關于10kV變電所設計的分析與討論

遼寧金鼎鎂礦集團有限公司 劉瑞邦

關于10kV變電所設計的分析與討論

遼寧金鼎鎂礦集團有限公司 劉瑞邦

本文闡述了10kV變配電所設計時，高壓供配電系統主接線的確定，短路電流計算的方法及利用短路電流來選擇設備和校驗電纜，結合實際設計中常見問題的分析來說明設計中要注意的事項，說明安全、經濟和合理對設計的重要性，以達到優化設計的目的。

變電所 主接線 討論

一、引言

在供配電系統中，10kV變配電所的設計是很重要的一環。它涉及到負荷計算，負荷等級的確定，短路電流的計算及相關的動熱穩定校驗。壓器的選定、電費的計量和功率因數的補償等，有時還要滿足對諧波的抑制要求和對低壓出線回路的漏電電流進行監測。變電所設計的安全性還可能影響到整個城市電網，所以當地的供電部門往往要對施工圖進行審查，以符合安全和計量的需要。下面就高壓供配電系統主接線的確定、短路電流的計算、設計中常見問題等進行探討。

二、高壓供配電系統主接線的確定

高壓供配電系統主接線的確定除了要滿足國家現行的《供配電系統設計規范》和《10KV及以下變電所設計規范》外，還要滿足當地供電部門的要求，這就需要在設計之初就積極和供電部門協商。常用的高壓開關有兩種，一種是負荷開關，包括真空負荷開關和SF6負荷開關，其柜體常稱之為環網柜；另一種是斷路器，以前是油斷路器，現在常用的是真空斷路器，常稱其柜體為斷路器柜。國家規范對使用斷路器或負荷開關并無很明確的規定，但由于負荷開關的控制簡單，配上電動操作機構也只能滿足簡單的繼電保護要求，故超過800kV·A的變壓器當地供電部門一般要求用斷路器柜。

用于住宅配電的變壓器（公變）和用于某個用戶的變壓器（專變）由于所屬的產權和管理者的不同，供電部門的要求也不一樣。一般來說，公變用戶由于電費是低壓每戶收取，且變電所直接由電力部門管理，單臺變壓器容量一般不超過800kV·A，故其高壓允許用環網柜，主接線相對簡單。

三、短路電流的計算

短路電流的計算是確定繼電保護，選擇高、低壓開關和線路及校驗開關設備等的基礎，是變電所設計中很重要的一環。此處以630kV·A變壓器高、低壓側的三相短路電流計算為例，來說明計算結果對設計的影響。按無限大電源容量或遠離發電機端短路進行計算。

1.模型的建立

假定l10kV/10kV變電站處有一臺變壓器，容量為40000kV·A，為三相雙繞組無勵磁調壓變壓器，聯結組別為Yndll，短路阻抗為uk%=10.5。到10kV/0.4kV變電所的距離為4km，電纜型號為YJV—8.7/15kV—3X95，末端變壓器容量為630kV·A，Dynll接線，短路阻抗為uk%=4.5。分別計算末端變壓器高、低壓側的三相短路電流。

2.計算過程

用標么值進行計算，取基準容量Sj=100MV·A

10kV處的基準電流為

實際工程中，往往不知道前端110kV變電站的容量及離所設計的10kV變電所的實際距離，這時可根據離前端變電站的遠近，假定變電所10kV端的短路容量為200MV·A（遠時）或300MV·A（近時），所計算的結果也可作為選定設備的依據。

3.結果分析

可以看出，離電源點越遠，短路容量越小。同級電壓中，離電源點越遠，短路電流越小。在同樣的短路容量下，電壓越低，短路電流越大。目前常用的低壓開關中，空氣斷路器的額定短路分斷電流有42kA、50kA、65kA、75kA、85kA、100kA、110kA和125kA不等，而塑殼斷路器的額定短路分斷電流從16kA到200kA不等，只要選擇得當，一般均很容易滿足設計要求。微型斷路器由于其分斷能力只有6～10kA，有些能達到15kA，一般不能用在變電所的低配處。

四、常見問題

1.主接線不符合要求

主接線不滿足電力部門的計量和對功率因數補償的要求，主要是和電力部門的溝通不夠。有些設計人員對電力部門的產權分界點的劃分不是很明確，有些不了解電力部門對功率因數達不到要求要實行罰款的規定，有些不清楚保證電源高可靠性要收取費用，盲目將負荷等級提高或降低，都造成設計的不合理或概算的不準確。

2.平面布置不合理

有些設計文件變電所的出入口不滿足要求或設備的通道不滿足要求。變配電設備當采用干式時，可以和主體建筑放在一起，并且門要采用防火門。當建筑長度超過7m時，要設兩個出入口，并且其中的一個出入口要滿足設備搬運的要求，當長度超過60m時，中間還要增加出口。

3.進線電纜和變壓器容最的選擇不合理

有些設計人員將100—1000kV·A的變壓器的高壓側統一選用YJV—8.7/15kV—3X50的電纜，從載流量來講是夠的，但從熱穩定而言，就不一定滿足要求了。以上述630kV·A的高壓側為例，C取137，假設切除故障時間為1s，則則變壓器高壓側至少要選用3×70的電纜。當選用兩臺變壓器時，變壓器和電纜的選擇要考慮100%，一、二級負荷的容量，也常為有些設計人員所忽略。