10KV變配電室高低壓開關(guān)及電氣設(shè)備選擇

魏巖巖

摘要：10KV變配電室高低壓開關(guān)和設(shè)備的選擇是供配電體系中關(guān)鍵的構(gòu)成內(nèi)容，在電網(wǎng)中同時(shí)發(fā)揮著中轉(zhuǎn)站的作用?？梢哉f，整體電力系統(tǒng)同配電室的質(zhì)量之間存在密切的關(guān)聯(lián)。其中，高低壓開關(guān)的選取工作及其配電室內(nèi)電氣設(shè)備又是十分重要的事情，應(yīng)對相關(guān)工作人員進(jìn)行深入研究。本文簡要探討了高低壓開關(guān)的選取內(nèi)容，目的在于進(jìn)一步提高配電室的工作質(zhì)量及效率，為民眾提供穩(wěn)定、安全的電能。

關(guān)鍵詞：配電室；高低壓開關(guān)；電器設(shè)備；選擇

中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

作為10kV配電系統(tǒng)配電房中最為主要的設(shè)備之一，高低壓開關(guān)的選用具有重要意義，但是，對于高低壓開關(guān)不僅僅在選擇上存在很多問題，同時(shí)在對其保護(hù)方面也存在很多有待改進(jìn)的方面，已經(jīng)為現(xiàn)實(shí)的管理工作帶來很大困難，隨著中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，國家城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)工作的繼續(xù)深入以及人們生活、工商業(yè)用電的要求增高，對配電系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)以及相關(guān)設(shè)備的選擇更為苛刻，本文將就配電房中高低壓開關(guān)的選擇與保護(hù)方面存在的問題以及解決措施做深入剖析。

一、電氣設(shè)備選擇的原則

工業(yè)企業(yè)內(nèi)部供配電系統(tǒng)中很重要的一個(gè)組成部分就是10kV變配電所，它是指將兩路或一路10kV電源進(jìn)行分配，使其成為多路高壓線路然后再配送至各建筑物變電所，從而供給用電設(shè)備。電氣設(shè)備的正確選擇對于變配電所來說是變配電所電氣設(shè)備可靠、正常運(yùn)行基礎(chǔ)的保障，同時(shí)也是保障變配電所工作開展順利的重要前提，電氣設(shè)備選擇是變配電所設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，同時(shí)也是變配電所設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在對電氣設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)考慮其是否便于安裝維修；是否適應(yīng)設(shè)備所處環(huán)境并能在其所處環(huán)境下正常、穩(wěn)定運(yùn)行。是否能夠滿足短路、過電壓狀態(tài)，10kV變配電所電氣設(shè)備的選擇應(yīng)該嚴(yán)格遵循以下幾項(xiàng)原則：按照變配電所正常工作和運(yùn)行的條件以及要求來選擇額定電壓、額定電流按照電路短路要求，并根據(jù)短路情況來對電氣設(shè)備的進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)，按照電氣設(shè)備實(shí)際裝置地點(diǎn)來進(jìn)行高壓斷路器分?jǐn)嗳萘康男ｒ?yàn)。

二、高壓開關(guān)

（一）負(fù)荷開關(guān)

負(fù)荷開關(guān)只能開斷及額定工作電流，國內(nèi)早已開始使用，起初多為壓氣式和產(chǎn)氣式兩種，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，開始使用真空負(fù)荷開關(guān)及SF6，目前主要以真空負(fù)荷開關(guān)和SF6負(fù)荷開關(guān)為主，因其成本低、可靠性高、免維護(hù)，越來越受到廣大用戶的歡迎。

（二）負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器

顧名思義其主要作用是保護(hù)變壓器開關(guān)設(shè)備。因?yàn)樨?fù)荷開關(guān)在其中的工作職能是接通和關(guān)閉工作電流。相比較而言開斷能力非常有限。熔斷器的作用極其重要，可以用來短路保護(hù)。在具體的設(shè)備設(shè)計(jì)中，負(fù)荷開關(guān)和熔斷器之間存在著1個(gè)間隔區(qū)域，這個(gè)間隔區(qū)域就是電流區(qū)域段。只有負(fù)荷開關(guān)和熔斷器相互配合、相互協(xié)調(diào)，才能在工作中真正意義上實(shí)現(xiàn)對配電系統(tǒng)的保護(hù)作用，使整個(gè)配電系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（三）高壓開關(guān)柜

