10kV變配電所設(shè)計(jì)的常見問題及解決策略

莫彬

摘要：10kV變配電所設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，在設(shè)計(jì)過程的每一個(gè)步驟都不是單獨(dú)進(jìn)行的，因而需要統(tǒng)一考慮。本文主要圍繞10kV變配電所設(shè)計(jì)的常見問題進(jìn)行探究，首先分析高壓供配電系統(tǒng)的主接線的確定，再對(duì)短路電流的計(jì)算、變配電所設(shè)計(jì)存在的問題以及設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：10kV；變配電所；問題；設(shè)計(jì)方案

前言

10kV變配電所的設(shè)計(jì)涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)，例如負(fù)荷等級(jí)的確定、變壓器的選定、短路電流的計(jì)算、相關(guān)熱動(dòng)穩(wěn)定性的計(jì)算、電費(fèi)計(jì)量以及功率因素補(bǔ)償?shù)?，有時(shí)還要負(fù)責(zé)對(duì)低壓出線回路的漏電以及諧波的抑制要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)。變電所設(shè)計(jì)部門提供的設(shè)計(jì)施工圖要經(jīng)過當(dāng)?shù)毓╇姴块T的審查，確保計(jì)量及安全的需要。

1.高壓供配電系統(tǒng)的主接線

高壓供電系統(tǒng)的主接線不僅要滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，同時(shí)也要遵從《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》及《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。常用到的高壓開關(guān)有兩種，一種是以真空負(fù)荷開關(guān)以及SF6為代表的負(fù)荷開關(guān)（環(huán)網(wǎng)柜），另一種是以真空斷路器為代表的斷路器。但是國(guó)家對(duì)具體使用哪一種開關(guān)沒有明文規(guī)定。但是鑒于負(fù)荷開關(guān)的控制簡(jiǎn)單，并且需要配合電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)才能滿足繼電保護(hù)需求，為此對(duì)于超過800kVA的變壓器一般采用斷路器柜。

用于某個(gè)用戶的變壓器（專變）以及用于住宅配電的變壓器（公變）由于管理者與產(chǎn)權(quán)不同，為此供電部門對(duì)此的要求也有區(qū)別。例如，對(duì)于公變的電費(fèi)由于是低壓每戶收取，并且是由變電部門直接管理，為此單臺(tái)變壓器的容量控制在800kVA以下，為此允許使用環(huán)網(wǎng)柜，其特點(diǎn)是接線較為簡(jiǎn)單。

電能計(jì)量裝置原則上應(yīng)設(shè)在電力設(shè)施的產(chǎn)權(quán)分界處。對(duì)專線供電的高壓用戶，應(yīng)在變電站出線處計(jì)量；對(duì)公共線路供電的高壓用戶，用電總量在315kVA以上的，應(yīng)在用戶受電變壓器的高壓側(cè)計(jì)量，用電總量在315kVA及以下的，可在用戶受電變壓器的低壓側(cè)計(jì)量。特殊情況下，專線供電的用戶可以在用戶側(cè)計(jì)量，公共線路供電的315kVA以上高壓用戶可在受電變壓器低壓側(cè)計(jì)量。公用變壓器供電用戶采用低壓計(jì)量方式。

2.短路電流的計(jì)算

2.1建立模型

這里假設(shè)在110kV/10kV變電站有一臺(tái)容量為40000kVA的變壓器，屬于三相雙繞組無勵(lì)磁調(diào)壓式變壓器。其短路阻抗為μk%=10.5，連結(jié)組別為Ynd11。距離10kV/0.4kV變電所的距離為4km，使用的電纜為YJV—8.7/15kV—3x95，相應(yīng)的末端變壓器容量為630kVA，其短路阻抗為μk%=4.5，連結(jié)組別為Dyn11。然后在此基礎(chǔ)上計(jì)算末端變壓器在高、低壓側(cè)的三相短路電流。

2.2結(jié)果分析

有上述條件得到的短路電流及短路容量分別為：Id1=21kA，Sd1=382MVA；Id2=9kA，Sd2=164MVA；Id3=18.64kA，Sd3=12.9MVA。其實(shí)在實(shí)際的工程中并不一定知道前端110kV變電站距離設(shè)計(jì)的10kV變電站的距離或者前端變壓器的容量，此時(shí)可以依據(jù)離前端變壓器的遠(yuǎn)近來計(jì)算，并據(jù)此進(jìn)行設(shè)備選擇。從以上結(jié)果不難看出，距離電源點(diǎn)越遠(yuǎn)得到的短路電流越小。同時(shí)在同級(jí)電壓中距離電源點(diǎn)的距離越近，短路電流越大；而在同樣的短路電容下，如果電壓越低，相應(yīng)的短路電流就越大。

目前來講主要使用的高壓開關(guān)為VS1以及VD4，相應(yīng)的額定對(duì)稱短路電流為16kA、20kA、25kA、31.5kA、40kA、50kA，通過合理的選擇必然可以滿足設(shè)計(jì)要求；在常用的低壓開關(guān)中，空氣斷路器的額定短路電流有以下幾種：125kA、110kA、100kA、85kA、75kA、65kA、50kA、42kA。而塑殼斷路器的短路電流則從16kA到200kA不等。為此只要合理選擇，也很容易滿足規(guī)范要求。

