电站设计规范大全11篇

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篇（1）

中图分类号：S611文献标识码： A

总结出以下要求，从而将室外管线的设计更加规范化。

室外管线设计成品文件主要包括：

① 外管线设计说明；

② ②室外管线系统图；

③ ③室外管线管架平面布置图；

④ ④室外管线管道布置图；

⑤ ⑤室外管线制做图。下面我们一一做以说明。

一、室外管线设计说明

1、 设计依据

我们主要依据业主提供的全厂总平面图等资料和各装备提供的接管点条件等进行设计。

2、 管道施工及验收应执行的标准、规范等

DL5031-94电力建设施工及验收技术规范（管道篇）

DL5007-92电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）DL/T821-2002钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规范

3、 施工要求

A、对固定、滑动、导向支架的说明

如：固定架要求管托与管架满焊；滑动架要求管托与管架平滑接触，不应被卡住。

B、对Π型补偿器安装要求（冷紧等）。

C、对于DN25以下小管道与大管共敷要求。

D、低点排液、高点排气的要求。

E、在原有厂房处设支架的有关问题说明。

F、管道系统的压力试验要求。

G、防腐的要求。

H、保温的要求。

I、其他有关问题的说明。

二、外管系统图

需要表示出全部管道、管道名称（代号）、管道规格和介质流向。

三、室外管线管架平面布置图

需要绘制出一下内容：

1、 全部管道支架的表示（含在原厂房设置的支架）。

2、 全部支架编号。

3、 绘制出管架柱腿，标注管廊中心线。

4、 绘出管架的间距；绘出与各装置（窑头锅炉、窑尾锅炉、汽机房）建筑轴线的定位尺寸。

5、 绘出各管架的架顶标高（绝对标高或相对标高均可）或以列表的形式：管架号、管架型式、标高、备注等。

四、室外管线布置图

1、 分段绘制管道布置图（全部采用单线绘制各管道），以及各拐点处的详图和各Π型补偿器的布置详图。

2、为表示清楚，宜将多层管道进行分层绘制，如上层、下层或上层、中层、底层等。

3、管道平面图中管长（纵向）方向和管间距（横向）方向可采用不同比例：一般纵向为1：100或1：50；横向为1：50或1：25，断面图或局部剖视图1：25。整套图的比例应统一。

4、管道间距的标注应以管廊中心线为基准向两侧标注。

5、为清楚表示管道在管架上的排列，应按比例画出管廊断面图，并给出管托高度。

6、对与各装置相连的接管点处，均应绘制详图。与各装置的接管点一 般在装置的外轴线1米（汽机房）处或2～3米（窑头锅炉、窑尾锅炉）处。管廊上若有较复杂的转弯、分支等处，也应分别给出详图。

7、各管道均应给出坡度。

8、DN25以下（包括DN25）的管道不设高点排气。其余管道均在管廊高点（桁架处）设置DN15的排气，可选用单阀。阀门在保温层外即可。

9、各管道设置DN20的低点排液，单阀即可。设置在管廊两交点之间，蒸汽管道安装在管道上升之前处，热水管道安装在坡向最低处，间隔在50米左右均可。

五、管架制做图

1、桁架管道跨马路敷设时，一般采用桁架敷设。

A、桁架设计宜请土建结构工程师协助设计。

B、桁架上敷设管道一般分在桁架内部和上部两排布置。

C、桁架上若设置固定架，其桁架支腿应两边分别用四腿立柱支撑桁架。若无固定架或桁架上管道荷载较小时，也可用双腿立柱支撑。

D、桁架跨度一般在9～12米即可。

E、桁架高度不宜小于1米。

2、固定支架

管廊上的固定支架均应采用四腿落地的型式。

3、滑动支架及其他

管廊上的滑动支架可采用双腿单架的型式。

4、新建管廊的管道不应采用建筑物支撑式（如利用汽机房柱梁）。按规范，管架与建筑物墙外缘3米，无门窗的建筑物墙外缘1.5米。

篇（2）

随着国民经济的发展，电网改造的进程也在加快。在电网改造建设过程中,变电站的建设数量呈现不断上升的趋势。为了节省用地、减少建筑面积、控制工程造价和与城建规划相协调，许多变电站都设计为综合自动化无人值班的变电站，采用全户内或半户内布置方案。在此种情况下，消防系统的正常运行对于变电站的安全生产显得更为重要。本文着重介绍变电站的各种消防技术措施及其工作原理和相应的设计方法。

关键词：变电站消防系统、水喷雾灭火系统、气体灭火系统、火灾自动报警系统

Abstract:With the development of national economy, the power grids oftheprocess is also accelerating. In the process of construction of power grids, the number of substation construction is showing a growing trend. To save space, reduce the building area, and control project cost , many substations are designed for unattended substation integrated automation, full indoor or semi indoor layout. In such cases, the normal operation of the fire protection system for substation safety in production is more important. This paper introduces a variety of technical measures and its working principle and the corresponding design method.

Keywords: substation fire protection system, water spray extinguishing systems, gas fire extinguishing system, automatic fire alarm system

变电站消防系统的设计可分为：总平面布置及建筑防火、消防灭火设备系统、通风空调防排烟、消防电气、电缆敷设及防火阻燃等几部分内容，以下对各个系统的设计原则一一作简略介绍。

一、总平面布置及建筑防火

变电站总平面布置消防设计主要依据《建筑设计防火规范》GB50016及《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229。

变电站内火灾危险性为丙类且建筑面积超过3000m3的生产建筑周围宜设置环形消防通道。主变压器场地、高压电抗器场地周围应设置环形消防通道，当设置环形消防车道有困难时，可沿长边设置尽端式消防车道，并应设置丁字形回车道或回车场。消防车道的宽度不应小于4m，转弯半径不宜小于9m，道路上架空障碍物净高不应小于4m，可以满足消防车通道、运行、检修、安装等要求。以确保消防通道畅通无阻,在每一建(构)筑物发生火灾时,消防车可直达出事地点。

变电站内的建(构)筑物与变电站外的民用建(构)筑物，变电站内各建(构)筑物及设备间防火间距必须严格遵循《建筑设计防火规范》GB50016及《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229的规定,以防止某一部位发生火灾后殃及相邻部位的建(构)筑物,从而阻止火势漫燃至全站。

二、灭火系统

变电站内的灭火系统有消火栓灭火系统、水喷雾与细水雾灭火系统、泡沫灭火系统、气体灭火系统、干粉灭火系统等多种形式。

1.消火栓灭火系统

变电站消火栓灭火系统主要用于保护综合楼、配电装置楼等。消火栓灭火系统的灭火机里主要是冷却：将可燃物冷却到燃点以下，燃烧反应终止。用水扑灭固体物质的火灾时，水吸收大量热量，使燃烧物的温度迅速降低，火焰熄灭。变电站消火栓灭火系统室内外消火栓用水量是依据《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229和建筑物耐火等级、火灾危险性类别、建筑物体积、建筑物高度、建筑物层数等选取相应的设计用水量。由于相当一部分变电站地处偏僻乡郊或山区，市政供水不能到达或距离较远，多采用深井取水以满足变电站生活和消防用水。故变电站室内外消火栓灭火系统给水方式多采用设置消防贮水池、消防水泵和稳压设施等组成的统一临时高压消火栓给水系统。

2.水喷雾与细水雾灭火系统

变电站水喷雾与细水雾灭火系统主要用于保护油浸变压器、高压电抗器、电容器、电缆隧道、电缆夹层等。其灭火机理主要是通过高压产生细小的水雾滴直接喷射到正在燃烧的物质表面产生表面冷却、窒息、乳化、稀释等作用。从水雾喷头喷出的雾状水滴，粒径细小，表面积很大，遇火后迅速汽化，带走大量的热量，使燃烧表面温度迅速降到燃点以下，使燃烧体达到冷却目的；当雾状水喷射到燃烧区遇热汽化后，形成比原体积大1700倍的水蒸汽，包围和覆盖在火焰周围，因燃烧体周围的氧浓度降低，使燃烧因缺氧而熄灭；对于不溶于水的可燃液体，雾状水冲击到液体表面并与其混合，形成不燃性的乳状液体层，从而使燃烧中断；对于水溶性液体火灾，由于雾状水能与水溶性液体很好溶合，使可燃烧性浓度降低，降低燃烧速度而熄灭。水喷雾与细水雾灭火系统设计喷雾强度以及持续喷雾时间依据国家标准《水喷雾灭火系统设计规范》GB50219和相关行业标准有关规定选取相应的设计数据。由于水喷雾灭火系统保护设备都是高压带电设备，所以喷头与带电设备的最小距离应根据带电设备额定电压等级选取相应的最小布置距离。油浸变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器外表面面积确定外，尚应包括油枕、冷却器的外表面面积和集油坑的投影面积。以下为某110kV变电站主变压器细水雾灭火系统，如图1所示。

