10 kV配電房配電設(shè)計探討

李杰熾

(廣東怡信電力工程有限公司，廣東 佛山 528200）

在電力系統(tǒng)運行過程中，10 kV配電房具有十分重要的作用，可以有效實現(xiàn)電能的接收、轉(zhuǎn)化與分配。因此，在配電系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要對10kV配電房的設(shè)計工作加大重視，并合理采取對策，有效提升配電房設(shè)計水平。而10kV配電房的設(shè)計內(nèi)容相對比較復(fù)雜，在具體操作時容易出現(xiàn)問題，進而對配電房的作用發(fā)揮產(chǎn)生影響。相關(guān)設(shè)計人員需要深入分析配電房出現(xiàn)設(shè)計問題的主要原因，并有針對性地采取對策，同時還需要明確影響配電房運行的因素，掌握具體的設(shè)計內(nèi)容，優(yōu)化設(shè)計方法，以此來全面提升10 kV配電房的配電設(shè)計水平。

1.影響10 kV配電運行的因素

在10 kV配電網(wǎng)的具體運行過程中，影響其運行的因素相對較多，主要分為內(nèi)部因素和外部因素。

外部因素：由于配電房外部環(huán)境存在不確定性，如相關(guān)外部設(shè)備的安裝質(zhì)量和性能等，都可能對配電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。與此同時，還需要對配電網(wǎng)電壓進行考慮，電壓過高將對配電網(wǎng)電壓產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其大幅度升高。除此之外，還包括相關(guān)配電設(shè)施的絕緣材料，由于該類材料會受到外界環(huán)境的影響，如雨天、雪天等，導(dǎo)致絕緣材料的絕緣性能有所下降，進而對設(shè)備的配電操作產(chǎn)生不利影響。

內(nèi)部因素：如相關(guān)工作人員未定期合理維修相關(guān)設(shè)備，將會加快設(shè)備老化速度，進而導(dǎo)致設(shè)備在潮濕空氣中暴露，同時還可能導(dǎo)致電壓出現(xiàn)過高現(xiàn)象，進而對配電網(wǎng)絡(luò)的運行安全性產(chǎn)生影響。

2.10 kV配電房設(shè)計內(nèi)容

2.1 供配電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)設(shè)計：在設(shè)計10 kV配電房時，需要對高低壓配電系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)處理，還需要合理選擇配電設(shè)備的型號并確保布局合理性，根據(jù)配電房的具體情況來選擇電纜的規(guī)格與敷設(shè)方式。與此同時，相關(guān)設(shè)計人員還需要針對用電設(shè)備特征、用電類型、規(guī)模以及負荷用量等來估算負荷，并合理設(shè)計電氣設(shè)備。從節(jié)能層面出發(fā)，在對供配電系統(tǒng)進行設(shè)計時，需要合理減少變配電級數(shù)，將其控制到兩級以下，并對接線方式進行簡化。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合用電負荷的實際特點，對變壓器進行選擇，同時還應(yīng)合理調(diào)節(jié)變壓器容量，從而使其和負荷中心之間的距離得到有效縮短，降低供電損耗。相關(guān)設(shè)計人員需要根據(jù)系統(tǒng)負荷變化，靈活調(diào)整變壓器數(shù)量，防止由于變壓器輕載而使損耗有所增大。除此以外，設(shè)計人員還需要結(jié)合系統(tǒng)實際情況對供電電壓進行適當(dāng)增大，以此來提升節(jié)能效應(yīng)。在設(shè)計高壓配電系統(tǒng)時，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑功能合理布局配電室，并對多路電源進行設(shè)置，從而保證備用電源的正常使用。這樣一來，即使發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)斷電情況，也可及時恢復(fù)供電，避免對相關(guān)重要負荷使用產(chǎn)生影響。而在設(shè)計低壓配電系統(tǒng)時，則需要優(yōu)化設(shè)計配電箱、電源設(shè)備以及供電方式，并要根據(jù)變壓器的實際配置合理選取單母線分段接線方式，從而保障系統(tǒng)的正常運行。

圖1 10kV配電房配電設(shè)計示意圖

供配電線路：為了能夠有效降低線路運行過程當(dāng)中所產(chǎn)生的電阻功率消耗，需要結(jié)合負荷的實際特征，對供電電壓進行合理設(shè)計，并縮短供電路徑，使導(dǎo)線截面面積得到合理配置。與此同時，相關(guān)人員在布設(shè)配電房時，需要確保其與負荷中心位置相靠近，這樣可以進一步縮短配電箱與負荷之間的距離，減小供電半徑，使功率消耗得到有效減少，使系統(tǒng)的運行成本得到節(jié)省。

