10，6 kV配电变电站和10，6/0.4kV变电站的设计是工程建设中一项非常普遍和重要的工作，规范性和技术性很强，很多方面涉及到国家强制性条文的执行。做好变电站设计，既要执行国家现行的相关规范和规定，又要符合当地供电部门的具体要求，否则就会出现各种问题，影响设计质量和工程进度。为了做好变电站的设计工作，我们将对变电站设计图纸中发现的一些问题进行整理，做一个简要的分析，与大家交流，共同改进。
1.变配电所工程设计的名称在使用术语时应力求准确，不能随意。具体项目的设计文件中一般不应使用“变电站”名称。“变配电所”是变配电所的统称，仅作一般参考。当涉及到特定类别或个人时，应分别称为“变电站”或“配电站”。在GB 50053-94《10kV及以下变电站设计规范》中，对“变电站”的解释是“10kV及以下交流电源经电力变压器变压后，向用电设备供电”；“配电变电站”的解释是，变电站内只有高压配电装置可以通断和分配电能，母线上没有主变压器。当既有变电站又有配电装置时，以升压降压为主要功能包括高、中压配电装置的称为“变电站”，以中压配电为主要功能包括3 ~ 10/0.4 kV变压器的称为“配电所”。当一个项目有多个变电站时，每个变电站应以其所在建筑物的名称或序号来命名。
2.带电导体系统的类型和系统接地的类型根据IEC-TC64第312条，配电系统的类型有两个特征，即带电导体系统的类型，如三相四线制，和系统接地的类型，如TN-C-S系统。三相四线TN-S系统在正式文件中不得称为“三相五线制”。GB 50054-95《低压配电设计规范》第37页“术语解释”中已明确指出，“三相四线制是带电导体配电系统的类型之一，三相指L1、L2、L3，四线指通过正常工作电流的三相线和一根N线，不包括不通过正常工作电流的PE线”。其中进一步指出“TN-C、TN-C-S、TN-S、TT等接地配电系统均为三相四线制”。在中国，低压配电电压应该是220V/380V。带电导体系统的类型应为单相两线制、两相三线制、三相三线制和三相四线制。在设计文件中，TN-S和TN-C-S接地类型的定义有时会混淆。系统的接地类型一般根据变电站或变压器的供电范围而定。当零线N和保护线PE只在一个局部区域，比如一栋楼或一层楼，就应该称之为TN-C-S系统。TN系统中剩余电流保护器负荷侧电气设备的裸露导体单独接地时，可称为本地TT系统。
3.分类和术语、标准计量单位设计文件中的分类、分级等各类术语应当与国家标准、行业标准相统一，不得混淆。比如常用术语:用电负荷应称为一、二、三级负荷，这里用“级”代替“类”；防雷建筑分为一类、二类、三类防雷建筑。这里新的防雷规范不再分工业和民用，屋顶防雷网的网格大小也要以新规范为准。爆炸性气体环境危险区域划分为0、1、2区，爆炸性粉尘环境危险区域划分为10、11区，火灾危险区域划分为21、22、23区，用“区”代替“级”或“类”。但火药、炸药、弹药、火工品危险场所分为一类、二类、三类危险场所，这里用“类”代替“区”。其他术语也要正确使用，如公文中的“断路器”、“变电站”，不能使用“自动开关”、“变电站”。计量单位的标准符号要正确，字母的大小写不能随意。比如A，V，W，kV，kW，kVA，kvar，lx，km等。应全部使用法定计量单位，并应特别注意单位符号字母的正确大写。A、V、W、N、Pa等单位符号和M、G等一万亿字以上的前缀符号都要大写；另外，所有的格都是小写，比如kV，MW，kvar，km等。有关测量单位的信息，请参考《工业与民用配电设计手册》第16章第773 ~ 783页。