3. “SP”合成型泡沫喷雾灭火系统

合成型泡沫喷雾灭火系统是采用合成泡沫灭火剂，通过气压式喷雾达到灭火的目的。该系统作用原理是结合水雾灭火和泡沫灭火的特点，借助水雾和泡沫的冷却、窒息、乳化和隔离等综合作用来达到迅速灭火的目的，具有良好的灭火效果，且不易复燃。系统的启动方式是采用储存在钢瓶内的氮气作为动力源，直接驱动储液罐内的灭火剂混合液，经管道和水雾喷头喷出。故不需设置庞大的消防水池，同时由于灭火剂以高压氮气作动力源，也不需设消防水泵等装置。整个系统结构简单，布置紧凑，控制容易，维护方便。对户外独立变电站的油浸变压器特别是缺水或寒冷地区的变压器，可采用“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统取代传统的水喷雾灭火系统。“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统设计喷雾强度以及持续喷雾时间依据国家标准《泡沫灭火系统规范》GB50151和相关行业标准有关规定选取相应的设计数据。油浸变压器的保护面积是按保护对象的水平投影面积且四周外延1米计算,与水喷雾灭火系统计算保护面积有所不同。以下为某220kV变电站主变压器“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统，如图2所示。

4. 排油注氮灭火系统

排油注氮灭火系统的灭火机理是：当变压器因内部故障发生火灾，火灾自动报警系统同时接到火灾探测器和瓦斯继电器动作信号后，立即打开快速排油阀，降低变压器油箱油位，减轻油箱本体油压，防止变压器爆炸；同时关闭控流阀，切断油枕向本体供油。经数秒延时，氮气从变压器底部充入本体，并充分搅拌，使油温降至燃点以下而迅速灭火。全部充氮时间在十分钟以上，可使变压器油充分冷却，防止复燃。整个系统结构简单，运行维护方便。

5.气体灭火系统

随着卤代烷灭火剂在内的氯氟烃类物质在大气中的排放，导致对地球大气臭氧层的破坏，危害人类的生存环境。变电站气体灭火系统已多采用七氟丙烷气体（HFC-227ea）灭火系统、混合惰性气体（IG-541）灭火系统、二氧化碳灭火系统等洁净气体灭火系统。其灭火机里有冷却、窒息、隔离和化学抑制等。变电站气体灭火系统多用于封闭空间的油浸变压器室、高压电容器室、高压电抗器室等的保护。气体灭火系统主要依据防护区净容积和国家标准《气体灭火系统设计规范》GB50370选取灭火设计浓度等以设计计算。以下为某110kV变电站电容器室七氟丙烷灭火系统，如图3所示。

6.建筑灭火消防器材

变电站各室外场地和室内各设备间按《建筑灭火器配置设计规范》GB50140和《电力设备典型消防规程》DL5027设置推车式和手提式干粉灭火器、消防砂池、消防斧、消防铲、消防铅桶、活动式喷雾水枪等建筑灭火消防器材。

三、通风、空调及防排烟

变电站建筑通风、排烟应尽量采用开窗自然通风和自然排烟方式。不具备自然排烟条件的配电装置室及地下变电站则应设置机械排烟设施。变电站通风和空调系统应与消防系统联锁，配合消防系统进行防火隔断和排烟。火灾时，应按火灾自动报警系统设定的程序联锁自动关闭通风和空调电源。

变电站GIS室内的六氟化硫气体和气体灭火防护区域放出的洁净气体均为比空气重的气体，故应设置机械排风装置，排风口宜设置在防护区的下部并应直通室外。

四、消防电气

1.消防供电

消防控制室、消防水泵、防烟排烟设施、火灾自动报警系统、灭火系统、疏散应急照明和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按现行的国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116和《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计。

2.火灾应急照明及疏散标志

变电站主控制室、通信室、配电装置室、继电器室、变压器室、电容器室、电抗器室、消防水泵房、建筑疏散通道和楼梯间等场所，设置火灾事故应急照明以及发光疏散指示标志。

3.火灾自动报警系统

变电站应根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116和《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229的要求，设置火灾报警及控制系统。火灾报警控制器的容量、性能要求以及相应接口均应按照远期规模考虑，火灾探测报警区域包括主控楼及主变压器等。根据安装部位的不同，采用不同类型和原理的探测器。火灾探测报警系统由感烟、感温探头、感温电缆、手动报警盒、警铃、火灾报警控制器等组成。

火灾报警控制器应设在变电站的主控室内，以便于集中控制和管理火灾报警信息，并可通过通信接口将信息送至变电站的计算机监控系统，一旦火灾发生，工作站操作员可即时推出相应的报警画面，供运行人员监视。

五、电缆敷设及防火阻燃

为了防止电缆火灾事故，电缆从室外进入室内的入口处、电缆竖井的出入口处、电缆接头处、主控制室与电缆夹层之间以及长度超过100米的电缆沟或电缆隧道，均应采取防止电缆火灾蔓延的阻燃或分隔措施，并应根据变电站的规模及重要性采取一种或数种的防火阻燃措施。

总之，随着国民经济的发展，消防标准的进一步提高。同时各种新型灭火系统在变电站消防上的广泛应用，必将带来良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1] 建筑设计防火规范 GB50016-2006中国计划出版社 2006年

[2] 火力发电厂与变电所设计防火规范 GB50229-2006中国计划出版社 2007年

[3] 水喷雾灭火系统设计规范 GB50219-95中国计划出版社 1995年

[4] 气体灭火系统设计规范 GB50370-2005中国计划出版社 2006年

[5] 火灾自动报警系统设计规范 GB50116-98中国计划出版社1999年

[6] 建筑灭火器配置设计规范 GB50140-2005 中国计划出版社 2005年

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中图分类号：TM762 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0094-01

1 课题意义和要求

在对智能变电站的发展历程以及现状有了一定程度上的认识的基础上，了解到智能变电站较之传统变电站的优势，然后对待设计变电站的相关原始资料进行分析，对如何设计这个智能变电站有了具体的思路，最后按照智能变电站设计规范《110kV～220kV智能变电站设计规范》里面相关的设计原则对变电站各个部分系统进行了经济、合理、智能化选型。

其中主要的内容是：对变压器进行选型，因为有变压器智能化技术，所以在设计中在变压器部分加入了智能化组件；对电气主接线的不同方案进行分析，比较其优劣，最终选取一个比较经济、实用的方案；对系统进行短路计算，其结果是下步电气设备选择的依据；对电气设备进行选择，主要是断路器、隔离开关、互感器、母线、高压熔断器、消弧线圈等。其中断路器、互感器可以选择智能化设计，并可以在系统中加入合并单元。

2 本变电站站用变压器的选择

变电站的站用电是变电站的重要负荷，因此，在站用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电站发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电站安全，经济的运行。

一般变电站装设一台站用变压器，对于枢纽变电站、装有两台以上主变压器的变电站中应装设两台容量相等的站用变压器，互为备用，如果能从变电站外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台站用变压器。根据如上规定，本变电站选用两台容量相等的站用变压器。

站用变压器的容量应按站用负荷选择：

S=照明负荷+其余负荷×0.85（kVA）

站用变压器的容量：Se≥S=0.85∑P十P照明（kVA）

根据任务书给出的站用负荷计算：

S=5.2+ 4.5+（20+4.5+0.15×32+2.7+15+1+4.5×2+1.5）×0.85

=49.725 （kVA）

考虑一定的站用负荷增长裕度，站用变10kV侧选择两台SL7―125/10型号配电变压器，互为备用。根据容量选择站用电变压器如下：

型号：SL7-125/10；

容量为：125（kVA）

连接组别号：Yn，yn0

调压范围为：±5%

阻抗电压为（%）：4

3 变压器智能化

变压器智能组件包括测量、控制和在线监测等基本功能。某些工程还包括同间隔电子互感器合并单元、测控、保护等拓展功能。

变压器智能测控装置通过IEC61850通讯规约方便接入数字化变电站的站控层（过程层），实现变电站内数据共享和互操作功能。变压器智能测控装置就地户外安装，采用IP55防护等级。智能控制装置就近安装在变压器附近，方便现场各种传感器的电缆连接。现场传感器通过4～20mA、串口或空节点等方式接入变压器智能测控装置[10]。智能化示意图如图3-1所示。

根据《110～220kV智能变电站设计规范》有：

1、110（66）kV智能终端宜单套配置；

2、 35kV 及以下（主变间隔除外）若采用户内开关柜保护测控下放布置时，

可不配置智能终端；若采用户外敞开式配电装置保护测控集中布置时，宜配置单套智能终端；

3、 主变高中低压侧智能终端宜冗余配置、主变本体智能终端宜单套配置；

4、 智能终端宜分散布置于配电装置场地。（图1）

4 合并单元的选择

合并单元是用以对来自二次转换器的电流和/或电压数据进行时间相干组合的物理单元。其主要功能是通过一台合并单元（MU），汇集/或合并多个电子式互感器的数据，取得电力系统电流和电压瞬时值，并以确定的数据品质传输到保护/测控装置；其每个数据通道可以承载一台和/或多台ECT和/或EVT的采样值数据。

合并单元可以是现场互感器的一个组件，也可以是一个独立单元。

根据《110kV～220kV智能变电站设计规范》，智能变电站对其的总体要求是：合并单元伴随电子式互感器的产生而产生，伴随智能变电站的应用而得到推广应用。其内部工作逻辑相对固定，但可靠性、实时性、一致性要求极高，其重要度应与继电保护装置相当。（图2）

参考文献

[1] 庞红梅，李淮海，张志鑫，周海雁.110kV智能变电站技术研究状况[J].电力系统保护与控制，2010.38（6）

[2] 李瑞生，李燕斌，周逢权.智能变电站功能架构及设计原则[J].电力系统保护与控制，2010.38（21）

[3] GB/T 17468-1998，电力变压器选用导则[S].

