10 kV變配電房設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題與解決措施

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（江門(mén)電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 鶴山 529700）

0 引 言

10 kV變配電房是保證電力供應(yīng)體系完整性的重要組成部分，通過(guò)自身結(jié)構(gòu)的合理性狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高壓電力系統(tǒng)與用戶終端的連接狀態(tài)。但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，這一電力結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上經(jīng)常表現(xiàn)出一些缺陷性問(wèn)題，并影響其功能作用的正常發(fā)揮。為此，需要對(duì)10 kV變配電房設(shè)計(jì)中的具體問(wèn)題作出明確說(shuō)明，并以此作為引導(dǎo)，保證整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

1 10 kV變配電房設(shè)計(jì)問(wèn)題

1.1 設(shè)計(jì)選擇不清晰

10 kV變配電房的設(shè)計(jì)工作，直接面向電力資源的終端使用條件，需要在實(shí)際工作中，對(duì)特定機(jī)房設(shè)備的服務(wù)條件進(jìn)行分析，以此使電力輸配系統(tǒng)可以和實(shí)際用電條件相對(duì)應(yīng)。而在實(shí)際電力管理工作中，由于配電線路的負(fù)荷條件較為復(fù)雜，所涉及不同規(guī)格、不同數(shù)量的電纜線，容易引發(fā)工作中的失誤。同時(shí)，如果設(shè)計(jì)人員在這一工作環(huán)節(jié)中出現(xiàn)失誤，難以在后續(xù)的校核、審計(jì)、預(yù)算等系列工作中檢驗(yàn)出來(lái)，為電力公司的收益條件，帶來(lái)隱性的危害[1]。此外，電纜線在環(huán)境中的使用條件也要受到重視，在降低腐蝕、耗損等狀態(tài)的基礎(chǔ)上，降低安全隱患的發(fā)生率。

1.2 設(shè)備布局不合理

設(shè)備布局不合理，也是10 kV變配電房設(shè)計(jì)過(guò)程中較為常見(jiàn)的問(wèn)題。在優(yōu)化設(shè)計(jì)的條件下，需要對(duì)實(shí)際用電需求情況開(kāi)展差異化設(shè)計(jì)，以保證布局結(jié)構(gòu)的針對(duì)性。例如，在城市綜合體用電條件下，用電類型較為復(fù)雜，不僅有商業(yè)用電，也有辦公用電、家庭用電等類型。對(duì)此，電力設(shè)計(jì)工作需要對(duì)電費(fèi)計(jì)量表進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，以保證計(jì)量表與用電類型的適應(yīng)狀態(tài)。而在具體操作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)計(jì)量表錯(cuò)誤的問(wèn)題，無(wú)法執(zhí)行電力部門(mén)統(tǒng)一的管理規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致計(jì)量收費(fèi)的不利狀態(tài)，從而造成非商業(yè)用戶的不滿。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電表多設(shè)與漏設(shè)的問(wèn)題，這一現(xiàn)象也對(duì)電力系統(tǒng)的正常統(tǒng)計(jì)工作造成了影響。而在技術(shù)角度上，平面設(shè)計(jì)與配網(wǎng)系統(tǒng)的不匹配、電柜排列順序不一致等問(wèn)題，也是設(shè)備布局不合理的具體體現(xiàn)，需要得到設(shè)計(jì)人員的高度重視。

1.3 節(jié)能性相對(duì)較差

10 kV變配電房設(shè)計(jì)工作中，對(duì)于電纜線路的選擇與排列設(shè)計(jì)，直接影響其電力系統(tǒng)的正常使用，并使電力系統(tǒng)的節(jié)能狀態(tài)受到影響。由于實(shí)際設(shè)計(jì)中電力線路設(shè)置的不合理，在技術(shù)管理過(guò)程中，就容易產(chǎn)生電力資源過(guò)度消耗的問(wèn)題，并在大電阻條件下，增加線路內(nèi)容的電壓，降低整體結(jié)構(gòu)的使用效果，使其更早的出現(xiàn)設(shè)備老化問(wèn)題[2]。

這一問(wèn)題在小區(qū)的整體電纜規(guī)劃設(shè)計(jì)中表現(xiàn)的尤為明顯。如果設(shè)計(jì)人員在計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)誤差，并在后續(xù)的審核工作中未檢查發(fā)現(xiàn)出這一問(wèn)題，就會(huì)在10 kV變配電房投入使用后，受到冗余線路系統(tǒng)的影響，出現(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)消耗。而在變電器結(jié)構(gòu)中，雖然國(guó)家推出了S13型變壓器設(shè)備，但在現(xiàn)有電房改造工程中，仍然存在S9型號(hào)的高能耗變壓器設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致電力浪費(fèi)問(wèn)題。

2 10 kV變配電房設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

2.1 確定主線系統(tǒng)

