器型号的表示和含意6kV、10kV电力变压器选择的内容主要是变压器的型式、台数和容量，选择的原则是供电运行可靠，技术经济合理。2.2.1变压器的台数和型式变压器的台数和型式选择应遵循以下原则：（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。当具有一、二级负荷时，宜采 用两台变压器，当一台变压器进行检修时，

7、另一台能对一、二级负荷继续供电。 对只有二级负荷，而无一级负荷时，则可采用一台变压器，并在低压侧从邻近变 电所取得备用电源。（2）当负荷计算总的视在功率在1000kVA以上时，由于目前电器设备开关容量的限制，因此要考虑选两台变压器，从而使每一台的容量小于1000kVA（3）对于季节性或昼夜变化较大的负荷，为考虑经济性运行，可选用两台 变压器。（4）为了考虑节约有色金属，尽量采用低能耗的铝芯变压器。（5）在防火要求较高的场所，应尽可能选用干式变压器。（6）在选用两台变压器并列运行时，其阻抗值、联接组别、额定电压、工 作频率都必须相互匹配。222变压器的容量（1 ）只装一台变压器的变电所。变压器的

8、容量 Sb应能满足全部用电设备总 计算负荷Ss的需要，即SBSs（2）装有两台变压器的变电所。每台变压器的容量 SB应该满足以下两个条 件：1）任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的 70%勺需要，即70%S这样在一台出现事故后，另一台可连续运行5天（变压器每天过负荷运行的 持续时间不超过5小时），从而保证有足够时间进行维修，又不耽误施工。2）任一台变压器单独运行时，应满足一、二级负荷的需要，即Sb> Ss （i，n）Sjl 1型部分6-10kV电力变压器的主要技术数据表2-1额定容量kVA阻抗电压%损耗W空载电流%空载电流125448024004.2160456029003.920

9、0464036003.6额定容量kVA阻抗电压%损耗W空载电流%空载电流250478041003.4315490050003.140041100600035004125071002.76304150084002.68004.51900130002.610004.523001450002.23）单台容量应以750kVA及以下为宜，不宜用大于lOOOkVA的变压器，以便 深入到负荷中心，但用电设备容量大、负荷集中的情况除外。例2- 1某施工现场的临时变电所，电压比为10/0.4kV，用电设备总的计算负荷为Ss=350kVA其中有一、二类负荷150kVA试选择变压器。解：由于该施工现场有一、二类负荷

10、，因此选用两台变压器，对于其中的一 台变压器来说，应满足以下条件：Sb> Sjs（i，n）=150kVASb> 0.7 X Ss =0.7 X 350=245kVA根据上述条件，可选择两台额定容量为250kVA的变压器，其型号为Sjl 1-250/10。2.3 变配电所主要电气设备2.3.1 高压主接线方案建筑施工现场临时用电，其变电所形式，一般采用独立变电所和室外变电亭， 本书以单台变压器为例加以阐述。独立变电所在架空进线时，首先通过高压负荷开关，再经高压熔断器，把电 源引入变压器，为了防止雷电波的入侵，在高压负荷开关前装避雷器。而室外变 电亭，由架空线把电源引入后，经过跌落式熔

11、断器直接进入变压器，为了防止雷电波的入侵，同样加装避雷器。常见的高压电器有：高压隔离开关、高压负荷开 关、高压熔断器、高压断路器。2.3.2 高压电气设备2.3.2.1 高压隔离开关高压隔离开关主要用来隔离高压电源，以保证其它电气设备的安全检修。由 于它没有专门的灭弧装置， 所以不能带负荷操作。 但是可以用来通断一定的小电 流，如激磁电流不超过2A的空载变压器、电容电流不超过5A的空载线路以及电 压互感器和避雷器回路。 高压隔离开关在结构上有明显的断开间隙， 而且断开间 隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能够充分保证人身和设备的安全。隔离开关根据使用场所不同， 分成户内和户外两种形式。 户内常

12、用的三极隔 离开关有GN2 GN6 GN8都是三相联动三柱式结构。户外常用的有 GW4 GW5 GW等。2.3.2.2 高压负荷开关高压负荷开关专门用在高压装置中通断负荷电流， 也能在过负荷情况下 （装 有热脱扣器时） 自动跳闸。 由于负荷开关要通断负荷电流或过负荷电流， 所以它 具有简单的灭弧装置。 但它不能断开短路电流， 因此线路的短路故障只有借助与 它串联的高压熔断器（一般为RN1型）来切除。它的外形与高压隔离开关很相似， 实际上，高压负荷开关也就是在高压隔离开关上加上一个简单的灭弧装置， 以便 能通断电流。 由于这种负荷开关在断开时有明显的断开点， 因此高压负荷开关也 起隔离高压电源保