[4] 水利电力部西北电力设计院.电力工程设计手册[M].北京：中国电力出版社，2008.08.

篇（4）

建筑工程中涉及人防地下室电气设计除应遵守《民用建筑电气设计规范》JGJ16、《低压配电设计规范》GB50054、《供配电系统设计规范》GB50052、《地下室建筑照明设计规范》CEC45、《火灾自动报警系统设计规范》等常规建筑电气设计规范外，还需注意结合《人民防空地下室工程设计规范》GB50038、《人民防空工程设计防火规范》GB50098电气部分的要求。针对人防地下室电气设计平战结合，浅谈以下四个方面，提出有关注意事项。

一、 供配电

1、负荷分级与计算

电力负荷应分别按平时和战时用电负荷的重要性、供电连续性及中断供电后可能造成的损失或影响程度分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。平时电力负荷分级，应符合地面同类建筑国家现行有关标准的规定。战时电力负荷分级，应符合规定。其中一级负荷以中断供电将危及人员生命安全，中断供电将严重影响通信、警报的正常工作，中断供电将造成人员秩序严重混乱或恐慌，不允许中断供电的重要机械、设备为分级的标准；二级负荷以中断供电将严重影响医疗救护工程、防空专业队工程、人员掩蔽工程和配套工程的正常工作，中断供电将影响生存环境为分级的标准；三级负荷是指除上述一级二级负荷标准规定外的其它电力负荷。针对已经明确电力负荷后，还应按平时和战时两种情况分别计算，以提出设计总体要求。平战结合人防工程的电气设计应同时满足平时、战时及发生火灾时的用电需要。

2、电源及供电切换。平时电力负荷由市电供电，而战时一、二负荷应考虑由市电、区域人防电站供电（又称外电源）、EPS/UPS供电、自备人防发电机供电（又称建筑内电源）。且战时要求从市电、区域电站控制室至每个防护单元的战时配电回路也各自独立，每个防护单元应引接外电源和内电源，两个电源均应设置进线总开关和内、外电源的转换开关。

当人防工程内平时的使用功能与战时的使用功能不一致，用电回路宜按平时和战时用电负荷分别供电。平时战时的一级、二级和三级负荷分别由不同的线路引接。平时正常情况下转换开关与市电接通，供电状态正常。战时市电不能供电时，由区域电源（人防工程外）供电，此时转换开关与区域电源接通，切掉平时用电负荷和战时三级负荷的供电。如果区域电源或线路也遭到破坏不能供电时，转换开关的上端均不带电，则战时负荷只能由EPS/UPS、人防发电机供电。

二 、人防照明

人防照明应同时满足人防和消防的要求。同时区分负荷分级来设计，考虑正常照明和应急照明，并注意选择光源及合理设置照度等。

（1）人防地下室平时和战时的照明均应有正常照明和应急照明；战时的应急照明宜利用平时的应急照明；战时的正常照明可与平时的部分正常照明或值班照明相结合。

（2）按平战结合的防空地下室平时照明，应满足要求包括① 正常照明的照度，宜参照同类地面建筑照度标准确定。需长期坚持工作和对视觉要求较高的场所，可适当提高照度标准；② 灯具及其布置，应与使用功能及建筑装修相协调；③ 值班照明宜利用正常照明中能单独控制的灯具或应急照明。而应急照明应符合要求包括：①疏散照明应由疏散指示标志照明和疏散通道照明组成。疏散通道照明的地面最低照度值不低于5lx；② 安全照明的照度值不低于正常照明照度值的5％；③建筑面积不大于5000㎡的人防工程，其火灾备用照明的照度值不宜低于正常照明照度值的50%。

（3）人防中应急照明是一级负荷，消防应急照明主要是为了人群疏散和灭火工作，而人防的应急照明还有一种在特定的环境下稳定人心的作用，所以人防应急照明规定的连续供电时间与防护隔绝的时间是一致的。另外，人防主要出入口的照明供电应考虑战时可靠，保证战时进出方便，应采用人防电源供电，负荷等级为战时二级。人防次要出入口及人防外部因在虑毒、隔绝时不使用，其照明可由平时负荷供电。室外警报装置的设置由地方人防办规划确定。室外警报装置的供电宜按主要出入口照明设计，室外警报装置应在人防值班室及就地附近设有控制装置，警报装置的缆线宜安装在竖井内，进出人防做密闭处理。兼顾人防的平时照明还应设值班照明，出入口处宜设过渡照明。

4）照明光源宜采用各种高效节能荧光灯和白炽灯。并应满足照明场所的照度、显色性和防眩光等要求。考虑到战时防空地下室在受到袭击时将会产生剧烈震动，并尽量用线吊或链吊安装。这样可以使灯具受到震动时得到明显的缓冲，而轻型灯具即使掉下，也不会造成太大的伤害。

三、线路敷设结合

人防有防“核武器、常规武器、生化武器“等要求，规范规定：

进、出防空地下室的动力、照明线路，应采用电缆或护套线。电缆和电线应采用铜芯电缆和电线。

穿过外墙、临空墙、防护密闭隔墙和密闭隔墙的各种电缆(包括动力、照明、通信、网络等)管线和预留备用管，应进行防护密闭或密闭处理，应选用管壁厚度不小于2.5mm的热镀锌钢管。

穿过外墙、临空墙、防护密闭隔墙、密闭隔墙的同类多根弱电线路可合穿在一根保护管内，但应采用暗管加密闭盒的方式进行防护密闭或密闭处理。保护管径不得大于25mm。

各人员出入口和连通口的防护密闭门门框墙、密闭门门框墙上均应预埋4～6根备用管，管径为50～80mm，管壁厚度不小于2.5mm的热镀锌钢管，并应符合防护密闭要求。

当防空地下室内的电缆或导线数量较多，且又集中敷设时，可采用电缆桥架敷设的方式。但电缆桥架不得直接穿过临空墙、防护密闭隔墙、密闭隔墙。当必须通过时应改为穿管敷设，并应符合防护密闭要求。

人防的线路敷设设计时主要是做好防护密闭、预留好备用管、设置好防爆波井、准备好平战转换。

电气管线进出人防的处理一定要与人防工程的防护、密闭功能相一致。

在设计时应说明清楚其具体做法（标准出需参考的相关图集）

线路敷设还需满足消防的设计要求。仅从消防保障人员疏散、排烟、灭火等消防用电设备的用电安全可靠性来说，消防用电设备采用放射式专用回路供电好。而在人防中，从防护密闭的角度来看，穿越维护结构的缆线越少越好，宜相对集中布线穿管（设计时要充分考虑平时战时消防电源在满足要求的情况下的回路复用以减少穿越维护结构的缆线的数量）。如对平时只需单电源供电的人防工程，其应急照明的专用回路取之人防配电柜，用EPS作为应急照明的备用电源。

从减少投资上考虑还可在满足平时使用的基础上预留战时转换的管线分部实施。

四、电气装置设施结合。如防空地下室内的各种动力配电箱、照明箱、控制箱不得在外墙、临空墙、防护密闭隔墙、密闭隔墙上嵌墙暗装，若必须设置时，也应采取挂墙式明装。再如对染毒区内需要检测和控制的设备，除应就地检测、控制外，还应在清洁区实现检测、控制。设有清洁式、滤毒式、隔绝式三种通风方式的防空地下室，应在每个防护单元内设置三种通风方式信号装置系统等。

人防电站有固定电站与移动电站之分。电站多选用柴油发电机组。现阶段，建筑地下室越建越大，地下人防也随之建大，所以涉及到柴油电站的事就越来越多，柴油电站的设置不仅仅是电气专业的事，是需要建筑、结构、水、暖、电等专业共同来完成的。

根据GB50038-2005规定中心医院、急救医院等应设置固定电站；固定电站内设置柴油发电机组不应少于2台，最多不宜超过4台。其他人防工程一般按柴油发电机组的安装容量来划分，＞120kW的宜设置固定电站，≤120kW的宜设置移动电站。

如果严格按照安装容量来选择固定电站和移动电站的设置就不会出现上述的问题了。但因为固定电站比移动式电站的技术要求较高，通风冷却设施也较复杂，且至少要设置2台，这对一般人防工程来说，投资和运行费用都会提高。所以在无要求设置固定电站的情况下优先选用移动电站，对于规模大，用电量＞120kW的一般人防工程，为了提高供电可靠性，简化供电系统，减少建设初投资，可按防护单元组合，根据用电量设置多个移动电站来解决（预留）。

总之在人防地下室电气设计应注意处理好平时战时、一级二级三级负荷、处理好人防消防之间的关系，处理好人防分区消防分区之间的关系（按人防分区的要求处理防护密闭），在电气设备选型时充分考虑初投资与今后的运行费用。