4.GB 50053-94《10kv及以下变电站设计规范》中对土建工程的要求明确规定了变电站的位置选择和对建筑等相关专业的要求。执行中还有很多具体问题。现在只列举以下例子进行一点分析，在以后的设计中要注意。
1)防火挑檐:车间附属变电站选用油浸式电力变压器时，部分变压器室门上方未设置防火挑檐。《工程建设标准强制性条文GB 50053-94》第6.1.8条规定“多层和高层建筑主体底层布置可燃油品的电气设备时，应在底层外墙洞口上方设置宽度不小于1.0m的防火挑檐”。
2)安全出口:有些设计在长度超过7m的配电间内只有一个出口或靠近同一端有两个出口。这不符合GB 50053-94第6.2.6条的规定。规范要求“长度大于7m的配电室应有两个插座，应布置在配电室两端”。
3)梁高:有些设计在考虑室内净高时，没有考虑梁高。由于变电站跨度较大，有时梁的高度可达800mm左右，所以在提高土建条件的层高时要考虑梁的高度。
4)值班室:有些设计将值班室设置在交通不便的内侧角落。这不符合GB 50053-94第4.1.6条规定的“配电所应单独设立值班室，并有专人值班。高压配电室与值班室应直接相连或通过一个通道相连，值班室应有直接通向室外或通向走道的门。”
5)电缆沟:在一些变电站中，双排布置的低压配电屏只在屏的底部和后面设有沟，两排屏的沟互不连通。为了方便日后电缆的进出和线路的调整，院内所有主电缆沟和控制电缆沟都要连通。
6)电缆分界室:部分分界室不符合供电部门要求。北京供电局规定，北京地区10kV用户必须设置电缆分界室，作为本工程的主进线室。电缆分界室的位置应靠近电源的进线方向和建筑物的外墙。其面积一般为6m×3.5m，即20mm2左右，净高应不低于2.7m，有净高不低于1.8m的电缆夹层，有600mm×600mm的人孔和梯子。电缆分界室一般设在无地下室建筑的首层；但在有地下室的建筑中，无论地下有几层，都要求电缆分界室位于地下一层。根据北京供电局的规定，电缆分界室由北京供电局管理，因此电缆分界室的门应朝向公共走道。
5.设备布置变配电所的设备布置也存在各种问题，甚至违反强制性条文的规定，列举如下:
1)高低压配电系统图与平面图不一致。有两种表现形式:一种是系统图中柜和屏的排列顺序与平面图相反。看系统图时，面向机柜屏幕正面，从左到右排列为1，2，3…n；然而在平面图上，它面对的是屏幕的背面，从左到右排列成1，2，3 … n，必然是反过来的。避免这种错误的关键是系统图和平面图要从左到右面向机柜屏幕的正面按顺序排列。其次，平面图上面对面布置的两排配电屏之间有一个母线桥，但在系统图中没有显示。
2)低压配电屏前后通道宽度不符合新规范要求。如有时屏后距墙仅700mm，抽屉式低压屏面对面布置时，距离仅1800 mm，根据规范GB 50053-94第4.2.9条，成排布置的低压配电室屏前、屏后通道的最小宽度为:屏后通道、固定式、抽屉式通道均为1000mm；屏前固定单排1500mm，抽屉式单排1800mm，固定双排2000mm，抽屉式双排2300 mm，只有当建筑的墙体部分被柱凸出时，凸出通道的宽度才能减少200 mm .