2.2 電氣設(shè)備

2.2.1 變壓器

對電氣設(shè)備進行選取時，相關(guān)工作人員需要綜合考慮電壓等級、用電環(huán)境等相關(guān)影響因素，同時還需要對變壓器類型和容量等進行確定。具體來說，相關(guān)設(shè)計人員可在項目計劃當(dāng)中對兩臺1000千伏的變壓器進行增設(shè)，并根據(jù)原配電形式對干式變壓器進行選取，以此來充分保證相關(guān)用電設(shè)備具有足夠裕度，方便開展維修等工作。

2.2.2 高低壓開關(guān)

負荷開關(guān)類型：指高壓開關(guān)可以有效控制工作電流的開斷，具體包括SF6負荷開關(guān)和真空負荷開關(guān)等，具有良好的可靠性和經(jīng)濟性。

組合電器：其組成部分主要包括熔斷設(shè)備和負荷開關(guān)，可對電路系統(tǒng)的開斷進行控制，同時還能夠有效保護短路。

斷路器：一般在系統(tǒng)設(shè)計過程當(dāng)中，主要對SF6斷路器以及真空斷路器進行采用，可對負荷電流通斷進行有效控制，一旦出現(xiàn)故障電流可自動切斷，具有良好的配電保護作用。

在選擇高壓開關(guān)時，可對干式變壓器進行選用，并要對復(fù)合開關(guān)柜進行合理安裝，從而對配電房中的進出線進行有效控制，為變壓器起到良好的保護作用，避免在短路時對變壓器造成損害，具有相應(yīng)的延時保護作用。

低壓開關(guān)具體包括兩種類型，分別為A、B類斷路器。

圖2 10kV配電設(shè)備示意圖

3.10kV配電房設(shè)計問題成因

3.1 10kV配電房設(shè)計的高要求發(fā)展

隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐的不斷加快，建筑工程項目數(shù)量也在不斷增多，工程規(guī)模也在進一步擴大，這也為我國建筑工程行業(yè)的發(fā)展帶來了良好契機。在這一時代背景下，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)設(shè)計模式無法有效滿足實際負荷需求，對此需要進一步優(yōu)化電力系統(tǒng)設(shè)計。在電力系統(tǒng)中，10 kV配電房是十分重要的組成部分，但由于配電線路負荷條件十分復(fù)雜，以及多功能電氣設(shè)備、多類型電纜線等因素，配電房配電系統(tǒng)設(shè)計容易出現(xiàn)問題。與此同時，隨著我國綠色發(fā)展理念的有效落實，對配電房節(jié)能降耗設(shè)計提出了全新要求，需要在配電房設(shè)計過程中合理應(yīng)用節(jié)能理念和技術(shù)，從而全面保證配電房設(shè)計水平。

3.2 10 kV配電房設(shè)計能力與水平的不足

在10 kV配電房設(shè)計工作開展過程中，設(shè)計人員是重要主體，其自身的專業(yè)水平高低對配電房設(shè)計質(zhì)量和效果具有直接影響。但目前，由于部分設(shè)計人員的設(shè)計理念和設(shè)計能力不足，配電房設(shè)計目標(biāo)定位不夠準(zhǔn)確，影響了相關(guān)設(shè)備布局的合理性，而且還缺乏能源節(jié)約設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容。因此，為了使10kV配電房設(shè)計問題得到有效解決，相關(guān)電力企業(yè)需要全面提升設(shè)計人員的專業(yè)水平和設(shè)計能力。對此，需要相關(guān)設(shè)計人員樹立起終身學(xué)習(xí)的良好意識，不斷在工作當(dāng)中總結(jié)經(jīng)驗，對配電房特征進行掌握，并學(xué)習(xí)先進設(shè)計理念，全面提升綜合素質(zhì)。此外，電力企業(yè)應(yīng)高度重視人才培養(yǎng)工作，需要開展相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)活動和交流活動，同時還需要聘請專家開展座談會，使設(shè)計人員自身的專業(yè)水平得到提升，從而更好地完成相關(guān)設(shè)計工作。