参考文献：

[1] 《民用建筑电气设计规范》JGJ16

[2] 《低压配电设计规范》GB50054

[3] 《供配电系统设计规范》GB50052

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一、引言

防空地下室建筑面积之和大于5000平方米时应设置柴油电站，移动柴油电站是战时有防护功能的备用电源，人防柴油电站的通风排烟系统设计是否合理，将直接影响柴油发电机房的建设投资和正常使用。可能因为在战时主要电源（城市电力系统）遭到破坏时，才会启动柴油发电机组发电的缘故，有些暖通工程师对此会有些疏忽，本文就典型的人防风冷式柴油电站浅谈一下其通风排烟系统合理设计的必要性。

二、风冷柴油电站的通风排烟系统设计

柴油发电机房（又称柴油电站）由发电机房、电气控制室、储油间（油库）、水库（水冷却间）、二氧化碳室等组成，是防护单元内有独立的进风、排风排烟系统，战时可以染毒的房间。它由防毒通道与清洁区相连。当工程处于清洁式、滤毒式、隔绝式状态时，柴油发电机组均应能运行发电，电站内不存在三种通风方式。控制室设在密闭门以内的非染毒区，与发电机房之间设简易的防毒通道，空间极小，通常不做通风。

由于水冷式柴油发电机房适用于水源丰富、夏季进风温度偏高的地区，而风冷与蒸发式冷却结合方式的柴油发电机房系统的复杂性，实际工程中大都采用风冷式柴油电站，这样合理的通风排烟系统设计就十分重要了。

首先柴油电站通风及温湿度标准是工程通风设计的重要依据。过高的设计标准会使技术措施复杂，更增加了设备投资，运行费用上升，造成不必要的浪费；相反过低的标准又会出现温度过高，通风不良而使柴油放电机房无法正常工作。根据《防空地下室设计手册》（暖通、给水排水、电气分册）在实际设计中人员直接操作的柴油发电机房室内温度不宜大于38°C，相对湿度不应大于75%；当机组不运转时，室内温度不低于5°C。

（一）柴油电站的通风

在柴油电站的通风设计开始前，首先就要与建筑、电气专业配合好，合理的确定进排风井位置，进风口应尽可能开在发电机侧，使进风流经发电机保证发电机的散热。出地面的排风百叶和进风百叶要确保不短路。根据《人民防空地下室设计规范》3.4.1，3.4.2条柴油机房的排烟口应在室外单独设置；进风口、排风口宜在室外单独设置，平战两用的风口要防倒塌、防堵塞及防雨防地表水等。室外的进风口宜设计在排风口和柴油机排烟口的上风侧。进风口与排风口之间的水平距离不宜小于10m；进风口与柴油机排烟口之间的水平距离不宜小于15m，或高差不宜小于6m；若电站平时也使用还应符合环保要求。然后根据电气设备等资料进行通风系统计算：

1、柴油电站进风量、排风量

1）柴油机采用空气冷却时，按消除机房内余热计算进风量：

3）排风量为进风量减去柴油机燃烧的空气量：这个燃烧空气量可以查看电气专业选用的柴油机型号资料来计算：Lr=60nitkVn（m?/h）（n为柴油机转数，i为气缸数，t为冲程系数，k为空气流量系数，Vn为柴油机工作容积）。现在也有些电气资料上已标明了各型号柴油机对应的燃烧空气量；当缺少相关计算参数时，可根据《人民防空地下室设计规范》5.7.3条，按柴油机额定功率取经验数据7m?/（Kwh）来计算其燃烧的空气量。

2、余热量的计算： （kW）

其中 为柴油机的散热量，计算方法为 ，其中 是柴油机工作的额定功率（kW），B是柴油机的耗油率，q是柴油的热燃烧值， 是柴油机工作时的散热系数； 为发电机工作时散热量，计算方法为 ，其中P是发电机的额定输出功率， 是发电机的发电效率； 为排烟管道的散热量，具体的计算方式为 ，其中 是单位长度排烟管的散热量，L是排烟管的长度。

4、与建筑专业配合设置合理的防爆波活门

（二）柴油电站的排烟

柴油电站通风排烟系统设计一般是兼用的，平时通风，火灾时房间密闭气体灭火，之后打开通风机排烟排废气。由于柴油易燃易爆，根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》6.5.10条柴油电站的通风设备应采用防爆型通风设备，进排风系统均设70°C自动复位防火阀。由于战时的通风排烟都要经过消波， 通风排烟设备选型要考虑这一部分的压力损失。

三、设计中易疏忽的几点

柴油电站的送排风系统气流宜下送上排或侧送对侧排，送排风口应错开布置以免短路；送风系统上应设粗过滤器；柴油发电机房与控制室之间应设置不少于一道能排风换气的防毒通道；防毒通道的换气次数不应小于40次/小时，控制室内超压值不应小于40Pa；柴油机的排烟管必须保温，保温层的外表面温度不应超过60°C，内侧应设消声器；送排风风管风速控制在4～8m/s，以利房间降噪。除此之外，进风口、出风口、排烟口内侧未设置镀锌铅丝网，储油箱上未设置单独的室外呼吸阻火系统也是设计中常见的问题。柴油电站的设备与风管等平战安装必须符合当地人防主管部门规定。以上问题在很大程度上影响着柴油发电机房的使用安全性，很容易出现事故，给人们的生命财产安全带来巨大的损失，所以要引起足够的重视。

参考文献：

[1]《防空地下室设计手册》（暖通、给水排水、电气分册），中国建筑标准设计研究院出版

[2]《人民防空地下室设计规范》GB50038 -2005

[3]国标图集《防空地下室移动柴油电站》07FJ05

[4]《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

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中图分类号 TK8 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）160-0165-01

风管漏风量是指单位面积的风管在一定时间内泄漏的风量容积，风管漏风量检测是在风管安装阶段进行的风管严密性检测，它是验证风管系统预制和安装严密性的一个重要指标。因此，在核电工程通风系统施工过程中，风管漏风量必须满足设计要求。

传统M310核电站在风管安装阶段的严密性检测是根据GB50243-2002《通风与空调工程施工质量验收规范》中相关规定执行的，相比M310核电堆型，第三代核电在风管漏风量方面提出了特殊的要求。第三代核电设计规范根据HVAC系统设备等级的不同，将HVAC系统分为2个泄漏等级，制定出不同等级风管及壳体的漏风量限值，并规定了漏风量检测的具体要求。

1 第三代核电和M310核电堆型漏风量设计要求分析

1.1压力等级

三代核电设计规范将风管系统的工作压力划分为4个等级，比M310核电和GB50243-2002规定的风管系统均多出一个压力等级范围，具体压力等级规定见表1。

1.2 泄漏等级

第三代核电站的设计规范将通风系统的泄漏等级划分为泄漏Ⅰ级和泄漏Ⅱ级，根据不同的泄漏等级，确定系统容许泄漏率（占系统额定流量的百分比）数值。通风系统的泄漏等级与系统的设备等级（不含D设备等级）存在一定的内在联系，见表2。

从表中可以看出，泄漏Ⅰ级的风管系统均为R设备等级，该部分风管系统主要为空气净化系统，要求空气洁净，无放射性污染；泄漏II级的风管系统为L设备等级或R设备等级，该部分风管系统主要用于一般要求的加热、通风和空调系统。

1.3 漏风量检测要求及分析

M310核电堆型在风管安装阶段进行的风管严密性检测遵照GB50243-2002规定要求。GB50243-2002对风管漏风量检测要求是在漏光法检测的基础上提出的。规定指出：低压风管系统漏光检测不合格后，按照5%的抽检率进行漏风量检测。若合格，则不需要进行漏风量检测；中压风管系统漏光检测合格后，按照20%的抽检率进行漏风量检测；高压风管系统不做漏光检测，应全数进行漏风量检测。

三代设计规范对处于正压和负压的风管系统均要求做正压检测。试验时，可以整个系统做检测，当系统不具备整体检测条件时，也可以分段进行检测，实际施工中多分段进行漏风量检测。规范要求对L设备等级的风管系统进行定性试验，对R设备等级的风管系统进行定量试验。

定性试验的试验压力为压力等级范围的上限，见表1。对于X压力等级的风管系统，由设计给定试验压力值。定性试验的验证方法采取泡沫检漏法或音响检漏法，其优点是不需要进行详细数据的计算，只要找出漏点的位置并进行密封处理即可。其不足之处主要有2点：一是对泡沫溶液质量要求高，溶液涂抹要求均匀且容易产生气泡，微小气泡不容易观察。若采用音响检漏法，则需要一个比较安静的环境，实际施工中很难达到；二是无论采取上述哪一种检漏方法，都需要有足够的操作及检查空间。

定量试验方法有2种，一是压力衰减法，二是恒压法。压力衰减法的试验压力要求为压力等级范围上限的1.25倍。恒压法试验压力为压力等级范围上限，对于X压力等级的风管系统，同样由设计给定试验压力值。定量试验只需将实际泄漏量与设计允许泄漏量比较，若在允许的泄漏量范围内，则合格。反之，则需要按照定性试验中查找漏点的方法进行查漏处理。三代核电设计规范允许用定量试验代替定性试验，实际施工中的分段定量试验验收标准见公式（1）：

