10kV變配電所設計的常見問題及解決策略

莫彬

摘要：10kV變配電所設計是一項系統的工程，在設計過程的每一個步驟都不是單獨進行的，因而需要統一考慮。本文主要圍繞10kV變配電所設計的常見問題進行探究，首先分析高壓供配電系統的主接線的確定，再對短路電流的計算、變配電所設計存在的問題以及設計方案進行探討，以供同行參考。

關鍵詞：10kV；變配電所；問題；設計方案

前言

10kV變配電所的設計涉及到多個環節，例如負荷等級的確定、變壓器的選定、短路電流的計算、相關熱動穩定性的計算、電費計量以及功率因素補償等，有時還要負責對低壓出線回路的漏電以及諧波的抑制要求進行監測。變電所設計部門提供的設計施工圖要經過當地供電部門的審查，確保計量及安全的需要。

1.高壓供配電系統的主接線

高壓供電系統的主接線不僅要滿足當地供電部門的要求，同時也要遵從《10kV及以下變電所設計規范》及《供配電系統設計規范》的相關規定。常用到的高壓開關有兩種，一種是以真空負荷開關以及SF6為代表的負荷開關（環網柜），另一種是以真空斷路器為代表的斷路器。但是國家對具體使用哪一種開關沒有明文規定。但是鑒于負荷開關的控制簡單，并且需要配合電動操作機構才能滿足繼電保護需求，為此對于超過800kVA的變壓器一般采用斷路器柜。

用于某個用戶的變壓器（專變）以及用于住宅配電的變壓器（公變）由于管理者與產權不同，為此供電部門對此的要求也有區別。例如，對于公變的電費由于是低壓每戶收取，并且是由變電部門直接管理，為此單臺變壓器的容量控制在800kVA以下，為此允許使用環網柜，其特點是接線較為簡單。

電能計量裝置原則上應設在電力設施的產權分界處。對專線供電的高壓用戶，應在變電站出線處計量；對公共線路供電的高壓用戶，用電總量在315kVA以上的，應在用戶受電變壓器的高壓側計量，用電總量在315kVA及以下的，可在用戶受電變壓器的低壓側計量。特殊情況下，專線供電的用戶可以在用戶側計量，公共線路供電的315kVA以上高壓用戶可在受電變壓器低壓側計量。公用變壓器供電用戶采用低壓計量方式。

2.短路電流的計算

2.1建立模型

這里假設在110kV/10kV變電站有一臺容量為40000kVA的變壓器，屬于三相雙繞組無勵磁調壓式變壓器。其短路阻抗為μk%=10.5，連結組別為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，相應的末端變壓器容量為630kVA，其短路阻抗為μk%=4.5，連結組別為Dyn11。然后在此基礎上計算末端變壓器在高、低壓側的三相短路電流。

2.2結果分析

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。其實在實際的工程中并不一定知道前端110kV變電站距離設計的10kV變電站的距離或者前端變壓器的容量，此時可以依據離前端變壓器的遠近來計算，并據此進行設備選擇。從以上結果不難看出，距離電源點越遠得到的短路電流越小。同時在同級電壓中距離電源點的距離越近，短路電流越大；而在同樣的短路電容下，如果電壓越低，相應的短路電流就越大。

目前來講主要使用的高壓開關為VS1以及VD4，相應的額定對稱短路電流為16kA、20kA、25kA、31.5kA、40kA、50kA，通過合理的選擇必然可以滿足設計要求；在常用的低壓開關中，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，也很容易滿足規范要求。

3.變配電所設計問題分析

3.1主接線不符合設計要求

實際中出現的主接線不滿足電力部門對于功率因數以及計量要求主要是由于和電力部門的溝通不暢所致。導致這一問題的原因有：設計人員對于電力部門的產權界限劃分不明確；不清楚保證電源的高可靠性需要收取費用，從而盲目的提升或者降低等級；不了解電力部門對于功率因數達不到設計要求要罰款的規定等均會造成設計的不合理。

3.2平面布置不合理

設計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計或者通道設計方面：當變電所設備采用干式時可以與主建筑放于一起，但是要費用防火門；當位于高層建筑內要設置氣體自動滅火裝置與自動報警裝置；當建筑物長度超過了7m要設置兩個出口，并且至少一個出口要滿足設備的搬運要求；如果建筑的長度超過60要在中間加設出口；如果設備本身的長度超過了6m就要在背后設置兩個通道，如超過15m還要在中間增設通道。同時在布設通道時要首選直線形，避免U或者是L形，從而減少中間接頭。

3.3進線電纜及變壓器容量的選擇不合理

在設計中有時會出現將100—1000kVA的變壓器的高壓側統一使用YJV—8.7/15kV—3x50的電纜，這種選擇盡管可以滿足在流量的需要，但是不能滿足熱穩定要求。例如在630kVA的高壓側要至少使用3×70的電纜。此外當使用兩臺變壓器時，使用的變壓器及電纜的選擇要首先考慮到100%的一、二級荷載的容量。

4.10kV變配電所設計中相關解決對策

4.1自動化裝置選型

在變配電所自動化裝置選型中，必須要根據不同建筑物10kV變配電所的實際情況進行全面的分析，以此選出合適的自動化系統。選擇合適的自動化裝置，能夠有效的降低出現問題次數，節約建設成本，減少不必要材料的浪費。同時當具備著良好的系統功能后，有著較高的質量和可靠性，并提高10kV變配電所電力系統的可信度，有利于電力系統的安全穩定運行。

4.2接口問題

在設計接口問題時，要對建筑物用電的要求和當地供電企業的需求進行有效的分析，同時工作人員和廠家要進行有效的溝通，同時由相關的人員將不必要問題進行有效的協調，以此減少接口出現不必要的問題。

4.3抗干擾問題

在解決10kV變配電所的抗干擾問題時，必須要對電力系統的抗干擾性進行科學合理的試驗。在對抗干擾性進行試驗時，在利用風扇、手提電話和開合斷路器等設施時，同時可以利用高溫、耐熱和動模試驗等方式以此進行抗干擾性試驗。

4.4進線微機保護裝置的問題

在進線微機保護裝置存在的問題方面，在過載保護設置在變壓器回路上，當哪一個回路出現過載的現象時，那么這個回路就會出現跳閘的現象，全工程不會出現過載跳閘現象。在進線微機繼電保護裝置進行設計時，保護裝置主要包括過載保護、速斷保護和失壓跳閘保護。為了節約出線開關跳閘的時間，可以在進線開關方面設置過載保護。當電力系統出現短路故障時，速斷保護可以將故障電流回路進行及時快速的切斷。

5.總結語

10kV變配電所作為為用戶提供電力的中心環節，充分的保證其設計合理性對于保證正常供電、經濟性、安全性具有重要意義。設計人員、電力部門要同心協力不斷地對設計進行優化，促使變配電所的發展。

參考文獻：

[1]黃育宏.10kV架空配電線路工程設計分析[J].農村電氣化，2008

[2]黃小兵.10kV配電線路設計技術要點分析[J].黑龍江科技信息，2011