13、证安全检修的作用。 高压隔离开关按安装地点可分为户内式和 户外式两大类，目前常用的FN2 FN3型用于户内的，FW5-10型用于户外。目前生产的FN2 FN3型负荷开关，采用开关传动机构带动压气装置，分闸 时喷出压缩空气，将电弧吹灭，因此灭弧性能好，断流容量大，安装调整方便， 寿命也比较长，一般选用这两种类型。其中FN2-10型不带熔断器；FN2-10R及FN3-10R与熔断器组合成有保护作用的开关，用负荷开关正常通断操作，用熔断 器切断故障电流，以代替昂贵的断路器；FN3-10RT型负荷开关带有熔断器和热脱扣器，所以既能保护短路故障，又能保护过载，保护性能较为完善。2.3.2.3 高压熔断器

14、高压熔断器，户内采用RN1型管式熔断器，户外则广泛采用RW型跌落式熔 断器。RN1熔断器用于电力线路的短路保护，灭弧能力很强，能在短路电流未达 到冲击值之前就可完全熄灭电弧，属于“限流”型熔断器。RW称户外跌落式熔断器，俗称令克， 即可作 6-10kV 线路和变压器的短路保护， 又可在一定条件下， 直接用高压绝缘棒来分合熔断器， 以断开或接通小容量的空载变压器、 空载线路 和小负荷电流，在线路上形成明显的断开点，在某种程度上讲相当于隔离开关。户外跌落式熔断器， 正常运行时， 跌落式熔断器串联在线路上， 熔管上部动 触头借熔丝张力拉紧后， 推入静触头中锁紧， 同时下动动触头和下静触头也相互 压紧

15、，从而使电路接通。当出现短路故障时，故障电流使熔丝迅速熔断，形成电 弧。消弧管因电弧的灼热作用，而分解出大量的气体，使管内形成很大的压力， 并沿管道形成强烈的纵向吹弧， 使电弧迅速拉长而熄灭。 熔丝熔断后， 熔管上动 触头因失去张力而下翻， 使用锁紧机构释放熔管， 在触头弹力和熔管自重作用下， 回转跌落，造成明显的断开间隙，切断电源，使配电变压器和线路得到保护。户外跌落式熔断器所用的熔丝的额定电流按变压器高压侧额定电流的2-2.5倍选择。配电变压器容量超过 100kVA时，熔丝按变压器高压侧额定电流的1.5-2倍选择10-180kVA配电变压器配用熔丝的容量见表 2-2所示。工作中仅供参考。2

16、.324高压断路器高压断路器专门用在高压装置中通断负荷电流，并在严重过负荷和短路时自由跳闸，切断过负荷或短路电流。它具有相当完善的灭弧装置和足够大的断流能 力。按灭弧介质分，有油断路器、气体断路器和真空断路器。根据断路器安装地 点，断路器可分为户内式、户外式和防爆式。配电变压器配用熔丝的容量表2-2额定电压（kV）106、额定电流变压器（kVA、变压器熔丝变压器熔丝100.5830.963201.1531.925301.7352.897.5502.897.54.8110754.33107.22151005.77159.622018010.392017.3240额定开断电流和额定断路容量是断路器

17、的两个重要的技术参数， 其中额定开 断电流是指断路器在额定电压下允许通过的最大工作电流； 额定断路容量是指断 路器在额定电压下允许开断的最大短路容量。断路器的断路容量必须与电力系统的短路容量相适应。如果断路的断路容量 小于电力系统的短路容量，当发生短路故障时，断路器就不能切断很大的短路电 流，不能及时熄灭电弧，就会引起燃烧、爆炸。2.3.2.5 阀式避雷器在雷雨季节，架空线路和变压器有可能受到雷电过电压的侵袭。 雷电过电压 比电气设备本身的额定电压高许多倍， 造成绝缘击穿，甚至引起燃烧。常用的防 劸保护设备有避雷器和保护间隙。当雷电过电压波袭来时，它们先引放电接地， 把雷电流引入地下，使配电变

18、压器等电气设备免遭雷电波的破坏。高压阀型避雷器外部的瓷件作为绝缘保护，内部由多个阀型电阻和火花间隙 组成。阀型电阻具有非线性特性，电压越高，它的电阻越小；电压低，它呈现的 电阻就很大。阀型电阻一侧通过接地线接地，最上端的火花间隙接到变压器的高 压侧。在正常运行时，火花间隙有足够的绝缘强度，不会被正常运行的工频电压 所击穿。当有雷电过电压时，火花间隙很快被击穿，高电压加到阀型电阻上，阀 型电阻的电阻值立即降低，把雷电流迅速引入大地。雷电流过后，阀型电阻值又 立即升高，恢复到原来的高电阻值，工频电流同时被火花间隙切断，防止线路因 继续放电而发生跳闸事故，使线路恢复正常工作。从上面介绍可以知道，断路

