淺析電力工程中的10kV供配電設(shè)計

孫立華

摘要：眾所周知，電能是生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供；電能的輸送的分配既簡單，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。若工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對于工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：電能；供配電系統(tǒng)

一、10KV供電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的重要位置

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等五個環(huán)節(jié)組成的。在電力系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性，上述五個環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時時平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故，都有可能對電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。例如，當(dāng)系統(tǒng)中的某工礦企業(yè)的設(shè)備發(fā)生短路事故時，由于短路電流的熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)，往往造成電氣設(shè)備或電氣線路的致命損壞還有可能嚴(yán)重到使系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行遭到破壞；當(dāng)10KV不接地系統(tǒng)中的某處發(fā)生一相接地時，就會造成接地相的電壓降低，其他兩相的電壓升高，常此運(yùn)行就可能使系統(tǒng)中的絕緣遭受損壞，也有進(jìn)一步發(fā)展為事故的可能。

由于10KV系統(tǒng)中包含著一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。又由于一次系統(tǒng)比較簡單、更為直觀，在考慮和設(shè)置上較為容易；而二次系統(tǒng)相對較為復(fù)雜，并且二次系統(tǒng)包括了大量的繼電保護(hù)裝置、自動裝置和二次回路。所謂繼電保護(hù)裝置就是在供電系統(tǒng)中用來對一次系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)，由繼電器來組成的一套專門的自動裝置。為了確保10KV供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須正確的設(shè)置繼電保護(hù)裝置。

二、設(shè)備的選型

（一）高壓柜的選型，主要問題是開關(guān)柜跟變壓器的配合問題，現(xiàn)很多設(shè)計人員動不動就上真空斷路器開關(guān)柜，其實當(dāng)變壓器的容量小于等于800kVA 時，用負(fù)荷開關(guān)柜加熔斷器的組合，保護(hù)既簡單，造價也節(jié)省。因負(fù)荷開關(guān)可用于分合額定負(fù)荷電流，且具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等特點(diǎn)，加上熔斷器作為附加的保護(hù)元件，又可開斷短路電流，功能相當(dāng)于斷路器。負(fù)荷開關(guān)柜好用、價格低，但也不能用過頭，特別在雙電源進(jìn)線的切換就不提倡使用。有的設(shè)計人員將雙電源進(jìn)線也設(shè)計成電動型的負(fù)荷開關(guān)柜進(jìn)行切換，雖能達(dá)到切換的目的，但安全性就比真空開關(guān)柜差多。

（二）低壓柜的選型，現(xiàn)在低壓柜的設(shè)計選型一般問題不大，需要注意的是框架開關(guān)的極數(shù)，如在 TN-S 系統(tǒng)中，不需要斷開中性線；變壓器低壓側(cè)出口總開關(guān)與母聯(lián)開關(guān)應(yīng)為 3 極，而正常供電電源與應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)（或 EPS ）電源間的轉(zhuǎn)換開關(guān)需采用能斷開中性線的雙投四極開關(guān)；還有就是要注意低壓柜垂直母線的額定電流，因為柜廠生產(chǎn)的低壓柜其垂直母線的額定電流一般為 1000A ，當(dāng)?shù)蛪汗窆╇姷呢?fù)荷大于 500kW時，設(shè)計應(yīng)注明要求低壓柜垂直母線的額定電流為 1600A 。以免供電不上或存在發(fā)生火災(zāi)的隱患。

（三）室內(nèi)等防火要求高或布置條件受限制的地方宜選用干式變壓器。干式變壓器的選型主要是結(jié)線組別選的不對，推薦選用 D ， yn11的結(jié)線變壓器，在工程上 TN 系統(tǒng)中采用 D ， yn11結(jié)線組別的變壓器己很普遍，但仍有部分工程選用 Y ， yn0結(jié)線組別的變壓器，其原因主要是設(shè)計人員不清楚前者的優(yōu)點(diǎn)。推薦選用的理由，主要基于 D ， yn11結(jié)線比 Y ， yn0結(jié)線的變壓器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）有利于抑制高次諧波電流。三次及以上高次諧波激磁電流在原邊接成 △ 形條件下，可在原邊形成環(huán)流，有利于抑制高次諧波電流，保證供電波形的質(zhì)量。