10 kV變配電房的設(shè)計(jì)中，需在遵照《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的前提下，明確《10 kV及以下變電所設(shè)計(jì)》規(guī)范內(nèi)容，以保證主線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理化。同時(shí)，還需結(jié)合當(dāng)?shù)仉娏Σ块T(mén)提出的高壓供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主接線設(shè)計(jì)要求，并通過(guò)與設(shè)計(jì)需求條件的對(duì)接管理，保證整體電力主線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性。

例如，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，用于住宅配電的公變變壓器設(shè)備，需要與單個(gè)用戶的專變變壓設(shè)備相區(qū)分。通常，公變用戶的電費(fèi)，按照低壓每戶的用電量收取，且其變電所直接由電力部門(mén)管理。所以，這種模式下的變壓器設(shè)備，單臺(tái)容量不會(huì)超出800 kVA，可利用環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)，突出主接線體系的簡(jiǎn)潔化特征。此時(shí)，如果獨(dú)立用戶的用電量超出100 kVA以后，則需要專變變壓器進(jìn)行變壓。如果此時(shí)的用電量在315 kVA以內(nèi)，可使用環(huán)網(wǎng)柜完成“高供低計(jì)”的管理策略[3]。而當(dāng)用電量超出500 kVA以上時(shí)，則需將斷路器作為高壓開(kāi)關(guān)，并使用“高供高計(jì)”的管理模式，完成電力信息統(tǒng)計(jì)。當(dāng)部分用戶的用電條件處于400～500 kVA時(shí)，也要采用“高供高計(jì)”的管理模式，并保證主線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便性。在雙電源線路的用戶管理上，需為其配置至少兩臺(tái)專變變壓器設(shè)備，并使用斷路器將其接入到主接線系統(tǒng)中，通過(guò)“高供高計(jì)”的管理形式，形成如圖1所示的主線接線結(jié)構(gòu)。

圖1 斷路器柜單電源主接線

電源設(shè)計(jì)的選擇上，需要將具體的電力條件作為基礎(chǔ)，在分析其用電負(fù)荷狀態(tài)的前提下，判斷電力環(huán)境中是否存在大量的一二級(jí)負(fù)荷條件，如果有，則應(yīng)使用雙電源完成電力供應(yīng)。其中對(duì)于一級(jí)負(fù)荷條件需設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的電源結(jié)構(gòu)，而在二級(jí)負(fù)荷的條件下，則需要形成雙回路體系，以保證兩臺(tái)變壓器設(shè)備的充分利用效果，且使具體的電纜設(shè)備也可以有效的完成具體負(fù)荷功能需要。

2.2 短路電流計(jì)算

對(duì)于短路電流的計(jì)算，也是10 kV變配電房設(shè)計(jì)工作中的重要內(nèi)容。通過(guò)對(duì)高、低壓開(kāi)關(guān)、線路設(shè)備、設(shè)備開(kāi)關(guān)等零部件結(jié)構(gòu)的選擇，來(lái)將此類設(shè)備組成構(gòu)件調(diào)整到最優(yōu)化的利用狀態(tài)下，最大化的發(fā)揮整體設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。

為了更好地說(shuō)明這一計(jì)算方式，將630 kVA變壓器的高、低壓測(cè)電流類別中的三相短路電流設(shè)置作為案例進(jìn)行分析。在計(jì)算過(guò)程中，假定110 kV/10 kV變電站中，設(shè)置一臺(tái)400 kVA容量的變壓器設(shè)備，其結(jié)構(gòu)為三項(xiàng)雙繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器。在連接過(guò)程中，將組別設(shè)置為Ynd11，并將短路阻抗調(diào)整為10.5 Ω。其中，10 kV/0.4 kV變配電所與之保持4 km的距離，在使用YJV-8.7/15 kV-3x95型號(hào)電纜的基礎(chǔ)上，將末端變壓器結(jié)構(gòu)中的容量調(diào)整在630 kVA，并按照組別Dyn11完成接線處理，將短路阻抗調(diào)整為4.5 Ω，同時(shí)分別對(duì)末端變壓器的高壓與低壓側(cè)三相短路電流進(jìn)行設(shè)計(jì)比較，以完成具體運(yùn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算分析。

在實(shí)際計(jì)算處理中，前端110 kV變電站的具體電容量通常為未知量，而在距離條件上，可以輕松的通過(guò)整體線路距離測(cè)得。在實(shí)際計(jì)算工作中，可以假設(shè)距離條件相對(duì)較遠(yuǎn)，并形成一定的數(shù)據(jù)閾值，根據(jù)具體計(jì)算結(jié)果，定位具體應(yīng)用的設(shè)備型號(hào)與功率條件。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要注意到終端電容量與電源點(diǎn)距離的反比例管理，并在電源點(diǎn)距離不斷加大的前提下，縮減短路電流，以保證兩者關(guān)系的比例指示狀態(tài)。

