淺談10kV變配電所的優(yōu)化設(shè)計方案

謝智斌

【摘 要】本文主要針對變配電所在實際設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題，確定10kV變配電所的優(yōu)化設(shè)計方案，希望對我國電力行業(yè)的發(fā)展具有一定的促進作用。

【關(guān)鍵詞】10kV；變配電所；設(shè)計

1.變配電所的分類

（1）變電所：10kV及以下交流電源在經(jīng)過電力變壓器轉(zhuǎn)換后對用電設(shè)備提供電能。

（2）配電所：所內(nèi)只具有開閉和分配電能功能的高壓配電裝置，母線上無主變壓器。

（3）露天變電所：在露天場所設(shè)施變壓器的變電所。

（4）半露天變電所：變壓器設(shè)置在露天場所，但變壓器有頂棚或挑檐保護。

（5）附設(shè)變電所：變電所與建筑物的墻共用，并且變壓器室的門和通風(fēng)窗向建筑物外開。

（6）車間內(nèi)變電所：設(shè)置在車間內(nèi)部的變電所且變壓器室的門向車間內(nèi)開。

（7）獨立變電所：變電所為獨立的建筑物。

（8）室內(nèi)變電所：附設(shè)變電所車間變電所獨立變電所的總稱。

（9）箱式變電站：也稱戶外成套變電站或組合式變電站。

2.變配電所設(shè)計的一般原則

（1）變配電所設(shè)計應(yīng)參照工程特點、規(guī)模及發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展之間的關(guān)系，遠近結(jié)合，且以近期為主，并考慮擴容的可能性，適當留有余量。

（2）變電所設(shè)計應(yīng)參照負荷性質(zhì)、用電容量、所址環(huán)境、地區(qū)供電條件和習(xí)慣，合理進行方案的設(shè)計。

（3）變電所設(shè)計應(yīng)按照技術(shù)先進、經(jīng)濟適用及節(jié)能原則。

（4）變配電所應(yīng)盡可能靠近負荷中心，最大限度地縮短配電半經(jīng)減少線路損耗。

（5）對變壓器的容量和臺數(shù)進行合理的選擇，以適應(yīng)由于季節(jié)性造成負荷變化時能夠靈活投切變壓器，以利于經(jīng)濟的運行，減少由于輕載運行帶來的不必要電能損耗。

3.10kV變配電所設(shè)計存在的問題

3.1不同產(chǎn)品的接口問題

接口是自動化系統(tǒng)中非常重要且一直沒有得到妥善解決的問題之一，不同廠家的產(chǎn)品要在數(shù)據(jù)接口方面進行溝通，這就會花費軟件人員很大精力去協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)格式、通訊規(guī)約等問題。

3.2抗干擾問題

變電站自動化系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)措施是確保變電站自動化系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地運行的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)變電站自動化設(shè)備出廠抗干擾試驗僅僅做一些開關(guān)電焊機、風(fēng)扇、手提電話等簡單的實驗，到現(xiàn)場后通常也只是加上開合斷路器的試驗，二缺少對抗干擾問題的研究。

3.3主接線不符合要求

主接線達不到電力部門的計量及對功率因數(shù)補償?shù)囊?，主要是由于和電力部門的溝通工作做得不到位。有些設(shè)計人員缺乏對電力部門的產(chǎn)權(quán)分界點的劃分，有些是由于不了解電力部門對功率因數(shù)達不到要求要實行罰款的規(guī)定，有些不清楚保證電源高可靠性要收取費用，而盲目地將負荷等級提高或降低，這都造成了設(shè)計的不合理或概算的不準確。

3.4平面布置不合理

有些設(shè)計文件變電所的出入口達不到要求或者是設(shè)備的通道達不到要求。當變配電設(shè)備采用干式時，允許與主體建筑放在一起，并且門要采用防火門。當建筑長度超過7米時，要設(shè)置兩個出入口，并且其中的一個出入口要達到設(shè)備搬運的要求，當長度超過60米時，中間還要增設(shè)出口。

4.10kV變配電所主設(shè)計方案

4.1變配電所主接線

變配電所內(nèi)高低壓母線采用單母線接線，10kV配電所至各變壓器、箱變采用放射式供電， 配電所饋出回路設(shè)電流速斷、過電流保護。配電所內(nèi)繼電保護采用微機保護。其電氣主接線圖如下所示：