公式（1）是针对面积为a的风管试验段，计算的最大允许泄漏量。为了进一步与国标中最大允许漏风量计算公式进行比较分析，将Ls转换为单位面积单位时间最大允许漏风量并统一单位，见公式（2）：

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中图分类号： TV2 文献标识码： A

0 引 言

开发低水头水力资源一般采用贯流式水电站，这种水电站有其自身的特点，一般工程量少、建设周期短、见效快、便于集资，因此发展很快。在我国可采用贯流式水电站开发形式的水能资源非常丰富，有很好的发展前景。做好贯流式水电站整体稳定分析是非常必要的，对贯流式电站整体稳定设计起着指导性的作用。

1 工程概况

该水电站位于西部某河段上。枢纽主要由河床式电站厂房、泄洪闸、右岸砂砾石坝、左岸混凝土防渗墙及中控楼、GIS室等建筑物组成。电站等别为三等中型工程，主要建筑物级别为3级。该水电站厂房为河床式厂房，主厂房采用单机单缝，厂房为枢纽挡水建筑物的一部分。

2 计算内容

（1）厂房整体抗滑稳定计算。

（2）厂房整体抗浮稳定计算。

（3）厂房基础应力计算。

3 计算假定

（1）假定计算结构所处应力场为均匀应力场。

（2）假定计算结构所用材料为均质材料。

（3）计算选取的典型坝段或建立的模型按照偏安全的原则进行计算。

（4）计算滑动面假定为平面。

4 安全系数及应力标准

4.1安全系数的选取

按照《水电站厂房设计规范》的相关规定，厂房整体抗滑稳定安全系数要求不小于表4.1中有关数值。

4.2 应力标准的选取

（1）厂房地基面上所承受的最大法向应力不允许超过最大的地基承载力。在地震情况下地基承载力可适当提高。

（2）厂房地基面上所承受的最小法向应力（计入扬压力）应满足河床式厂房除地震情况外都应大于零。在地震情况下允许出现不大于0.1MPa的拉应力。

按上述规定，结合实际地质参数取值范围，确定本工程地基允许承载力取值为0.75MPa。

表4.1 厂房稳定安全系数表

注：1.特殊组合Ⅰ适用于机组检修、机组未安装及非常运行情况；2.特殊组合Ⅱ适用于地震情况。

5 计算工况及荷载组合

表5.1 厂房稳定计算荷载组合表

6 计算公式

（1）抗滑稳定计算公式

抗剪强度计算公式：

抗剪断强度计算公式：

式中：—按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数；

— 按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；

—滑动面的抗剪摩擦系数；—滑动面的抗剪断摩擦系数；

—滑动面的抗剪断粘结力，kPa；

— 全部荷载对滑动面的法向分值，包括扬压力，kN；

—全部荷载对滑动面的切向分值，包括扬压力，kN；

A —基础面受压部分的计算面积，m2；

（2）抗浮稳定计算公式：

式中：— 抗浮稳定计算系数；—机组段的全部重量，kN；

U—作用于机组段的全部扬压力总和，kN。

（3）基础应力计算公式：

式中：—坝基上、下游面垂直正应力（MPa）；

—坝基以上垂直力总和（kN）；

A—基础面受压部分的计算面积，m2；

y—计算截面上计算点至形心轴的距离（m）；

—荷载对计算截面形心的力矩总和（kN·m）；

6.2 计算简图

图6.1 整体稳定分析计算简图

7 整体稳定分析过程

7.1各工况下荷载计算

各工况下应详细计算对应的各自荷载，由于荷载计算较为常规，在此不再赘述。

7.2 整体稳定分析结果.

采用6.1节相关公式，对本电站进行整体稳定分析，分析结果如下：

表7.1 厂房整体稳定、抗浮计算分析表

表7.2 厂房基础应力计算成果分析汇总表

8 结论

（1）河床式水电站特性是即承受上下游的水平推力又承受基础向上的扬压力，因此河床式水电站与其他工民建建筑物不同，需要对其进行抗滑稳定计算和抗浮稳定计算。

（2）本文研究对象基础坐落于软岩，基岩参数比较低，但厂房底宽大，自重较大，厂房整体稳定满足设计要求。因此坝段底宽的确定应在满足设备布置前提下，还应满足厂房稳定性的要求。

（3）底宽加大，流道跨度会相应加大，会导致配筋面积相应较大。而且底宽加大，混凝土量相应上升。增加了水电站的投资，因此水电站结构设计时需在控制投资和为满足结构整体稳定的结构体型之间找到平衡点。

（4）根据上文整体稳定分析，采取帷幕灌浆手段后，由于渗透压力强度系数的折减，扬压力显著降低，有效的提高了抗滑及抗浮安全系数，因此在河床式水电站设计时进行帷幕灌浆是降低扬压力并提高安全系数的有效手段。

参考文献：

刘启钊.水电站[M].北京：中国水利水电出版社，1997.

祁庆和，水工建筑物[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

顾鹏飞，喻远光.水电站厂房设计[M].水利电力出版社，1987.

潘家铮，重力坝设计[M].北京：水利电力出版社，1987.

篇（8）

2钢管总体布置设计

钢管的总体布置主要是钢管管线走向；钢管与前池及厂房机组的联结方式。其布置应符合电站总体布置要求，考虑地质、地形条件，本着节省投资，水流平顺、水头损失小，施工及运行安全、方便的原则，经技术经济比较确定。在钢管管线布置中，根据工程地形、地质情况方便进出段与其它建筑物及设备联接，将钢管管线在初步设计基础上平行向下游侧移动10m。这样，主要有下列好处：

（1）便于进行前池进水口布置，钢管在前池处二级电站管道设计李盛春水电勘测设计分析与探讨水工与施工《水利水电》2013年第3期10转弯距离缩短。

（2）钢管上段平移后避开了冲沟，提高了钢管安全度，同时也便于布置前池顶坝泄洪和溢流。

（3）钢管中部段下移后，原设计需打的一平洞可以取消，降低了工程造价。

（4）钢管下部原设计在一滑坡体上通过，施工处理难度大，造价高；现平行下移后，可避开高滑坡体，减少砌1000m3，节省了资金5万元（1992年建设时单价）。保证了钢管安全，同时也缩短了支管长度，便于升压站布置，对厂区总体布置有利。钢管与前池的联接，采取坝内埋管型式，安装快速闸门。钢主管与厂房纵轴向成30°角布置，在1＃镇墩处分两支管引向水轮机。3钢管直径选择压力水管直径选择是钢管设计的基础和关键。钢管直径选择应进行技术经济比较确定，选择技术上可行，经济上优越的方案。根据初步设计和钢管直径计算经验公式，初步拟定3个方案进行技术经济比较。

方案1：内径0.9m，全长736.72m；方案2：内径0.9m段长304.51m，内径1.0m段长432.21m；方案3：内径1.0m全长736.72m。对各方案进行水头损失计算。进行各方案电能损失计算时，电站平均流量按下式确定：Qcp=Ncp9.81y水y发HH=V上-V中-KQ2cp式中Ncp———平均出力，Ncp=1997.7kW；y水、y发———分别为水轮机、发电机平均效率，取y水=83%；y水=94%；V上、V中———分别为上游平均水位，喷嘴计算高程；K———水头损失系数，对方案1：K=1.915；方案2：K=1.432；方案3：K=1.092。根据上式求得Qcp、H=KQ2cp后，按下式计算电能损失：E=9.81y水y发QcpH·式中t———1年小时数。计算结果见附表。按公式β=HD2[β]02mm初估管壁厚度，对各方案钢管重量进行估算。按发电平均售电价0.15元／kW·h（1992年建设时单价）计算钢管电费损失根据上述计算进行方案比较，确定最终方案。从水头损失来分析，内径0.9m方案最大水头损失为25m，这将造成机组选型困难，水轮直径必须大一个档次，机组造价将大大增加。而方案2最大水头损失为l8m，方案3最大水头损失为14.5m，不会造成机组造型问题。从制造、安装及运输等方面比较，三个方案的直径相差不多，无大的困难。钢管直径的最后确定在于其经济优越性。由方案1和方案2比较，其单位电能投资0.5元/kW·h比电站综合单位电能投资0.6元/kW·h小；其回收年限为3.28年，显然方案2比方案1优越。对方案2和方案3比较，其单位电能为0.94元／kW·h，比电站综合单位电能投资0.6元／kW·h大，回收年限也达6.27年，故方案2比方案3也优越。

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中图分类号：TD61 文献标识码：TD 文章编号：1009914X（2013）34005801

一、项目简介

榆树沟煤矿隶属于河北省张家口市沽源县管辖，矿井设计生产能力为120万t/年。本文对榆树沟煤矿供配电系统进行了配套设计。

二、供电电源

本矿井采用双回35kV电源供电。两回电源线路一回引自沽源110kV变电站35kV母线，该站为本地区的枢纽站，输电距离约35km；另一回引自2012年底建成的自黄盖淖110kV变电站35kV母线，输电距离约45km。