3)配电柜屏后通道插座数量不符合规范要求。作为规范的强制性条文，GB 50053-94第4.2.6条规定“配电设备长度大于6m时，柜屏后通道应设两个插座，低压配电设备两个插座间距超过15m时，应增加插座。”之所以强制执行这一规定，是因为当高压柜和低压屏内的电气设备发生突发故障时，屏后的巡视或维护人员可以及时离开事故现场。
4)配电室内灯具采用电线或链条悬挂，安装在配电装置正上方不符合安全要求。GB 50053-94第6.4.3条规定“配电室内的灯具和裸露线路不应布置在裸露导体的正上方。灯具布置在配电室内裸露导体上方时，灯具与裸露导体的水平净距不应小于1.0m，灯具不得用链条和软线吊起”。因为布置在低压屏顶部的母线通常是不封闭的，所以应执行这一规定。在配电室，槽式荧光灯可以用吊杆安装。
5)接地扁钢在变电所内沿墙敷设，但未设置临时接地端子。为了便于测试和维修时的临时接地，应适当设置临时接地端子。接地端子的方法参见国标图集86D563《接地装置的安装》第25页。
6.推荐使用yn11结型变压器。近十年来，D，yn11结型变压器在TN系统中得到了广泛的应用，但很多工程仍在使用Y，ynO结型变压器。主要原因是前者的优势不明确。GB 50052-95《供配电系统设计规范》第6.0.7条规定“在TN和TT系统接地的低压电网中，配电变压器宜选用D，yn11接线组别的三相变压器”。这里“适当选择”的原因主要是基于D，yn11连接的变压器相对于Y，ynO连接的以下优点:
1)有利于抑制高次谐波电流。在一次侧连接成三角形的情况下，三次及以上谐波的励磁电流可以在一次侧形成环流，有利于抑制谐波电流，保证供电波形质量。
2)有利于消除机组对地短路故障。由于D，yn11结的零序阻抗远小于Y，ynO结，使变压器配电系统单相短路电流增加3倍以上，有利于切除单相接地短路故障。
3)可以充分利用变压器的设备容量。y，ynO结线变压器要求零线电流不超过低压绕组额定电流的25%。见GB 50052-95第6.0.8条，严重限制了单相负荷的容量，影响了变压器设备的充分利用。而D，yn11结线变压器的中性线电流允许达到相电流的75%以上，甚至高达相电流的100%，这样就可以充分利用变压器的容量，这对于单相负载容量大的系统是非常必要的。因此，在接地类型为TN和TT系统的低压电网中，推荐采用D和yn11接线组别的配电变压器。
7.电缆类型和截面的选择
1)电缆选择:YJV XLPE电缆和VV PVC电缆是工程建设中常用的两种电缆。YJV XLPE电缆与VV电缆相比，价格稍贵，但具有外径小、重量轻、载流量大、使用寿命长等优点。YJV XLPE电缆最长可使用40年，而VV XLPE电缆只有20年。因此，工程设计中应尽量选用YJV XLPE电缆，逐步淘汰VV PVC电缆。
2)电缆截面的选择:作为一种导体，电缆截面的选择应满足强制性条文GB 50054-95第2.2.2条的四项要求，而我们设计中选择的电缆截面有时不满足本规范第一、二点的要求。
要点1:“电气设备正常工作和启动时，线电压损失应满足端电压的要求”。电缆截面的选择除载流量满足电流计算要求外，还应根据电压损失进行校核。由于没有进行电压损失校核，我们多次发现截面为6mm2和10mm2的电缆不能满足电气设备的端电压要求，所以要进行电压损失计算，检查所选电缆截面是否满足电气设备的端电压要求。GB 50052-95第4.0.4条对电气设备端电压偏差的允许值有如下要求:电机为±5%；一般工作场所照明为5%，远离变电站的小区域一般工作场所照明、应急照明、道路照明和安全照明为+5%和-10%；其他电气设备为5%，除非另有规定。
第二点:“根据敷设方式和环境条件确定的导线载流量不应小于计算电流。”执行本条款时，环境温度、导线工作温度、平行系数等的影响。在电缆敷设过程中，应考虑电缆载流量，特别是并联数对载流量的影响。电缆无间距布置在桥架上时，两层平行布置时的连续载流量修正系数，梯架水平布置为0.65，托盘水平布置为0.55。参见92DQ1-77。电线电缆载流量各种修正系数见华北标准《建筑电气通用图集》92DQ1-75~77 ~ 77页。