高壓開關(guān)柜也是10kV變配電室的關(guān)鍵設(shè)備，高壓開關(guān)柜主要分為移開式和固定式兩類。移開式又叫手車式，主要特點(diǎn)是手車可抽出，互換性較好，從而使得供電的可靠性很好。其中具有積木式結(jié)構(gòu)柜型的鎧裝型除了具備移開式高壓開關(guān)柜可靠性的優(yōu)點(diǎn)外，檢修起來也比較安全、便捷。所謂固定式開關(guān)柜，就是所有電器元件的安裝都是柜內(nèi)固定的位置，相對于鎧裝型來說，它隔室數(shù)目要少，結(jié)構(gòu)簡單。但不足是防護(hù)等級不夠。綜上分析，在10kV變配電所選擇高壓開關(guān)柜時(shí)應(yīng)該選擇移開式鎧裝型柜。

（四）斷路器

中壓斷路器能夠開斷短路電流，其主要分為兩種結(jié)構(gòu)形式:一種是有SF6作為絕緣介質(zhì)，另外一種是采用真空滅弧方式。這兩種類型都采用彈簧操動機(jī)構(gòu)。斷路器保護(hù)隨著繼電保護(hù)智能化也越來越完善。

（五）參數(shù)的選取

1.額定電壓：對于低壓開關(guān)的額定電壓來講，指的是相間電壓，也就是線電壓。

2.額定電流：低壓開關(guān)的額定電流指的是在一定情況下，符合斷路器順利運(yùn)行的電流，也可以被稱為脫扣器的額定電流。其中，殼架等級電流，同斷路器的大小、形狀有關(guān)。

3.低壓開關(guān)種類選取的標(biāo)準(zhǔn)：一般來講，在選取低壓開關(guān)時(shí)，需要遵照以下內(nèi)容選擇:其一，在配電開關(guān)的分支位置都應(yīng)用A類的斷路器；其二，如果變壓設(shè)備的高壓處開關(guān)為斷路器柜，則低壓處的開關(guān)需要選取具備短延時(shí)性的斷路器，也就是B類斷路器，從而保證高低壓開關(guān)互相配合；其三，如果變壓設(shè)備的高壓側(cè)使用負(fù)荷開關(guān)--熔斷器組合電器，則相關(guān)工作人員需要對高低壓側(cè)進(jìn)行計(jì)算，保護(hù)范圍進(jìn)行相互配合。

三、電氣設(shè)備的選擇

（一）電力變壓器選擇

電力變壓器的選擇應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件、節(jié)能和降低工程造價(jià)等因素綜合而定。一般來說在進(jìn)行電力變壓器選擇時(shí)首先考慮的應(yīng)該是變壓器的使用年限，而變壓器的使用年限主要取決于變壓器的絕緣老化速度。絕緣老化速度又取決于繞組最熱點(diǎn)的溫度變壓器的繞組導(dǎo)體和鐵心，一般可以長期經(jīng)受較高的溫升而不致?lián)p壞，但繞組長期受熱時(shí)其絕緣的彈性和機(jī)械強(qiáng)度要逐漸減弱，這就是絕緣的老化現(xiàn)象。絕緣老化嚴(yán)重時(shí)就會變脆，容易裂紋和剝落；其次，再考慮電力變壓器的選擇臺數(shù)，一般而言，變配電所主變壓器的選擇應(yīng)滿足用電負(fù)荷，對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所應(yīng)采用兩臺變壓器，以便一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有二級負(fù)荷而無一級負(fù)荷的變電所也可以只采用一臺變壓器但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。還應(yīng)適當(dāng)考慮今后5到10年電力負(fù)荷的增長，留有一定的余地，最后變電所主變壓器臺數(shù)和容量應(yīng)結(jié)合變電所主接線方案的選擇，對幾個(gè)較合理的方案比較擇優(yōu)而定。