三、供电系统

1 输电线路

矿井35kV母线计算电流Ij=212A。设计按经济电流密度选择导线截面，并按电压损失校验。矿井年最大负荷利用小时数按5000h以上，经济电流密度J=0.9A/mm2，则

S=Ij/（N*J）=212/（1*0.9）=235mm2

若导线截面选为240mm2，线路安全载流量为610A，35kV架空导线LGJ―240在cosφ=0.95时，单位负荷矩电压损失为0.0215%MW-km，沽―榆线路电压损失：

ΔU=0.0215×35×12.22=9.2%

黄―榆线路电压损失：

ΔU=0.0215×50×12.22=13.1%

均不满足要求。为满足电压损失的要求，设计采用LGJ―2×240双分裂导线。经计算，沽―榆线路电压损失ΔU=3.55%；黄―榆线路电压损失ΔU=4.56%；满足矿区高压允许电压损失要求。

本矿位于河北省张家口市塞北管理区，年平均雷暴日数为40.3天，属高雷区，设计输电线路全线架设避雷线。为兼顾电力调度通讯，避雷线采用12芯OPGW光纤复合地线。直线杆采用钢筋砼上字型直线单杆；转角及耐张选用钢筋砼门型双杆，在大档距或交叉跨越处采用自立式铁塔。

2 地面供电系统

（1）地面主变电所设计 矿井地面设一座35/10kV变电所，变电所高、低压主接线均采用单母线分段系统。矿井地面变电所10kV母线补偿后计算有功负荷Pj=12122kW，无功负荷 Qj=3408kvar，视在功率 Sj=12627kVA，功率因数COSφ=0.96。

根据计算负荷结果，设计选用三台SZ11-8000/35、35±3×2.5%/10.5kV、8000kVA主变压器，接线组别Y，d11。为满足节能要求，变电所主变压器采用分列运行方式，两台运行一台备用，主变正常负荷率78.9%，故障保证率100%。

35kV系统按中性点不接地方式设计。矿井初期单相接地电容电流较小，10kV采用中性点不接地系统。矿井后期10k侧总单相接地电容电流约为14.7A，因此变电所预留两套接地消弧线圈安装位置。实测单相接地电容电流超过10A后，应安装两套接地消弧线圈，使得10kV中性点经消弧线圈接地。

由于矿井主、副井提升机采用直流传动系统，并且变频设备使用较多，谐波治理要求较高。本次设计选用静态电容器组和动态补偿组合的方式，设计选用1500kvar的SVG链式逆变器和1200kvar电容器组，既满足矿井无功补偿和滤波的要求，又节约了设备投资。

为防直击雷，35kV变电所设独立避雷针2座。变电站主接地网按不等间距方孔网布置，以水平接地体为主，垂直接地体为辅联合构成，变电站工频接地电阻不大于4Ω。

（2）地面供配电系统 矿井地面一、二级负荷采用双回电源供电，且双回电源直接引自矿井35/10kV变电所不同母线段，当其中一回电源故障时，另一电源可担负供电范围内的全部一、二级负荷用电。三级负荷由一回电源线路供电。由于主、副井提升机、地面空压机功率较大，设计采用10kV电源供电。

根据工业场地负荷分布情况，矿井地面变电所设置两台10/0.4kV动力变压器，负担主副井绞车房低压设备、副井井口房、排矸系统、机电修理间、联合建筑、单身宿舍、换热站、生活水处理等设备。

工业场地另设有通风机房变电所，以10kV向两台主通风机及所内两台动力变压器供电，其0.4kV主要负担括主通风机辅助设备、主井井口房、给水设备、制浆站、水源井泵房等。矿井生产系统变电所以～660V向原煤生产系统设备供电，660V配电系统中性点经电阻接地。铁路装车站变电所以10kV向装车带式输送机及所内两台动力变压器供电。各变电所均由两回10kV电源供电，且两回10kV电源均引自地面主变电所两段不同的10kV母线段。

3 井下供配电系统

井下计算负荷Pj=5234kW、Qj=4816kvar、Sj=7112kVA，计算电流410A。设计采用两回10kV电源向井下供电，双回电源引自矿井地面35/10kV变电所不同母线段，经副井引至井下中央变电所。下井电缆长度为650m。

下井电缆按经济电流密度选择，按载流量及电压损失校验。井下最大负荷利用小时按5000h，J=1.15A/mm2，则

S=In/（N×J）=410/（2×1.15）=178mm2

设计选用两根MYJV42-8.7/10kV、3×240mm2铠装电缆，环境温度为40℃时其载流量为482A，当一回电缆故障时，另一回能负担井下全部负荷的用电。一回路送电时，电压损失为0.52%

井下设中央变电所、石门变电所。井下采用中性点不接地系统。

井下中央变电所主接线为单母线分段。变电所以10kV分别向石门变电所、上仓胶带机头高压配电点、主排水泵供电；以660V向水泵房电动阀门、井底水窝水泵、副井井底机械设备、架线电机车整流装置、定量装载设备等负荷供电。

石门变电所两回10kV电源电缆引自中央变电所不同母线段，石门变电所以10kV向综采工作面移动变电站、掘进工作面移动变电站供电；所内共设5台变压器，其中两台KBSG-500/10、10/1.2kV、500kVA变压器负担移动制氮机组用电；两台KBSG-400/10、10/0.69kV、400kVA变压器以660V向掘进工作面局扇、普掘工作面、轨道上山绞车等负荷供电；一台KBSG-200/10、10/0.69kV、200kVA变压器作为掘进工作面局部通风机专用变压器。掘进工作面配电设备实行风电瓦斯闭锁。

综采工作面皮带顺槽设备由设置在皮带顺槽的移动变电站供电。运输顺槽设备由运输顺槽移动变电站供电。每个综掘工作面配置二台移动变电站，其中一台为掘进机供电，另一台为综掘面其他设备供电。普掘工作面设660V配电点。

参考文献

[1]《煤矿安全规程》2012

[2]《矿山电力系统设计规范》GB 50070-94

[3]《煤矿井下供配电设计规范》GB 50417-2007

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中图分类号： TM411+.4 文献标识码： A 文章编号：

Abstract:According to design and operation experience of the traditional substation and engineering practice.For a full indoor GIS substation,this paper proposes a new structural arrangement scheme,Substation with the conventional arrangement in contrast,Summarize the advantages of the new layout of the structure.And from the ventilation, lighting, noise and other aspects of the analysis discussed,put forward proposals in the actual project.Key words:Substation new layoutArrangeProposal

随着城市建设和电网发展的需要，全户内变电站在城市中应用越来越广泛，尤其在经济发达地区，用地非常紧张，为了减少占地面积，满足城市规划的要求，并与周边环境相协调，有利于城市景观的美化，110kV电压等级的变电站均已全部采用全户内布置方式。传统的户内布置[1]方式采用主变室与其它设备房间紧邻布置，其它设备房间不能两侧开窗，不利于房间的通风散热和采光。同时这种布置方式还增加了变电站的占地面积。本文提出一种新型的变电站结构布置方式，主变室与其它设备房间采用层叠布置，从项目的占地面积、建筑面积、通风散热、采光、噪声污染、设备运输等方面进行分析探讨，总结新型布置结构的优点以及在实际工程中的注意事项。

与传统布置的对比

主变室上方设置房间

传统全户内变电站主变压器室上方均不布置任何电气设备，主变上部空间属于空置状态。该种布置方式不仅浪费了主变上方的空间，而且其它设备房间与主变室紧邻布置，房间不能两侧开窗，不利于房间的自然通风散热和自然采光，同时这种布置方式还增加了变电站的占地面积。

本文引入新的设计理念，将主变与其它设备上下层叠布置，打破以往主变压器室上方空置的传统布置。将主变压器布置在户内一层，其余设备均位于上部楼层。该布置方案有效利用主变上方空间，能够有效的减少变电站的占地面积。结构布置为单跨加外走廊形式，形成双跨框架结构，满足抗震设计规范要求，同时为自然通风和采光创造条件。

两种布置方式详见下图对比：

图1传统与新型变电站结构对比

有效降低层高

传统变电站中，主变压器高压侧采用架空进线，GIS室位于二层并设置吊车吊装。新型变电站中主变压器高压侧采用电缆进线，无高压套管，同时GIS室位于一层，采用滚轮安装方式，不设置吊车，能够有效降低主变室和GIS室的层高，压缩建筑体积。

新型布置优势

总体规划紧凑

如图2所示，变电站设一幢配电装置楼，在考虑到消防、运输等安全距离的前提下，尽量节约变电站占地面积，利用市政道路形成消防环形道路，在变电站南侧围墙东西角各设一座大门，站内道路通过进站道路与市政道路连通。

配电装置楼为四层框架结构，将主变压器、110kV GIS布置在户内一层；二层为电缆夹层；三层布置10kV开关柜和其它电气一次设备等；四层布置二次设备、通信设备等，布置紧凑合理。总占地面积1972平方米，比南网标准设计节约31.6%。建筑高度19.7米，建筑面积2431平方米，比南网标准设计节约11.1%；建筑体积12272立方米,比南网标准设计节约10.5%。该布置型式有效减少变电站的占地面积，达到节约土地资源、提高土地利用效率目的，有利于解决城市中心区变电站选址问题。