（a）環(huán)網(wǎng)柜接線 （b）斷路器柜單電源主接線

4.2短路電流計算

4.2.1短路電流計算的意義

在變配電站的電氣設(shè)計中，對短路電流的計算是一項極為重要的環(huán)節(jié)，其重要主要有以下幾點：

（1）在選擇電氣設(shè)備時，為了確保設(shè)備在故障和正常運行情況下都能夠安全、可靠地工作，同時又為了節(jié)省資金，就必須對短路電流進行全面的計算；（2）在選擇電氣主接線時，為了判斷某一接線是否應(yīng)該采取限制短路電流的措施，或?qū)Ω鞣N接線方案進行比較時，都需要進行對短路電流進行必要的計算。

4.2.2短路電流的計算方法

對于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，我們可以運用某一運算曲線來計算任意時刻的短路電流，即根據(jù)我國電力系統(tǒng)統(tǒng)計得到汽輪發(fā)電機的參數(shù)，逐一對在不同的阻抗條件下某個時刻的短路電流進行計算，然后再求取所有這些短路電流的平均值作為運行曲線，最后再計算電抗和某個時刻情況下的短路電流大小。

4.3電氣設(shè)備的選擇

電氣設(shè)備的選擇應(yīng)遵循以下兩個原則：（1）按正常工作狀態(tài)選擇；（2）按短路狀態(tài)校驗。

按正常工作狀態(tài)選擇的具體條件：

（1）額定電壓：電氣設(shè)備的最高允許工作電壓不得低于裝設(shè)回路的最高運行電壓。一般可以按照電氣設(shè)備的額定電壓Uzd不低于裝設(shè)地點的電網(wǎng)的額定電壓UN；UzdUN。（2）額定電流：所選電氣設(shè)備的額定電流IN不得低于裝設(shè)回路最大持續(xù)工作電流Imax；INImax。

按短路狀態(tài)校驗的具體條件：

（1）熱穩(wěn)定校驗：當短路電流通過所選的電氣設(shè)備時，其熱效應(yīng)不應(yīng)該超過允許值I2·timaI·t。

（2）動穩(wěn)定校驗：所選電氣設(shè)備通過最大短路電流值時，不應(yīng)因短路電流的電動力效應(yīng)而造成變形或損壞。

其中對變電器容量的選擇很重要，要注意下面兩點：

（1）變壓器的容量ST（可近似地認為是其額定容量SN·T）應(yīng)滿足配電所內(nèi)所有用電設(shè)備計算負荷S30的需要，即ST≥S30；

（2）低壓0.4Kv的主要變壓器單臺容量一般不宜大于1000kV·A（JGJ/T16-92規(guī)定）或1250kV（GB50053-94規(guī)定）。如果用電設(shè)備容量較大、負荷集中且運行合理時，則可選用較大容量的變壓器。（這們選擇的原因：一是由于考慮到負荷密度，選用1000-1250kV·A的變壓器更接近于負荷中心，減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量；另一是限于變壓器低壓側(cè)總開關(guān)的斷流容量。）

4.4配電所防雷部分設(shè)計

變配電所的防雷保護主要有兩個重要方面，一是要防止變配電所建筑物和戶外配電裝置遭受直擊雷；二是防止過電壓雷電波煙進線侵入變電所，危機變配電所電器設(shè)備的安全。變電所的防雷保護常采用以下措施：

4.4.1防直擊雷

一般采用裝設(shè)避雷針（線）來防止直擊雷。如果變配電所位于附近的高大建筑（物）上的避雷針保護范圍內(nèi)，或者變電所本身在室內(nèi)的，則不必考慮直擊雷的防護。

4.4.2雷電波的侵入

對35kV進線，一般采用在沿進線500～600m的這一段距離安裝避雷線并可靠接地，同時在進線上安裝避雷器，即可滿足要求。對6～10kV進線可以不裝避雷線，只要在線路上裝設(shè)FZ型或FS型閥型避雷器即可。

5.結(jié)束語

10kV變配電所設(shè)計是一項系統(tǒng)的工程，設(shè)計的每個步驟并不是單獨進行的，需要統(tǒng)一考慮，如在變、配電所所址選擇時需要考慮到基地內(nèi)變電所的數(shù)量、容量、負荷分布及電源等因數(shù)，同時在滿足技術(shù)要求的前提下還要對不同方案從技術(shù)經(jīng)濟方面進行比較選擇，盡量節(jié)約投資，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

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