4.10kV配電房設(shè)計優(yōu)化措施

4.1 主線系統(tǒng)優(yōu)化

相關(guān)設(shè)計人員需要了解，在實際設(shè)計供配電系統(tǒng)時所涉及的相關(guān)規(guī)范內(nèi)容，從而優(yōu)化設(shè)計10 kV配電房的配電系統(tǒng)。具體來說，人員還需要結(jié)合負荷環(huán)境、用電規(guī)模等，對公電以及專變等變壓器和變壓設(shè)備進行區(qū)分。例如，某建筑為公電用戶，其變壓器的單臺容量需要小于1250 kVA。在具體設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)對環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)進行選取，有效開展設(shè)計工作，同時還需要簡化接線系統(tǒng)。當(dāng)個體用戶的用電量超過100 kVA時，則需要結(jié)合具體用電量對管理模式進行合理設(shè)計。如用電量小于315 kVA時，相關(guān)工作人員需要選擇高供低計的管理模式，并將管網(wǎng)柜作為具體開關(guān)。而當(dāng)用電量超過500kVA時，其管理模式則為高供高計，需要對斷路器進行選用，并將其作為相應(yīng)的高壓開關(guān)。當(dāng)線路為雙電源線路時，則應(yīng)分別設(shè)置兩臺專變變壓器，對斷路器正確選擇，并在電源主接線結(jié)構(gòu)中有效接入此斷路器，從而有效提升配電設(shè)計水平。在設(shè)計電源時，則需要對電力環(huán)境以及用電負荷等相關(guān)因素進行綜合考慮，并合理選擇電纜、變壓器等設(shè)備，確保能夠與實際負荷需求相符。

4.2 短路電流計算

在設(shè)計10 kV配電房時，設(shè)計人員計算短路電流時，需要對變壓器設(shè)備以及高低壓開關(guān)進行充分考慮，如果變壓器的容量存在差異，則應(yīng)根據(jù)變壓器自身具有的結(jié)構(gòu)特征，合理調(diào)整組別與短路阻抗。同時，設(shè)計人員還應(yīng)有效控制變壓器配電房的間距，對電纜型號進行合理選擇，并有效調(diào)節(jié)末端變壓器容量。另外，設(shè)計人員還需要充分關(guān)注電源點和終端電容量的關(guān)系。如果電源點的距離有所增大，則應(yīng)將短路電流適當(dāng)減小，從而進一步優(yōu)化配電房的設(shè)計效果。

4.3 節(jié)能設(shè)計

4.3.1 導(dǎo)線節(jié)能

在對配電線路進行設(shè)計時，需要根據(jù)一級、二級等負荷的具體運行情況合理選擇同材質(zhì)導(dǎo)線。而當(dāng)其為三級負荷時，則需要對選取鋁芯導(dǎo)線，同時還應(yīng)將導(dǎo)線長度縮短，對其截面進行增大，從而提升節(jié)能效果。

4.3.2 變壓器節(jié)能設(shè)計

在選取變壓器設(shè)備時，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)對節(jié)能型變壓器進行選用，并要參考經(jīng)濟負載率指標(biāo)以及供電可靠性等，還應(yīng)對變壓器容量進行合理設(shè)計，保證電力負荷不同時能夠?qū)⑷萘壳‘?dāng)分配，確保變壓器能夠得到有效運行。而為了避免變壓器出現(xiàn)過載運行的現(xiàn)象，需要降低三相不平衡度，并在三相網(wǎng)絡(luò)中有效接入單相用電設(shè)備。對于各個供電點需要有效連接不對稱負荷，從而發(fā)揮分散作用。相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)對交叉換向法進行采用，從而增大負荷節(jié)點，也可以增設(shè)相關(guān)的平衡裝置，從而進一步維持變壓器三相負載的平衡狀態(tài)。

4.3.3 電纜線節(jié)能

在設(shè)計電纜線時，設(shè)計人員應(yīng)對配電房間距、結(jié)構(gòu)等因素進行充分考慮，結(jié)合實際情況對電纜線的型號進行選擇。相關(guān)設(shè)計人員需要對高壓電纜和低壓電纜進行正確選擇，同時應(yīng)對PVC材料管進行合理搭配，進一步提升相關(guān)線路的耐磨性能和機械強度，使載流量水平得到顯著提升，保證線路的安全運行。

5.結(jié)語

為了有效保證10 kV配電房配電系統(tǒng)的設(shè)計工作質(zhì)量，相關(guān)設(shè)計人員需要結(jié)合實際情況合理制定設(shè)計方案，同時還應(yīng)充分考察現(xiàn)場，明確影響配電系統(tǒng)運行的相關(guān)因素，準(zhǔn)確把握設(shè)計內(nèi)容，明確設(shè)計要點，從而合理采取設(shè)計對策，使配電房的整體設(shè)計過程得到優(yōu)化，全面提升配電房配電設(shè)計水平，使配電系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性得到有效提高，促進我國電力事業(yè)的健康發(fā)展。