图2电气总平面布置图

有效控制风险

布置方案对项目各个环节和全过程进行风险分析，从认识风险特征入手识别风险因素，估计风险发生概率，评价风险程度，提出针对性的风险对策。

如上图所示，站区内110kV和10kV电压等级的出线电缆分沟敷设，改变以往同沟设计，不同回路互不影响，降低电缆事故造成全站停电的风险，提供供电可靠性。

另外，变电站内的一、二次电缆均为风险源，从设计角度出发，针对风险因素进行有效控制。如图3所示，二次电缆通过两个竖井分别进入二次设备室，有效减小电缆失火或其它事故时的损失，缩小事故范围。另外，变电站内部一、二次电缆完全分开，不存在共沟或共竖井的敷设现象，同时电缆夹层内只有一次电缆，10kV开关柜二次电缆采用柜顶出线，直接进入二次设备室。夹层内电缆清晰明了，形成一、二次电缆的完全分离，便于检修和安装，运行安全，方便操作巡视，更加有效的控制电缆风险。

图3配电装置楼15.200米层电气平面图

在传统设计中，两个蓄电池室为相邻布置或者为同一房间布置，本文对蓄电池的事故风险进行评价，如图3所示，将蓄电池分为两个不相邻的房间，当其中一组蓄电池室发生爆炸等故障时，不影响另外一组蓄电池，有效控制设备风险。

节能降耗

主变压器室采用本体和散热片水平分体布置方式，本体布置在全封闭主变室内，利于抑制主变噪声，减小消防体积；主变散热片布置于通透房间内，用自然通风取代机械通风，可以节省风机投资，减少风机噪声污染和损耗。

所有设备房间通透布置，充分利用自然采光和自然通风，从优化建筑本体设计方面主动降低能耗，同时利用CFD模拟技术，优化室内风口位置设计，被动降低能耗。

设备运输

大型设备布置于建筑底层，小型设备分层布置在楼上，有效解决大型设备的垂直运输问题，有利于设备检修维护。

绿色评价

本布置方案为了能够有效以节能减排、绿色环保为切入点，优化工艺选型配置和建筑平面布局、合理利用空间及自然能源，通过软件对站内通风、采光、噪声进行深度分析，实现变电站成为全寿命周期内“资源节约、环境友好”的绿色变电站。

通风分析

分析目的

建筑物内的通风不仅仅决定人们健康和舒适的重要因素，也是降低建筑空调风机能耗的先决条件，是最自然的建筑的节能手法，也是生态、绿色建筑最重要的气候调节对策。对夏热冬暖地区，有效的控制室内通风，充分利用夏季夜间通风和过渡季自然通风，已经成为改善室内热环境、减少空调风机使用时间的重要手段。因此，有效分析建筑通风，有利于减少变电站风机及空调使用时间，减少能耗和噪声。

评价标准

一般认为风速

模拟分析

本次分析选取配电装置楼第二层室内通风情况做了分析。

分析结果如图4所示：

图4配电装置楼10.700米层风速流线图

结论

经过优化室内布局,合理开窗,保证室内具有良好的通风环境,根据通风模拟的结果，经过理论计算得出大部分主要功能房间风速在0.7m/s ～1.8m/s，能够满足GB/T50378-2006《绿色建筑评价标准》对室内自然通风的要求。本方案正常时不开启风机，能够满足设备运行要求，室内自然通风效果均较好，有效降低能耗。

采光评价

建筑采光要保证室内的日光照射，减少照明，节约能源，为使用者提供舒适的室内光环境。

实施策略

通过优化建筑和露天空间的规划,保证充足的日光进入建筑内。评价采用室外全阴天8000照度计算，进行合理开窗、按照最不利条件计算采光系数，不考虑直射阳光的影响。本次选取配电装置楼第四层进行分析。经过分析，其他房间采光都大于1%，只有左下的蓄电池室内采光低于0.5%，不符合GB/T50033-2001《建筑采光设计标准》规定。经过采取放置导光管后，分析得出室内采光系数为2.8%，采光效果良好。符合国家规程规定。如图5所示

图5配电装置楼15.200米层采光分析图

噪声模拟

变电站噪声源主要为主变压器本体，本布置方案将主变本体布置在全封闭的主变室内，散热片相邻布置在通透房间内，即利于主变散热又有利于控制主变噪声。本次主要分析变压器对周边环境带来的影响，为主变室设计提供设计依据，减少变电站的噪声污染。

实施策略

本次分析主变压器噪声按65dB选取，采用德国Cadna/A噪声模拟软件进行模拟。经分析，对同样的门和门框，采用不同的门密封方式时隔声量相差可以达到10dB以上。本布置方案主变室门和门框采用硅胶条等密封方式，经软件模拟，变压器周边的声压级不超过40dB。如图6所示。

图6变压器声压级分布图

根据噪声分析结果，本结构布置方案满足GB3096-2008《声环境质量标准》0类声环境功能区中环境噪声限值的要求，已经达到了最严格的噪声限值要求。所以本方案能更有效的控制主变噪声，减少噪声排放，更适于在城市中心区建设。

实际工程应用建议

设计规模

变电站新型结构布置是在特定规模的前提下设计，变电站设计规模为：本期（终期）规模：主变2×50MVA（3×50MVA）;110kV出线2回（4回）；10kV出线24回（36回）；2台（3台）主变低压侧各装设2组低压电容器。

因此，如果要在实际工程中应用，需结合实际工程的建设规模进行局部调整。需注意主变容量、10kV开关柜的出线回路等，这些均是影响变电站配电装置尺寸和布置的关键因素。

消防

为设计本方案，我们咨询了消防部门和国家现行防火规范管理单位，明确主变上方可设置房间，但需采取必要的防范措施：①在主变室外墙设置1m宽防火挑檐，满足竖向防火要求；②主变上方楼板加厚至200mm，满足一级防火墙要求。

在实际工程当中，如果采用此种布置方式，设计应先咨询当地消防部门，是否满足当地消防要求，避免按此方案设计消防报建环节出现问题。

结束语

随着城市电网的发展，全户内变电站的应用会越加广泛，随之而来的就是变电站选址困难、居民投诉等问题。因此，从设计环节就应该注重优化设计，减少占地，绿色环保。本文只是在传统户内变电站基础上一次大胆的创新和尝试，希望本文抛砖引玉，能为广大设计人员开拓思路，希望所有电力设计人员都能发挥创新精神，积极开拓，为电力建设事业发展添砖加瓦。

参考文献

［1］黎明，黄维枢．SF6气体及SF6气体绝缘变电站的运行［M］．北京：水利电力出版社，1993．［2］卓乐友．电力工程电气设计200例［M］．北京：中国电力出版社，2004 ．

［3］罗学琛．SF6气体绝缘全封闭组合电器(GIS)［M］．北京：中国电力出版社，1999 ．

［4］GB 50052-2009 供配电系统设计规范. 中华人民共和国建设部/中华人民共和国国家质量监督局检验检疫总局.

［5］GB 50059-1992 35～110kV变电所设计规范. 中华人民共和国能源部.

［6］GB 50217-2007 电力工程电缆设计规范. 中华人民共和国建设部/中华人民共和国国家质量监督局检验检疫总局.

［7］GB 50227-2008 并联电容器装置设计规范.中华人民共和国住房和城乡建设部.

［8］GB 50016-2006 建筑设计防火规范. 中华人民共和国建设部/中华人民共和国国家质量监督局检验检疫总局.

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前言

目前，天然气净化厂规模不断扩大，建设周期紧张，设计中越来越多地采用“橇装化建站，模块化建厂”的设计理念。大型油气厂站的电气设计中主变负载率偏低普遍存在，橇装化电气设计和变电站电缆夹层设计经验缺乏，而工程建设周期短，设计任务重，对净化厂的电气设计提出了更高要求。本文对磨溪天然气净化二厂橇装化电气设计进行了经验总结，有利于大型站场的变压器容量优化以及橇装化电气设计经验的累积。

1供配电系统

作为四川省内最大的天然气净化厂，磨溪天然气净化二厂(以下简称净化厂)的天然气处理规模为3000×104m3/d，分为建产第一阶段(1200×104m3/d)和建产第二阶段(1800×104m3/d)。考虑到净化厂最终的建设规模，在建产第一阶段时，厂内就建成了110/10kV丁家坪变电站。该站110kV电源分别取自三星水电厂和清河变电站，清河变电站为主电源，该站主变容量为2×16000kVA。另外，按照全厂区域及功能划分，以及变电站的站址选择要求［1］，全厂分设40×108m3装置区10kV变电站、60×108m3装置区10kV变电站、污水装置区10/0.4kV变电站、锅炉装置区10/0.4kV变电站以及检维修基地10/0.4kV变电站。净化厂供配电系统结构［2］见图1。

