淺析10kV變配電所主要一次、二次電氣設(shè)備的選擇

楊 浩

煤炭工業(yè)合肥設(shè)計(jì)研究院電廠所，安徽 合肥 230041

1 電氣設(shè)備選擇的原則

10kV變配電所是工礦企業(yè)內(nèi)部供配電系統(tǒng)重要組成部分，它即包含了將一路或兩路10 kV電源分配成多路10kV電源并經(jīng)線路送至其他用電點(diǎn)，也包含10/0.4kV變電配電部分。

10kV變配電所設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是一次、二次電氣設(shè)備的選擇，其原則是應(yīng)便于安裝維修，能滿足在當(dāng)?shù)丨h(huán)境下正常運(yùn)行、能滿足短路和過電壓等狀態(tài)的要求，滿足《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50053-94)》等規(guī)范的要求,并遵循以下幾項(xiàng)原則。

1）按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流；

2）按短路情況來校驗(yàn)電器設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；

3）按裝置地點(diǎn)的三相短路容量來校驗(yàn)高壓斷路器的遮斷容量。

2 高壓開關(guān)柜的選擇

10kV變配電所幾乎都選用成套開關(guān)柜，高壓開關(guān)柜按結(jié)構(gòu)可分為固定式、移開式。固定式開關(guān)柜中主要有KGN和XGN系列；移開式開關(guān)柜主要有JYN和KYN系列。

移開式或手車式柜的代號用大寫字母Y表示：柜內(nèi)的主要電器元件是安裝在可抽出的手車上的，手車柜有很好的互換性，可以大大提高供電的可靠性。鎧裝式手車柜的特點(diǎn)是柜型采用積木式結(jié)構(gòu)，開關(guān)柜由手車室、母線室、電纜室、繼電儀表室四部分組成。這種柜型具有檢修方便、安全，供電可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，并且能滿足高壓開關(guān)柜應(yīng)具有的“五防”功能要求。

固定式柜用大寫字母G表示：柜內(nèi)所有的電器元件均為固定式安裝的，固定式開關(guān)柜比較簡單經(jīng)濟(jì)。其特點(diǎn)是隔室數(shù)目少于鎧裝型和間隔型，板的防護(hù)等級達(dá)不到規(guī)定的要求，結(jié)構(gòu)簡單，代表產(chǎn)品是XGN系列等。

綜合各種柜的特點(diǎn)及運(yùn)行中的情況，筆者認(rèn)為，10kV變配電所推薦使用移開式、鎧裝型柜。

3 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。

變壓器分為油浸式和干式兩大類。油浸式變壓器的主要產(chǎn)品是S7，SL7，SF7，SZL7，S9系列等。S9系列變壓器與S7系列相比，空載損耗降低8%左右，負(fù)載損耗降低25%左右。而S11系列變壓器是在S9系列的基礎(chǔ)上改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用超薄型硅鋼片，空載損耗進(jìn)一步降低，目前S11系列變壓器的空載損耗比S9系列降低了30%，但投資相對比較高。

干式變壓器的主要產(chǎn)品是SC系列，這種變壓器具有難燃、防塵、耐潮、局部放電小和抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。干式變壓器主要分為浸漬式干式變壓器和樹脂干式變壓器兩大類。

浸漬式干式變壓器多用于水電站、高層建筑，防火性好。變壓器絕緣分為B、F、H、C級。這種變壓器受環(huán)境的影響比樹脂式干式變壓器大，外型及重量也大，在國內(nèi)外產(chǎn)量均趨于減少。

樹脂式干式變壓器設(shè)計(jì)和澆注工藝科學(xué)合理，線圈被環(huán)氧樹脂包封，具有難燃、防火、防爆、免維護(hù)、無污染、體積小等優(yōu)點(diǎn)，可直接安裝在負(fù)荷中心。樹脂式干式變壓器局部放電量更小，噪聲低，散熱能力強(qiáng)，在強(qiáng)迫風(fēng)冷條件下可以在125%額定負(fù)載下長期運(yùn)行。

正常環(huán)境下應(yīng)優(yōu)先采用S9、S11等系列低損耗變壓器，如果周圍環(huán)境惡劣，應(yīng)選用具有防塵、防腐蝕性能的全密閉電力變壓器BS7及BS9型。對于高層建筑、地下鐵道、隧道、機(jī)場等消防要求高的場所，宜選用干式電力變壓器SC及SCB等。

4 高壓斷路器選擇

斷路器分油、真空、SF6斷路器，少油斷路器具有體積小，性能較好和開斷電流較大等優(yōu)點(diǎn)，且價(jià)格便宜，但檢修維護(hù)工作量大，不能頻繁操作，適用于不重要的變配電所或操作不頻繁的回路。

真空斷路器的主要特點(diǎn)是：觸頭開距短，體積小，重量輕，操作功小，動(dòng)作快，能防火防爆；燃弧時(shí)間短（一般只需半個(gè)周波），且與開斷電流大小無關(guān)；熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，使用壽命長，操作噪音小，可頻繁操作且不用維修等。

目前新產(chǎn)品永磁高壓真空斷路器是一種采用永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的真空斷路器。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)（簡稱“永磁機(jī)構(gòu)”），它采用永磁保持，電子控制。與傳統(tǒng)的斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，永磁機(jī)構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)，工作時(shí)主要運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)，無需機(jī)械脫、鎖扣裝置，故障源少，具有較高的可靠性，機(jī)械壽命可達(dá)10萬次。永磁真空斷路器的缺點(diǎn)是價(jià)格較高。

SF 6 斷路器具有如下優(yōu)點(diǎn)：開斷能力強(qiáng)，斷口電壓做得較高，允許連續(xù)開斷次數(shù)較多，適用于頻繁操作，噪音小，無火災(zāi)危險(xiǎn)，機(jī)電磨損小等，是一種性能優(yōu)異的"無維修"斷路器。

一般大型變配電所或頻繁操作并且故障較多的回路宜采用真空斷路器和SF6斷路器。

5 繼電保護(hù)二次設(shè)備選擇

變配電所繼電保護(hù)方式可分為：電磁式保護(hù)、晶體管式保護(hù)和微機(jī)式保護(hù)方式。晶體管式保護(hù)目前已經(jīng)淘汰。電磁式繼電保護(hù)過去一直是供電系統(tǒng)的主要保護(hù)方式，它的主要特點(diǎn)是性能較穩(wěn)定、可靠、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是占地面積大且智能化程度較低，不便于上一級部門的集中控制、調(diào)度。

微機(jī)式保護(hù)是一種數(shù)字式保護(hù)方式，它可以完成變配電所的自動(dòng)控制和保護(hù)，具有監(jiān)測、控制、保護(hù)、記錄、RTU遠(yuǎn)動(dòng)終端等功能，有相應(yīng)的軟件平臺，能夠很方便的組成系統(tǒng)以發(fā)揮數(shù)字保護(hù)的通訊優(yōu)勢，達(dá)到遠(yuǎn)方的監(jiān)控。

微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)在新建變配電所中已經(jīng)廣泛推廣使用。

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，等.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊.中國電力出版社.3版，2005-2-1.

[2]電力工業(yè)部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）.中國電力出版社，1998-10-1.

[3]劉介才.工廠供電.機(jī)械工業(yè)出版社.4版，2004-8-1.

[4]謝毓城.電力變壓器手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，2003，2.