淺談10kV變配電設計

丁衛儀

摘要：本文論述應用現代電氣技術，按照規定合理選擇設備、保護電器、電線電纜，以達到安全用電和節約能源的目的。巧用AutoCAD軟件，配合Google Earth、Excel、Word2000等軟件進行繪圖設計，以達到準確、高效設計目的。

關鍵詞：高壓配電柜；變壓器；低壓配電柜；電線電纜；繼電保護；Google Earth；Excel AutoCAD

一、主接線方式

主接線是變配電所電氣設計的首要部分，主結線的確定對變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置以及供電的可靠和經濟性有很密切的關系。對所選用的主結線，必須滿足下列要求：

1、可靠性，要盡量減少計劃外停電時間，盡量縮小事故后的影響范圍。

2、靈活性，主接線應力求簡單，滿足在調度，檢修及擴建市的靈活性。

3、安全性，保證在一切操作切換時工作人員和設備的安全，以及能在安全條件下進行維護檢修工作。

4、經濟性，應使主接線的初投資和年運行費用達到經濟合理。

二、主接線的主要電氣設備選擇

（一）高壓配電柜

高壓開關柜屬于成套配電裝置，它是由制造廠按一定的接線方式將同一回路的開關電器母線、測量儀表、保護電器和輔助設備等都裝配在封閉的或不封閉的金屬柜中，成套供應用戶。

用戶報裝容量單臺大于800kVA的高壓開關柜一般都選擇KYN型交流金屬鎧裝移開式開關柜，其優點是柜中的高壓斷路器等主要設備是裝在可以拉出、推進的手車上，它可以大大減少停電維修的時間，從而提高了供電的可靠性。采用少油斷路器作為高壓開關柜的主要開關電器。少油斷路器是一種帶有滅弧裝置的開關電器，在正常工作時用來接通負荷電流，電路發生短路時用來切斷巨大的短路電流。由于采用抽屜式高壓開關柜，不需要再裝設隔離開關。當斷路器故障需停電維修時，拉出需檢修的手車，推入同類型備用手車即可恢復供電，既方便又安全。

用戶報裝容量單臺小于800kVA的高壓開關柜一般都選擇HXGN型高壓負荷開關柜，這種開關柜的最大特點是壓氣式開關，性能優越，具有可靠防誤操作措施，體積小，重量輕，操作簡單，操作力小，使用安全，維護方便，質量穩定可靠占地面積小，可靠墻安裝。

（二）變壓器

1、變壓器推薦選用D，yn11結線變壓器，在TN系統中采用D，yn11結線組別的變壓器已很普遍。在GB50052-95《供配電系統設計規范》中第6.0.7條規定：“在TN及TT系統接地型式的低壓電網中，宜選用D，yn11結線組別的三相變壓器作為配電變壓器”。D，yn11與Y，ynO結線變壓器相比具有以下優點：

（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，可在原邊形成環流，有利于抑制高次諧波電流，保證供電波形的質量。

（2）有利于單位相接地短路故障的切除。因D，yn11結線比Y，ynO結線的零序阻抗小得多，使變壓器配電系統的單相短路電流擴大3倍以上，故有利于單相接地短路故障的切除。

2、對變壓器的保護有過負荷保護、定時限過電流保護、電流速斷保護、瓦斯保護、速斷保護等。變壓器過負荷保護是反應變壓器正常運行時的過載情況，一般僅僅動作于延時報警信號。變壓器的過負荷電流多為三相對稱，因此過負荷保護只需要在一相上安裝一個電流繼電器。過電流保護其保護原理與線路過電流保護完全相同。變壓器速斷保護其基本原理與線路速斷保護的原理基本一致，只是速斷保護動作后，無延時的斷開變壓器兩側的短路器。瓦斯保護的原理是當變壓器內部輕微故障時，瓦斯繼電器KG的上接點閉合，作用于報警信號。當變壓器內部發生嚴重故障時，KG的下接點閉合，通常是經過中間繼電器KM作用于跳閘，同時發重瓦斯信號。

（三）低壓配電柜

低壓配電設計所選用的電器的額定電壓應與所在回路標稱電壓相適應；額定電流不應小于所在回路的計算電流（ 為計算負荷、 為計算電流、 為額定電壓）、額定頻率應與所在回路的頻率相適應；電器應適應應所在場所的環境條件，滿足短路條件下的動穩定與熱穩定的要求以及通斷能力，所以在配電設計中，應進行校驗，重點是當配電變壓器容量較大，而安裝在靠近變壓器的保護電器容量又較小時，更應作計算和校驗。

（四）互感器

為使測量儀表和繼電器標準化，使測量儀表和繼電器與高壓系統隔離，降低儀表和繼電器的絕緣水平，簡化儀表構造同時保證工作人員安全。另外，避免短路電流直接流過測量儀表及繼電器線圈，因此，高壓進線柜、計費柜、出線柜以及低壓配電柜均采用電流互感器。計費柜含電壓互感器及電流互感器，可以同時對電壓和電流計量，所用儀表由供電局決定。

（五）繼電保護裝置

1、繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四“性”之間緊密聯系，既矛盾又統一。

（1）可靠性是指保護該動體時應可靠動作。不該動作時應可靠不動作。可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。

（2）選擇性是指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護切除故障。

（3）靈敏性是指在設備或線路的被保護范圍內發生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數，各類保護的最小靈敏系數在規程中有具體規定。選擇性和靈敏性的要求，通過繼電保護的整定實現。

三、利用一切電腦軟件加快設計進度和設計的準確度

1、利用AutoCAD、Word2000來實現圖文混排

在處理過程中，有幾點技巧需要注意：

（1）改變AutoCAD繪圖窗口的背景色為白色。

（2）注意圖層顏色的控制，將各圖層的顏色變成黑色（白色背景下），以獲得黑白圖形。

（3）盡可能地增大窗口尺寸，在利用Windows剪貼板前，在AutoCAD環境中，應盡可能地增大窗口尺寸，可通過關閉一些工具條，壓縮命令行占有行數或設置更高的圖形顯示模式來增加窗口的大小，同時讓繪制的圖形盡量充滿整個繪圖窗口。

2、利用AutoCAD、Excel來快速統計工程材料數據

我們在進行10kV配網改造工程設計時，由于電網建設與改造涉及的臺區多，線路復雜，工程圖紙層出不窮，各種的工程數據統計復雜，特別是低壓線路，線徑不一，長度不同、導線長度標注繁多，往往在手工統計的過程中容易出現錯漏而造成工程數據不準確。如果將工程數據從AutoCAD工程圖紙導出到Excel電子表格來，既能快速又能準確統計，節省大量的精力和人力。

在AutoCAD下定義各種工程數據塊，并定義各種數據塊的塊屬性，并將工程數據塊與塊屬性結合起來。將數據從AutoCAD導出到Excel電子表格中后，利用IF、VALUE、SUM等函數制成電子模板，將導出文件復制或剪切到已有的電子模板中，就能迅速統計出電桿桿號、桿型、導線、線徑、線路長度等各種工程數據，并可快速生成線路桿塔表、主材材料使用表。因此，工程圖紙完成后，各種的工程數據也能自動生成了。

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。

參考文獻：

1.《供配電系統設計規范》GB50052-95

2.《低壓配電設計規范》GB50054-95

3.《低壓開關設備和控制設備 低壓斷路器》 GB 14048.2—2001

4.《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》 GB 50062—92