此外，电缆截面的选择还应适当考虑备用设备和新设备的耗电量。
8.断路器的选择和短路电流的计算在低压配电系统中有两种类型的断路器和熔断器用作保护电器。目前我们使用最多的是断路器，用于配电线路的短路保护和过载保护。然而，低压断路器的选择存在许多问题，其中突出的问题是短路电流不计算。配电短路保护电器的分断能力应大于安装地点的预期短路电流。在选择断路器时，首先要计算其出口处的短路电流，但有些设计人员并没有计算短路电流。所选短路断路器极限短路分断能力不足，不能切断短路故障电流。确定断路器安装处的短路电流，可以根据设计手册计算，但比较复杂；也可以用“短路电流曲线校核法”来确定计算电流，比较简单。附上一份由上海电气研究所设计并在浙江瑞安宋万电子电器有限公司断路器产品资料中提供的“短路电流曲线校核方法”。查此曲线，可方便地得到任意安装位置的短路电流的近似值。例子中的短路点只是一个假设，实际工程设计中最常用的短路点选在保护电器的出口处。
9.断路器与断路器的级联当断路器用于低压配电线路的短路保护时，断路器的开断能力必须大于安装地点可能出现的短路电流。但有时候达不到这个要求。例如，C45N和C65N/H微型断路器的分断能力分别只有6kA和10kA，但其安装出口处的短路电流有时可达15kA甚至更高。这个时候可以用两种方式来解决这个问题。首先是改用短路分断能力高的塑壳断路器；其次，仍选用微型断路器，利用其与上级断路器的级联配合实现短路保护。但是，选择上下断路器进行梯级配合必须满足以下条件:
1)前提条件是上层断路器的固有分断时间短于下层断路器的全分断时间。也就是说，当下层断路器出口短路时，下层断路器还没有切断短路电流，而上层断路器已经先切断了短路电流。
2)虽然下层断路器不能切断短路电流，但下层断路器及其被保护线路应能承受短路电流。
3)跳回路不应造成故障线路以外的一、二级负荷供电中断。
4)上、下断路器应采用同一系列的产品，其额定电流等级宜相差1 ~ 2级，或根据制造厂提供的级联匹配表选择。附施耐德电气公司提供的梯级合作表。从表中可以看出，C65N/H断路器可以与NS100、NS160、NS250断路器级联，但不能与NS400、N630及以上的较大断路器级联，也不能直接接入变压器低压侧框架总开关后的母线低压屏。
10.断开中性线，使用四极开关。《低压配电设计规范》( GB 50054-95)实施以来，由于设计人员对规范的理解不同，低压配电系统设计中断开中性线和采用四极开关的做法很难统一。针对这种情况，《电气工程应用杂志》从1999年第一期开始，已经出版了国内知名专家的多部专著。专家们就国内外规范和IEC标准关于断开中性线和应用四极开关的相关规定和做法阐述了各自的观点，让我们受益匪浅。现仅将专家普遍认可的、与我们设计工作密切相关的一些观点整理如下。这些观点虽然没有纳入国家标准，但对我们的设计工作有实际意义。
1)当两个电源之间需要进行功率转换时，如果两个电源系统的接地类型不同，或者电源变压器绕组的接线组别不同，应断开中性线，采用四极开关。
2)IT系统和TT系统应与中性线绝缘。禁止断开TN-C系统中的笔线。
3)在TN-S系统中，不需要断开中性线；无需断开变压器低压侧出口主开关与母联开关之间的中性线；在外部低压电网向民用建筑供电的进线处，宜隔离中性线。可采用四极隔离开关等隔离器具，也可采用在中性线上设置连接件、接线端子或连接母线等措施。每户的进线处应隔离中性线。大部分居民是单相负荷，使用双极开关可以解决问题。
4)正常电源和应急备用发电机电源之间的转换开关应为能断开中性线的四极开关，两者不能并联。
5)在1区和10区有气体爆炸危险的场所、有粉尘爆炸危险的场所、游泳池、浴池等特别潮湿的场所，应安装隔离电器，将零线和相线一起断开。
6)为了在维修时保护人身安全，必须安装隔离电器，以隔离危及人身安全的中性线电位。
综上所述，变电站的设计还存在各种各样的问题。