2.3 適應(yīng)管理需要

為了保證整體電力設(shè)計(jì)的合理性，需要將國(guó)家的相關(guān)管理規(guī)定作為基礎(chǔ)，在按照設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)容對(duì)崗位人員提出技術(shù)規(guī)范要求的前提下，杜絕一切設(shè)計(jì)中的肆意變更。同時(shí)，還需要在相關(guān)管理部門(mén)的監(jiān)督控制作用下，啟動(dòng)并執(zhí)行一定的審核程序，并對(duì)不符合具體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的，責(zé)令其立即進(jìn)行修改。此外，為了保證整體設(shè)計(jì)的優(yōu)化發(fā)展?fàn)顟B(tài)，還需要定期組織設(shè)計(jì)人員展開(kāi)培訓(xùn)工作，使其專業(yè)技能的應(yīng)用條件得到基本保障。

設(shè)計(jì)優(yōu)化中，還需要強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)工作人員的調(diào)研工作重要性，并通過(guò)其崗位人員與其他部門(mén)的協(xié)調(diào)溝通，綜合分析建筑單位的用電環(huán)境、容量、規(guī)模。由此，形成數(shù)據(jù)化的綜合用電系統(tǒng)。在開(kāi)展設(shè)計(jì)制圖工作之前，與建筑設(shè)計(jì)院提供的電氣施工圖進(jìn)行核對(duì)，通過(guò)落實(shí)供電電源、完成設(shè)備選型等工作內(nèi)容保證整體電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性。此外，還需在施工與建設(shè)條件上進(jìn)行分析，在盡量縮減土地占用的前提下，使用交通便利且維護(hù)方便的地段，并保證施工過(guò)程中的安全性，避開(kāi)人員相對(duì)稠密的區(qū)域。

合理的布局調(diào)整也是優(yōu)化10 kV變配電房設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。在實(shí)際處理中，需要將接線處理的簡(jiǎn)潔性與靈活性特征展現(xiàn)出來(lái)，并為后續(xù)檢修工作預(yù)留足夠的便捷條件與操作空間。而對(duì)于各類設(shè)備位置與數(shù)量的設(shè)計(jì)，應(yīng)將基本的設(shè)計(jì)合理性作為基礎(chǔ)，在結(jié)合供配電需求的前提下，逐漸完成供配電的設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過(guò)配電房設(shè)計(jì)使其符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用需求，完成整體建筑空間的合理布局。

2.4 優(yōu)化設(shè)備選擇

10 kV變配電房的設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)配電線路、變壓器、線纜等應(yīng)用結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理性選擇，并將節(jié)能化的技術(shù)條件作為基礎(chǔ)，盡可能地提升整體技術(shù)體系的設(shè)計(jì)合理性。

首先，在配電線路規(guī)劃的過(guò)程中，在一二級(jí)高負(fù)荷條件下應(yīng)用銅導(dǎo)線，而在三類負(fù)荷條件或其他負(fù)荷條件較低的建筑供電需求管理上，使用鋁芯導(dǎo)線，以縮減導(dǎo)線長(zhǎng)度，優(yōu)化導(dǎo)線橫截面積的技術(shù)管理目標(biāo)。

其次，在變壓器設(shè)備的合理選擇中，當(dāng)前我國(guó)推廣的S11或S13變壓器設(shè)備，都帶有明顯的節(jié)能性效果，可以在對(duì)高壓配單系統(tǒng)進(jìn)行合理分配的同時(shí)，保證整體工作區(qū)域的效率狀態(tài)，降低變壓器設(shè)備對(duì)于總體電力條件的消耗水平。

最后，在節(jié)能控制與設(shè)備選擇的過(guò)程中，還需要對(duì)電纜線的型號(hào)進(jìn)行選擇，并通過(guò)對(duì)距離信息的測(cè)算與分析，使應(yīng)用纜線的材質(zhì)可以滿足10 kV變配電房結(jié)構(gòu)與功能的具體需要。通常會(huì)采用YJV22或VV22型號(hào)的聚乙烯電纜，在發(fā)揮其重量輕、耐磨性能好、載流量水平高等技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，更好地滿足10 kV變配電房的客觀需要。同時(shí)，在小區(qū)變配電房的設(shè)計(jì)中，還會(huì)使用PVC材料管進(jìn)行配合，在保證電力疏導(dǎo)線路正常敷設(shè)的基礎(chǔ)上，為其添加一定的機(jī)械強(qiáng)度，并使其始終處于安全的放置環(huán)境中。

3 結(jié) 論

10 kV變配電房設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，為了保證整體結(jié)構(gòu)的功能性得到正常發(fā)揮，需在技術(shù)管理的規(guī)范中強(qiáng)調(diào)整體變配電房結(jié)構(gòu)的科學(xué)性，并通過(guò)技術(shù)性、管理性內(nèi)容的綜合，使其在電力傳輸體系中發(fā)揮出更加積極的作用，維護(hù)整體電力供應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)。