關于10kV降壓變電站系統設計與研究

魏福隆 張皓月 張震宇 靳浩 段澤山

摘要：隨著科技的發展，降壓變電站在我們的電力系統之中的位置舉足輕重，根據有關的接線方案，可以將需要的設備和相關線路進行連接，從而構成降壓變電站。變電站具有如下的初始方案：（1）建立其整體的構成（2）分析相關負荷（3）計算短路電流（4）確定適宜的接線方式并規劃有關的低壓配電系統（5）選擇和配置繼電器的保護方法以及其他內容。在本次設計中，由于具有較低空載損耗、短路損耗的變壓器，從而使得該降壓變電站運行效率更高，同時也具備了節能的作用。在目前廠用變壓器更加注重節約能源的前提下，降壓變電站會更為傾向于使用此類設備。

關鍵詞：降壓變電站;負荷;傳輸系統;配電系統

1、引言

當前，從根本上而言我國具有良好的經濟態勢，需要很多高層建筑，這樣會使得配電距離變得更長，增大了很多配電的功率，不斷地提升了負荷的密度。有關于此次10kV變電站的相應方案，我們需要實現下面的幾項內容：討論和設計與之相關的不同接線方式;通過對負荷以及無功補償的求解可以被用來計算短路電流高低壓側配電系統的設計;驗證并篩選其他的電氣設施;確定變電站的運行模式及其內部電氣布局。 如何進行并采取適當的方式實施繼電保護;還有防雷的相關有效措施和接地方式與手段等有關問題。

2、無功補償的抉擇

2.1進行無功補償的目的和措施

對于無功補償裝置，其可以將電力網絡中的功率因數提升，將供電系統中的供電變壓器以及輸電線路的損失降低到最小、使得供電的效率更高、將供電的環境提升等相關功能。因此，在電力供電系統中，無功補償設施具有至關重要的地位。挑選補償裝置的合理化，可將網絡的損耗盡可能地降低到最小數值，將電網的質量提高。與之相反，如果采取了錯誤的使用方法，或者未能進行正確選擇一個合適的設備，有可能會導致供電系統的電壓產生波動以及諧波的提升等后果。

2.2如何計算無功補償及選擇相關設備

從《供電營業規則》里可得：“用戶在當地供電公司規定的電網高峰負荷時的功率因數，應當符合下列要求：100kV·A及以上的高壓供電的用戶功率因數不得小于等于0.90，其他電力用戶、大中型電力排灌站及相關單位的功率因數不得小于0.85，否則必須添加無功補償裝置。一般情況下，并聯電容器可以被人們用來做補償。最大負荷的功率因數等同于此處的功率因數。

對很多感應負載來說，例如電焊機、電弧爐、氣體放電燈、感應電動機和感性的電力變壓器，都需要在工廠進行操作，這降低了工廠的功率因數。如果在充足地利用相關設施的潛力、增強設備的運行實力、增加其自然功率因數的前提下依然無法滿足工廠功率因數的有關要求，安裝無功補償裝置是必要的。

3、 降壓變電站變壓器的數量和容量

3.1 選擇原則

在供電系統中，電力變壓器是一個極為重要的裝置，其關鍵作用是提高與減少電壓以此方便電能可以得到合理地輸送、分配和使用，深遠地影響著降壓變電站主接線的型號、可靠性和經濟性。因此，能否精準、合適地選擇變壓器的型號、數量和容量，是設計主接線的基本前提。

選擇時，必須遵循國家的相關規定和準則，因地制宜并且考慮不同的情形來做出準確的選型。而且首要考慮具有領先的技術、效率較高、節約能耗且不需要維護的新型產品，同時那些包含先進技術的產品應該是首選。

3.2 挑選合適的變壓器

變壓器有著很多種不同的分類方法，因此其名稱也不盡相同。根據其相數的不同，變壓器可以被劃分成單相、三相及多相類型的裝置。若考慮每一相不同的繞組數，它可以被分為自耦變壓器（又稱單繞組變壓器）、雙繞組變壓器、三繞組及多繞組變壓器等。根據不同的構造，可分為兩種類型，也就是心式變壓器以及殼式變壓器。按照不同的使用方式，可將其分成電力、電爐、電焊、整流、儀用變壓器（又被叫做儀用互感器）等裝置。

考慮到多種多樣的冷卻模式，該設備可分成空氣自冷（又為干式）變壓器、油浸自冷變壓器、油浸風冷變壓器、強迫油循環變壓器以及充氣變壓器等不同設備。

特別地，對10kV配電變壓器而言，該設施包括兩個不同的聯結組，也就是Yyn0和Dyn11。 因為Dyn11聯結組變壓器涵蓋了低壓側單相接地的短路電流比較大、能夠良好地排障、能夠較強地承擔單相不平衡負荷以及使用電壓高的一端的三角形接法可以盡可能地阻止電網被輸入零序諧波電流。故該10kV降壓變電站選擇Dyn11形式的變壓器。在這里，D代表高壓側的三角形連接; y是低壓側的星形連接; n是低壓側的中性點引出; 11則是高低壓差具有30度的相位差。

4、結語

在設計中，該10kV變配電所主要有滿足整個廠區工作用電及居民區生活用電的整體需求，從而向車間、住宅區以及辦公樓供電。經過對各種各樣的書籍和數據的對照，同時也對不同區域的供用電要求進行了相關分析，依據各種類型的數據以及負荷，本次設計考慮建設一個10kV變配電所，需要將該降壓變電站電氣主接線的安全性擺在首位，之后再確定如何保障該降壓變電站是否可靠、靈活與經濟。由上述可知，安裝兩臺變壓器以及用兩條線路進線、裝設兩條相同容量的供電電源以此來供給全部負荷并且需要進行一用一備，可以滿足廠區內對二次負荷的依賴，同時也體現出該類負荷的重要性。如果需要利用廠區內的相關設施，必須先保證這些設備可以被安裝在適當的地理位置，之后才能利用短路電流并檢測出合適的設備。本次設計基本上可以滿足本單位對不同用電設施供電的基本需求，不僅使得供給電能的可靠性得到強化，而且使得轉移負荷的能力得到了進一步地增強。

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魏福隆（2001年9月——），男，漢，山東臨沂人，專科，研究方向：機械設計與制造。

青島理工大學（臨沂） 山東 臨沂 273400