（二）轉(zhuǎn)移電流

熔斷器的作用是當(dāng)負(fù)荷電流超過給定值一定時(shí)間后或出現(xiàn)短路故障時(shí)，自動開斷電路。負(fù)荷開關(guān)作用是正常電路條件下，關(guān)合或開斷額定電流和過載條件下，開斷不大于額定值的過載電流。當(dāng)相間短路后，熔斷器直接觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)脫扣器的分閘，負(fù)荷開關(guān)承擔(dān)了熔斷器的開斷任務(wù)，并要求它可以開斷大于額定電流，這就是轉(zhuǎn)移電流。

（三）電力電纜

電力電纜主要用在發(fā)、配、輸、變、供電線路中的強(qiáng)電電能傳輸。電力電纜種類較多，按電壓等級可分為：中壓、低壓、高壓、超高壓、特高壓。按絕緣材料可分為油浸紙絕緣、塑料絕緣、塑膠絕緣、交聯(lián)聚乙烯絕緣。因交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜具有良好的電氣性能等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛得到使用。

（四）lOKV配電站電氣主接線

作為lOKV配電站的重要設(shè)備設(shè)施，輸電線路和變壓器在完成功率轉(zhuǎn)換和電壓電流的過程中，要連接電力系統(tǒng)與主接線。因此整個(gè)電力系統(tǒng)中，配電站電氣主接線是非常重要的一環(huán)，其電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定直接受到設(shè)計(jì)管理質(zhì)量的直接影響，并且對于lOKV配電站電氣工程中的設(shè)備維護(hù)與選擇、施工進(jìn)度、整體管理方案、設(shè)備布置有著相當(dāng)大的影響。

配電站主接線首先是對安全性要求的滿足，在高壓側(cè)和低壓側(cè)都應(yīng)該有隔離措施，并且在高壓母線上安裝避雷器；其次，要滿足可靠性的需求，由于lOKV配電站主要用于滿足小區(qū)居民的用電需求，因此供電的可靠性保障是相當(dāng)重要的，既要在事故發(fā)生時(shí)能夠做到持續(xù)供電，并且維護(hù)快速方便，對斷路器進(jìn)行檢修或者發(fā)生母線故障時(shí)，應(yīng)該確保停電時(shí)間的減少；再次，應(yīng)該滿足其靈活性的要求，盡量對倒閘的操作要求做到便捷，及時(shí)排查發(fā)生事故；最后，應(yīng)該符合經(jīng)濟(jì)性的原則，優(yōu)先選擇成本節(jié)約、技術(shù)性強(qiáng)的產(chǎn)品，對于一次設(shè)備應(yīng)該盡量減少采用。應(yīng)該盡可能選擇成套配電裝置的主接線方案。

主接線有兩種方案，單母線分段接線和單母線兩種方案各有所長，單母線連接的設(shè)備少并且接線很便捷，有利于方便的操作，并且直接促進(jìn)lOKV配電站的擴(kuò)建作用。但是其靈活性較差，并且對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行停電才能檢修故障，排除故障后才能繼續(xù)供電，這種方案一般適用于由一臺主變壓器或一臺發(fā)電機(jī)的少數(shù)情況；而重要用戶的供電需求在單母線分段接線的保護(hù)，提供兩個(gè)回路進(jìn)行供電。并且當(dāng)其中某一段母線損壞時(shí)，分段斷路器將自動對故障段進(jìn)行切斷。但是這種方案的缺點(diǎn)在于必須在母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障時(shí)保持回路停電。

結(jié)束語

在配電系統(tǒng)中，配電室的高低壓開關(guān)的選擇以及電氣的選擇涉及面很廣，既要對開關(guān)本身的特性、功能，對電氣參數(shù)有了全面的了解，又要充分考慮配電網(wǎng)的現(xiàn)狀以及發(fā)展情況，而且應(yīng)該跟據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對其進(jìn)行綜合的選擇，在規(guī)范化的前提下，盡可能最大限度的配合各級開關(guān)，使得配電系統(tǒng)的供電可靠性提高，從而為廣大用電客戶提供更好的服務(wù)。

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