3.變配電所設(shè)計(jì)問題分析

3.1主接線不符合設(shè)計(jì)要求

實(shí)際中出現(xiàn)的主接線不滿足電力部門對(duì)于功率因數(shù)以及計(jì)量要求主要是由于和電力部門的溝通不暢所致。導(dǎo)致這一問題的原因有：設(shè)計(jì)人員對(duì)于電力部門的產(chǎn)權(quán)界限劃分不明確；不清楚保證電源的高可靠性需要收取費(fèi)用，從而盲目的提升或者降低等級(jí)；不了解電力部門對(duì)于功率因數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求要罰款的規(guī)定等均會(huì)造成設(shè)計(jì)的不合理。

3.2平面布置不合理

設(shè)計(jì)變電所的文件要滿足一系列的要求，例如變電所的出入口設(shè)計(jì)或者通道設(shè)計(jì)方面：當(dāng)變電所設(shè)備采用干式時(shí)可以與主建筑放于一起，但是要費(fèi)用防火門；當(dāng)位于高層建筑內(nèi)要設(shè)置氣體自動(dòng)滅火裝置與自動(dòng)報(bào)警裝置；當(dāng)建筑物長(zhǎng)度超過了7m要設(shè)置兩個(gè)出口，并且至少一個(gè)出口要滿足設(shè)備的搬運(yùn)要求；如果建筑的長(zhǎng)度超過60要在中間加設(shè)出口；如果設(shè)備本身的長(zhǎng)度超過了6m就要在背后設(shè)置兩個(gè)通道，如超過15m還要在中間增設(shè)通道。同時(shí)在布設(shè)通道時(shí)要首選直線形，避免U或者是L形，從而減少中間接頭。

3.3進(jìn)線電纜及變壓器容量的選擇不合理

在設(shè)計(jì)中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)將100—1000kVA的變壓器的高壓側(cè)統(tǒng)一使用YJV—8.7/15kV—3x50的電纜，這種選擇盡管可以滿足在流量的需要，但是不能滿足熱穩(wěn)定要求。例如在630kVA的高壓側(cè)要至少使用3×70的電纜。此外當(dāng)使用兩臺(tái)變壓器時(shí)，使用的變壓器及電纜的選擇要首先考慮到100%的一、二級(jí)荷載的容量。

4.10kV變配電所設(shè)計(jì)中相關(guān)解決對(duì)策

4.1自動(dòng)化裝置選型

在變配電所自動(dòng)化裝置選型中，必須要根據(jù)不同建筑物10kV變配電所的實(shí)際情況進(jìn)行全面的分析，以此選出合適的自動(dòng)化系統(tǒng)。選擇合適的自動(dòng)化裝置，能夠有效的降低出現(xiàn)問題次數(shù)，節(jié)約建設(shè)成本，減少不必要材料的浪費(fèi)。同時(shí)當(dāng)具備著良好的系統(tǒng)功能后，有著較高的質(zhì)量和可靠性，并提高10kV變配電所電力系統(tǒng)的可信度，有利于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2接口問題

在設(shè)計(jì)接口問題時(shí)，要對(duì)建筑物用電的要求和當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)的需求進(jìn)行有效的分析，同時(shí)工作人員和廠家要進(jìn)行有效的溝通，同時(shí)由相關(guān)的人員將不必要問題進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)，以此減少接口出現(xiàn)不必要的問題。

4.3抗干擾問題

在解決10kV變配電所的抗干擾問題時(shí)，必須要對(duì)電力系統(tǒng)的抗干擾性進(jìn)行科學(xué)合理的試驗(yàn)。在對(duì)抗干擾性進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，在利用風(fēng)扇、手提電話和開合斷路器等設(shè)施時(shí)，同時(shí)可以利用高溫、耐熱和動(dòng)模試驗(yàn)等方式以此進(jìn)行抗干擾性試驗(yàn)。

4.4進(jìn)線微機(jī)保護(hù)裝置的問題

在進(jìn)線微機(jī)保護(hù)裝置存在的問題方面，在過載保護(hù)設(shè)置在變壓器回路上，當(dāng)哪一個(gè)回路出現(xiàn)過載的現(xiàn)象時(shí)，那么這個(gè)回路就會(huì)出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象，全工程不會(huì)出現(xiàn)過載跳閘現(xiàn)象。在進(jìn)線微機(jī)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，保護(hù)裝置主要包括過載保護(hù)、速斷保護(hù)和失壓跳閘保護(hù)。為了節(jié)約出線開關(guān)跳閘的時(shí)間，可以在進(jìn)線開關(guān)方面設(shè)置過載保護(hù)。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時(shí)，速斷保護(hù)可以將故障電流回路進(jìn)行及時(shí)快速的切斷。

5.總結(jié)語

10kV變配電所作為為用戶提供電力的中心環(huán)節(jié)，充分的保證其設(shè)計(jì)合理性對(duì)于保證正常供電、經(jīng)濟(jì)性、安全性具有重要意義。設(shè)計(jì)人員、電力部門要同心協(xié)力不斷地對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，促使變配電所的發(fā)展。

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