（2）有利于單相接地短路故障的切除。因 D ， yn11結(jié)線比 Y ， yn0結(jié)線的零序阻抗小得多，使變壓器配電系統(tǒng)的單相短路電流擴(kuò)大 3 倍以上，故有利于單相接地短路故障的切除。

（3）能充分利用變壓器的供電能力。 Y ， yn0結(jié)線變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的 25% ，嚴(yán)重地限制了接用單相負(fù)荷的用電容量，影響了變壓器供電能力的利用；而 D ， yn11結(jié)線變壓器的中性線電流允許達(dá)到相電流的 75%以上，甚至可達(dá)到相電流的 100 % ，使變壓器的容量得到充分的利用，這對單相負(fù)荷容量大的供電系統(tǒng)是十分必要的。

三、設(shè)備的布置

（一）高、低壓配電系統(tǒng)接線圖與平面圖不一致，不利于施工運(yùn)行。其表現(xiàn)形式有兩種： ① 系統(tǒng)接線圖與平面圖中柜、屏的排列順序相反。 ② 平面圖上雙排面對面布置的配電屏之間有母線橋，而在系統(tǒng)圖卻未畫出，或反之。

（二）低壓配電屏屏前、屏后通道寬度不滿足規(guī)范要求。如屏后有時僅距墻 700mm ，固定式（本地區(qū)常用）低壓屏雙排面對面布置時屏前僅相距 1700mm ，規(guī)范要求屏后維護(hù)通道 l000mm ， 固定式低壓屏雙排面對面布置時屏前相距 2000mm 。

四、電纜的選型

（一）一般電纜選型： YJV 型交聯(lián)聚乙烯電纜和 VV 型聚氯乙烯電纜，是工程建設(shè)中普遍選用的兩種電纜。 YJV 型交聯(lián)電纜與 VV型電纜相比，雖然價格略貴，但具有外徑小、重量輕、載流量大、壽命長（ YJV 型電纜壽命可長達(dá) 40 年，而 VV型電纜僅為 20 年）等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此建議在工程設(shè)計中應(yīng)盡量選用YJV型交聯(lián)聚乙烯電纜，逐步淘汰 VV 型聚氯乙烯電纜。

（二）電纜防火特殊要求：一般采用 ZR 阻燃型，電纜萬一失火，能夠把燃燒限制在局部范圍內(nèi)，保護(hù)其他的各種設(shè)備，避免造成更大的損失。在失火情況下，仍需維持一定時間內(nèi)通電能力，則采用 NH 耐火型電纜，但耐火型建議不要采用礦物絕緣電纜，因為存在造價高、施工困難和絕緣較容易破壞等缺點(diǎn)。

五、電纜保護(hù)管的選用

（一）室外電纜套管：現(xiàn)許多工程的室外電纜套管設(shè)計仍采用鍍鋅鋼管，鍍鋅鋼管主要存在易腐蝕、易拉傷電纜、易產(chǎn)生渦流等缺點(diǎn)。建議跨路電纜套管選用玻璃鋼電力套管，綜合考慮電纜的截面大小采用Ф150 ，厚度為8mm 的規(guī)格；在人行道的電纜套管建議選用 CPVC電纜管，規(guī)格為Ф160×5 ，兩者均可采取混凝土包封。

（二）穿墻電纜套管：一般設(shè)計常見的是在電纜進(jìn)出配電房時預(yù)埋 SC100 或者SC150 管，但都沒有考慮選用鋼性防水套管，往往造成了埋管位置的管外壁漏水，特別在混凝土連續(xù)墻，設(shè)計應(yīng)注明采用防水套管（可引用國標(biāo)號），且應(yīng)該注明電纜穿過套管敷設(shè)完畢后的處理方法，如采用瀝青油麻加防水油膏，以防套管外邊不漏水而套管內(nèi)壁和電纜間漏水。

六、總結(jié)

10KV供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一部分。它能否安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，不但直接關(guān)系到企業(yè)用電的暢通，而且涉及到電力系統(tǒng)能否正常的運(yùn)行。因此要全面地理解和執(zhí)行地區(qū)電業(yè)部門的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。