2用电负荷计算的准确性分析

大型油气厂站中普遍存在实际用电负荷与初步设计时确定的主变容量有较大差异。通过对大型天然气净化厂进行用电负荷准确性分析，为今后工程合理选择变压器容量提供宝贵依据和经验。实现变压器的安全经济运行，同时实现节省一次投资和降低运行费用的目的。2.1用电负荷情况净化厂按照GB50052－2009《供配电系统设计规范》［3］要求，其用电负荷等级为一级。截至2015年11月24日净化厂装置投运时，实际用电总负荷为9625.7kVA(9017.58kW，3368.64kvar)。随着后续单井及集气站的陆续投运以及净化厂处理能力的增加，净化厂的总负荷还会相应增加。2.1.1初步设计与实际运行负荷对比初步设计阶段，全厂110kV变电站计算总负荷为13264kVA。即使考虑到后期稳产以后负荷的增加，净化厂的实际运行负荷与初步设计计算负荷相比仍然偏小。2.1.2变压器容量选择随着今后负荷的陆续增加，预计净化厂稳定负荷达11000kVA，净化厂主变压器容量(16000kVA)可满足经济运行的要求［4］。2.1.3不同处理量下负荷对比通过110kV变电站后台监控中心与中控室得到的数据，对净化厂不同处理量的用电负荷进行比较，见表1。通过不同处理量下用电负荷统计可知，天然气的处理量和用电负荷基本成正比关系。当全部装置投运后且装置的处理能力达到设计能力的三分之二时，负荷也基本达到主变容量的三分之二。但是由于所有装置已投入运行，即使处理能力后续增加，瞬间负荷最大也不会超过12000kVA，略小于初步设计负荷。由此可见，净化厂用电的实际运行负荷与初步设计计算负荷相比偏小。2.2用电负荷分析对净化厂用电的实际运行负荷偏小的原因展开分析，首先从大型电机的额定电流以及不同工况下大型电机的运行情况角度展开讨论。变电站后台监控系统采集的数据见表2。由表2可知，除了空压机主电机外，其他大型电机的运行电流与电动机铭牌标注的额定电流相比普遍偏小。这是造成实际负荷较设计负荷偏小的原因之一。其他小型电机运行电流偏小的情况也普遍存在。由此可见，由于电机额定电流为满载时电流，影响电机电流大小的因素很多，如电机效率及功率因数的选取等。另外，净化厂工程供货商不完全了解工程情况，导致电机配置不合理，造成电机实际输出功率偏小，即“大马拉小车”，这是电机实际电流偏小的主要原因。另外，空调、照明以及电动阀等负荷属于受季节和时间影响较大的间歇性或短时负荷，初步设计阶段负荷计算时需要系数选取偏大，造成计算负荷偏大。同时，在净化厂负荷统计尚未最终完成时，净化厂建成的110/10kV丁家坪变电站主变压器已提前定制，这也是计算负荷偏大，主变容量选择不合理的因素之一。净化厂部分大型电机运行情况与设计对比见表3。最后，正常工况条件下，通过对净化厂大型电机运行情况的调查，循环水泵电机、锅炉鼓风机等大型电机实际运行台数较设计运行台数少，这是造成实际负荷较设计偏小的另一原因。2.3用电负荷计算的推荐做法目前，初步设计阶段负荷统计基本采用需要系数法［6－8］。针对目前净化厂实际功率和电流偏低的情况，可以适当调整需要系数和功率因数。初步设计中，装置区主要电机的需要系数和功率因数均取值0.85，在SY/T0011－2007《天然气净化厂设计规范》［9］中，也没有针对不同类型的泵所带电机的需要系数和功率因数做出分别的取值。因此在今后的项目中负荷计算时，可以适当降低需要系数，提高功率因数。

3橇装装置中电气设计

3.1主体装置橇装化电气设计净化厂主体装置(含脱硫、脱水、硫黄回收、尾气处理及酸水汽提装置)采用模块化建厂模式，所有橇块在工厂预制完成。在完成工艺橇块的拼接工作后，需在现场完成桥架、配电箱、操作柱、灯具以及相关电气接线工作。这种全新的建厂模式，节约了建设周期，但对电气设计提出了更高要求，需要在橇块预制阶段提前对电气设备的安装布置、桥架电缆走向完成合理的规划。3.2蒸发结晶装置橇装化电气设计净化厂首次将蒸发结晶装置引入到污水净化设计中。该装置采用模块化橇装设计，与主体工艺装置电气设计不同，该装置大部分电气设备均在工厂安装完成，现场只需完成组橇工作，极大地减少了现场安装工作量，缩短了现场建设工期。该装置的区域属于非爆炸危险区域，但装置具有高盐高腐蚀的特点，因此灯具、配电箱等设备在选型上采用了室外防腐型设备。考虑到运输过程中照明灯具易发生磕碰损坏及施工难度等问题，采用在现场安装完成。另外，电机及操作柱的动力配电及橇体的接地也在现场安装完成。3.3电气三维设计的应用工艺装置电气设计利用了PDMS三维设计软件，采用了三维协同设计与平面图设计相结合的方式［10］。由于电气设计采用了三维协同设计，配电箱、操作柱、桥架、照明灯具、保护管、电缆等均在三维平台上建模，避免了现场实际配管及安装过程中发生“碰撞”现象;本次PDMS设计引入了电缆和桥架的数据库辅助三维建模［11－12］。电缆和桥架数据库在原有系统自带数据库的基础上，结合工程实际需要，对数据库进行了扩充工作。引入数据库后，能够准确进行电缆和桥架的材料统计，降低了平面制图的人为工作量。因此，电气设计中PDMS三维软件的引入对装置橇装化设计是重要的补充和辅助。灯具和操作柱的PDMS三维电气设计的应用见图2～3。3.4橇装化电气设计问题及改进3.4.1存在问题1)仍然不能完全避免“碰撞”现象:在三维设计过程中，专业间的交接过程存在问题，因此现场实际配管过程中，虽然“碰撞”现象有所减少，但仍有多处桥架出现碰撞。在三维协同设计中，应做到专业间真正的协调配合。2)橇体接地设计问题:设计之初，工艺主体装置橇上设备的接地［13－15］考虑在橇体上设置接地端子板，橇上所有电气设备均采用接地软线与端子板连接，最终通过端子板接地。但施工过程中，由于橇体上设备密集，接地软线需穿钢管保护等问题，造成整改方案实施难度较大。3.4.2改进在橇体已整体可靠接地的情况下，橇上的电气设备只需就近与橇上结构柱接地螺栓相连即可，这样既满足设计规范，也节约了材料。装置区操作柱接地见图4。GB/T50065－2011《交流电气装置的接地设计规范》［16］第3.2.2条规定，安装在高压电气装置和电力生产设施的二次设备等的下列金属部分可不接地:安装在已接地的金属构架上。同时，GB50058－2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》［17］第5.5.3规定，在爆炸性环境内，安装在已接地金属结构上的设备仍需接地，即使GB/T50065－2011《交流电气装置的接地设计规范》规定不需要接地。由此看出，爆炸危险区和非爆炸危险区内电气设备的接地的做法是有区别的。但应注意的是，GB50257－2014《电气装置安装工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范》［18］第7.1.2条规定，在爆炸环境1区、20区、21区内所有的电气设备，以及爆炸性环境2区、22区内除照明灯具以外的其他电气设备，应增加专用的接地线。该接地线若与相线敷设在同一保护管内时，应具有与相线相等的绝缘。在净化厂工程中，主体装置区橇上电气设备供配电均采用了TN-S接地系统，设有专用的PE线，该PE线与相线敷设在同一保护管内时，具有与相线相同水平的绝缘水平。因此，由PE线接地是允许的，并不需要再设接地线，改进后的接地方式也完全满足规范要求。

4变电站电缆夹层的设计方案

考虑到净化厂的平面布局，装置区变电站采用三层设计，第一层为低压配电间、变压器室及机柜间，第二层为电缆夹层，第三层为高压配电间及应急电源室。装置区变电站电缆夹层见图5。4.1设计思路低压出线电缆利用第一层的低压配电间桥架向上引至电缆夹层，同时高压电缆利用第三层10kV配电室盘柜底部的电缆预留洞向下引至电缆夹层。第二层电缆夹层通过电缆桥架引出至室外。4.2注意事项电缆夹层的桥架走向应使电缆走向均匀分布，避免桥架引上、引下及转弯电缆布置处“拥堵”。所以电缆夹层处应合理设置引上及引下处，尽量达到夹层桥架的合理化设计。4.3存在问题及推荐做法净化厂装置区变电站的电缆夹层设计由于上层设备布置以及电缆出线方向等原因，桥架在夹层内形成环形，没有充分考虑10kV变电站电缆夹层的疏散通道。关于电缆夹层疏散通道的设置，GB50217－2007《电力工程电缆设计规范》［19］第5.5.1条规定，电缆的配置应无碍安全运行，满足敷设施工作业与维护巡视活动所需空间;电缆夹层室的净高不得小于2000mm，但不宜大于3000mm。民用建筑的电缆夹层净高可稍降低，但在电缆配置上供人员活动的短距离空间不得小于1400mm。针对净化厂变电站平面布置的存在电缆夹层部分区域无疏散通道问题的实际情况，采用了在环形桥架处设置活动爬梯的方式来解决该问题。今后可通过设计优化变电站平面布置避免“环形”桥架。在满足电缆夹层净高的基础上，利用夹层顶部设置支架的方式吊装桥架，在桥架下方预留人员疏散通道［20］。