關于10 kV變電所設計實例分析

楊立宏

摘 ?要：10 kV變電所作為電力系統與低壓側直接連接的變壓部分，是電力系統的重要組成部分，在電力運行中起著重要的作用。高壓變電系統比較復雜，做設計時對技術要求比較高，設計人員不僅要深刻理解變電所的規范，而且要結合實際情況，才能保證設計出的10 kV變電所安全穩定運行。該文結合某10 kV變電所實例，分析了變電所所址選擇、供電負荷計算、電氣設備選擇、電氣設備布置和避雷接地等，對設計人員設計10 kV變電所具有一定參考意義。

關鍵詞：10 kV變電所 ?供電負荷計算 ?電氣設備選擇 ?電氣設備布置 ?避雷接地

中圖分類號：TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）12（c）-0038-04

Case Analysis of 10 kV Substation Design

YANG ?Lihong

（Huaibei Industrial Architectural Design Institute Co.，Ltd.， Huaibei， Anhui Province， 235000 ?China）

Abstract： 10 kV substation is an important part of power system and plays an important role in power operation. The high-voltage substation system is relatively complex， and the design requires high technical requirements. Designers should not only deeply understand the specifications of the substation， but also combine with the actual situation to ensure the safety and stable operation of the designed 10 kV substation. Based on the example of a 10 kV substation， this paper analyzes the substation site selection， power supply load calculation， electrical equipment selection， electrical equipment layout and lightning protection grounding， which has certain reference significance for designers to design 10kV substation.

Key Words： 10 kV Substation;Calculation of power supply load;Selection of electrical equipment;Electrical equipment layout;Lightning protection and grounding

10 kV變電所作為常用的輸電線路終端，擔負著受電、變壓、分配電能的任務，是生產和生活供電系統的樞紐。變電所設計的正確與否不僅影響著電力負荷的供電可靠性，同時也影響著電力系統的安全可靠運行。

1 ?工程概況

該工程位于某矸石堆放區域附近，電源進線引自附近供電公司10 kV終端桿，10 kV電纜下線設置隔離開關、真空斷路器和避雷器，采用電纜直埋引入，埋深不小于0.7 m。電纜過墻及建筑物須穿鋼管保護，埋地敷設電纜出地面2 m以下穿鋼管保護。該工程變電所設在辦公室北側，靠近負荷中心。

2 ?變電所供電負荷計算

該工程共8個霧炮機，每臺有功功率均為48 kW，每臺功率因數cosφ=0.8，每臺無功功率48×tgφ=36 kvar。辦公室有功功率為12 kW， cosφ=0.9，無功功率5.8 kvar。門衛室有功功率為8 kW， cosφ=0.9，無功功率3.9 kvar。地磅房有功功率為5 kW， cosφ=0.9，無功功率2.4 kvar。刷車機有功功率為15 kW， cosφ=0.8，無功功率11.2 kvar。配電室照明配電箱有功功率為5 kW，cosφ=0.95，無功功率1.6 kvar。1～13項負荷合計：總有功功率429 kW，補償前總無功功率313 kvar，電容器補償180 kvar，補償后總無功功率133 kvar，總視在功率450 kVA，經計算選擇500 kVA變壓器，變電所電源進線電纜選用YJV22-10 kV 3×35 mm2型交聯聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜。

3 ?變電所電氣設備選擇

變電所內高低壓母線均采用單母線接線，變電所電氣供配電系統圖見圖1。500 kVA變壓器10 kV側計算電流29 A，0.4 kV側額定電流722 A。高壓柜為1臺進線計量柜，型號為KYN28A-12，高壓負荷開關FN-12 630 A，高壓柜電流互感器變比為40/5，精度0.2 S，電壓互感器10 000/100，精度0.2 S，高壓熔斷器為RN2-10 0.5A，過電壓保護器KY2-B/10-Ⅰ，高壓帶電顯示器DXN-10，銅母線型號為TMY-50×5。高壓柜至變壓器高壓負荷開關為FN3-10R/50A，熔斷器為RN1-10 40A。變壓器型號為SC11-500/10/0.4，D/Yn11，防護等級IP30。低壓柜共3臺，1臺進線柜，1臺電容器補償柜，1臺出線柜。進線和出線柜型號為GGD2型，電容器補償柜型號為GGJ2型。低壓進線柜隔離開關為HD13BX-1000/31，塑殼斷路器整定值為800 A，電流互感器變比為1000/5，電容器無功補償180 kvar，出線柜隔離開關HD13BX-1000/31，電流互感器變比為1000/5，霧炮機饋出回路塑殼斷路器整定值為125 A，刷車機饋出回路塑殼斷路器整定值為63 A，辦公室、門衛室、地磅房、配電室照明箱饋出回路塑殼斷路器整定值均為40 A，低壓柜均用多功能數顯表顯示電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率等電氣參數。

4 ?變電所電氣設備布置和避雷接地

高壓柜、變壓器和低壓柜并排布置，因為左側墻上布置高壓負荷開關，高壓柜左側距墻2 m，柜后距墻1 m，低壓柜右側距墻1 m，柜前距墻2.1 m。壁掛式直流屏掛墻安裝底邊距地1.5 m。變電所兩頭分別開2 m門和1.2 m門。

變電所按三類建筑作防雷設計，屋面采用φ10熱鍍鋅圓鋼作避雷帶，網格不大于20 m×20 m， 房屋伸縮縫上方避雷帶作成U型，在引下線處與柱內4根主筋（>φ12）焊接引下。避雷帶支架間隔為1.0 m，避雷帶裝設在屋脊及屋檐上。防雷引下線利用構造柱內靠外側2×φ16主筋或大于φ10的4根主筋（綁扎或焊接）作為一根引下線將其通長焊接引下，共做4組引下線上部應與避雷帶焊接，下部與接地裝置相連，引出連接板距地面1.0 m。建筑物內的設備、管道、構架等主要金屬物，應就近接至防直擊雷接地裝置或電氣設備的保護接地裝置上。低壓配電系統接地采用TN-S型式，功能接地、保護接地和防雷接地合并，組成聯合接地系統，實測接地電阻不得大于1 Ω，否則增加接地極，接地極埋地深度不小于1 m。接地裝置利用結構基礎樁及底板內主鋼筋（各至少2根大于φ16）做接地體并將引下線與接地體鋼筋可靠焊連。接地連接線采用-40×4熱鍍鋅扁鋼在基礎底板處環行敷設，與所有經過的柱內主鋼筋焊接，該系統應設置總等電位聯結，包括進線配電箱的PE母排、金屬管道及結構、電纜橋架及其支架、所有進出建筑物的預埋鋼管、各電氣設備的金屬外殼和金屬構件等。各電氣設備的金屬外殼及金屬構件均應牢固接地。圖2為變電所設備安裝平面圖。

5 ?結語

該文結合實際設計經驗，概述了變電所設計的主要內容，其中包括變電所所址選擇、供電負荷計算、電氣設備選擇、電氣設備布置和避雷接地等，設計人員要在熟練掌握變電所規范基礎上結合實際情況，不斷學習探索，逐步提高10 kV變電所設計水平。

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