19、器具有完善的灭弧装置，可以切断正常工作电流 和短路电流；负荷开关有简单的灭弧装置，只能切断正常的工作电流；隔离开关 没有灭弧装置，所以基本上只能在电路切断的情况下操作。为避免错误拉合隔离开关，用隔离开关切断短路电流或负荷电流，造成严重伤亡事故，因此，断路器 和隔离开关的操作应当严格配合， 拉闸时，先拉断路器，后拉隔离开关；合闸时, 先合隔离开关，后合断路器。为了防止误操作，在断路器和隔离开关的操作机构 上，一般装有联锁装置，以保证上述操作的顺序进行。2.3.3 高压电气设备的选择与校验高压电气设备的选择可参照表2-3。选择6-10kV电气设备应校验项目表表2-4项目设备名称电压（V电流（A）断

20、流容量（MVA动热稳疋性校验动稳定热稳定断路器VVVVV负荷开关VVVVV隔离开关VVVV熔断器VVV母线V电缆VVV注：表中V表示要进行校验为了保证电气设备的正常运行，并在发生故障时通过最大可能的短路电流不 致受到严重损坏，除了根据设备的额定电流、定额电压、额定断流容量等选择外， 还需要根据短路电流所产生的动稳定及热稳定进行校验，对选择各种电气设备应进行的校验项目如表2-4所示。2.4 变配电所的布置与结构建筑施工现场临时6、10kV变配电所由高压配电装置、降压变压器和室内低 压配电装置组成。2.4.1 柱上变电台用于配电的三相柱上变电台有两杆式和三杆式， 三杆式为变压器装在单独的 两根电杆

21、上。柱上变电台的附近有建筑物时，其距离不得小于 5m不足5m时, 在变电台宽度及其两侧各加1.5m范围内（高度为变压器以上3m及以下所有部分） 不得有门窗。柱上变压器的容量不得大于 320kVA2.4.2 落地式变电台落地式变电台与低压配电室组合成 6-10kV变电所。落地式变电台周围应设 固定围栏，围栏高度不低于1.7m;变压器与围栏或建筑物的净距离不应小于0.8m;变压器底部距地面不小于 0.3m,相邻两变压器外壳之间的净距不得小于 1.5m。2.4.3 变压器室的结构变压器室的结构型式，决定于变压器的型号、容量、放置方式、主接线方案 及进出线的方式和方向等因素，并应考虑运行维护的安全及通

22、风、防火等问题。为了保证变压器安全运行及防止变压器失火时故障蔓延，我国现行规程规 定，每台三相油浸式变压器应安装在单独的房间内，变压器外壳与变压器室四壁的距离应不小于表2-5所列的数值。变压器外壳与变压器室四壁的距离表2-5变压器容量，kVA315以下400-10001000以上至后壁和侧壁净距，mm600600800至大门净距，mm6008001000变压器室的建筑属于一级耐火等级，其门窗材料都应满足相应的防火要求。 变压器室内墙应勾缝刷白。变压器室门的大小，一般按变压器推进面的外壳尺寸 外加0.5m考虑。门要向外开。室内只设通风窗，不设采光窗。进风窗应设在变 压器室前门的下方，并应有防止小

23、动物进入的措施。出风窗应设变压器室的上方， 并应有防雨雪和小动物进入的措施。变压器通风窗的面积，根据变压器的容量、 进风温度及变压器中心标高至出风窗中心标高的距离等确定。变压器室的地坪，按变压器的通风要求，分为地坪抬高和不抬高两者形式。 变压器室地坪抬高时，通风散热更好，但建筑费用高。现在变压器容量在630kVA 以下的地坪，一般不抬高。244 低压配电室低压配电室一般采用低压成套配电柜，除采用单面操作的开关柜超过 3台时 可靠墙面安装外，均采用离墙安装。配电柜一般靠近变压器的方向以使低压母线 距离最短。配电柜下设低压电缆沟，沟深一般为0.8-1.0m，沟盖板一般用花纹钢板及角钢制成，以便以开

24、启和防火。配电柜正面的操作通道宽度：单列或双列 背对背布置时应不小于1.5m，双列面对面布置不小于0.2m;柜后操作与检修通 道的宽度单列或双列面对面不宜小于 0.8m,双列背对背不小于1.5m。低压配电 柜顶母线与顶板的距离不应小于 1m局部有混凝土梁处可降低，以便于清扫和 检修。低压配电室高度除了满足低压配电柜母线距顶的要求外，还要根据从变压器引来的母线高度加以考虑。低压配电室的耐火等级不低于三级，当长度大于 7m时，需有两个出入口，门应向外开，对室外的门应设雨罩，室内可开采光窗 但应避开配电柜的位置。与低压配电无关的管道不应穿越其间， 需要采暖时，暖 气装置应采用焊接，且不应有法兰、螺纹接头及闸门等。低压配电柜后的通道， 需在墙上设照明灯。2.5 自备发电机组施工现场临时用