關(guān)于10kV箱式變電站分析及其設(shè)計注意問題思考

曹峰

【摘 要】電力資源是當(dāng)前社會發(fā)展不可缺少的主要資源，其不僅影響人們的生活質(zhì)量，還會影響企業(yè)的生產(chǎn)活動。隨著我國變電技術(shù)的不斷發(fā)展，10kV箱式變電站已經(jīng)開始在全國范圍內(nèi)慢慢普及，大大提高了我國變電站的運(yùn)行效率。本文就10kV箱式變電站的結(jié)構(gòu)、設(shè)計要求、設(shè)計要點(diǎn)進(jìn)行分析與討論，為我國10kV箱式變電站的設(shè)計提供一定參考。

【關(guān)鍵詞】10kV箱式變電站；設(shè)計要求；設(shè)計要點(diǎn)

為了提高城市用電效率，降低電能運(yùn)輸損耗，許多城市都正在實(shí)施城市電網(wǎng)改造。而10kV箱式變電站是城市電網(wǎng)當(dāng)中的重要組成部分，因此在進(jìn)行城市電網(wǎng)改造時，需要注意10kV箱式變電站的設(shè)計，不僅要滿足基本的安全、穩(wěn)定運(yùn)行要求，還要滿足內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計的要求[1]。

1 10kV箱式變電站的基本結(jié)構(gòu)

1.1 基本結(jié)構(gòu)

10kV箱式變電站通常分為高壓部分、低壓部分與變壓器，分布方式一般選擇品字型分布或目字型分布。

1.2 設(shè)計要求

在對10kV箱式變電站進(jìn)行設(shè)計時，除了參考標(biāo)準(zhǔn)的電力工程設(shè)計規(guī)范以外，還需要注意變電站承載上限、接地網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置、變電站設(shè)備的安全防護(hù)措施、變電站防水措施、檢修孔設(shè)置、電源線路的鋪設(shè)等。

2 10kV箱式變電站的設(shè)計要點(diǎn)

2.1 進(jìn)線電纜設(shè)計

進(jìn)線電纜設(shè)計需要注意以下幾點(diǎn)：

1）進(jìn)線電纜的負(fù)載極限至少為所有出線負(fù)載之和的1.5倍。

2）進(jìn)線電纜所能承受的極限電流設(shè)計應(yīng)該參考電路中最大短路電流的數(shù)值。

3）進(jìn)線電纜的絕緣性能應(yīng)與運(yùn)行環(huán)境下的電壓等級相匹配，且最好選擇絕緣性能較好的進(jìn)線電纜，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

4）箱式變電站內(nèi)保留的進(jìn)線電纜長度為實(shí)測長度的1.1倍，多余的部分則埋在箱式變電站的基礎(chǔ)外側(cè)[2]。

2.2 高壓部分的設(shè)計

2.2.1 進(jìn)口刀閘的選擇

10kV箱式變電站通常選擇額定電流為630A的進(jìn)口刀閘。進(jìn)線電源的防雷設(shè)施以及電流測試裝置都可以設(shè)計在進(jìn)口刀閘之前的位置。

2.2.2 計量設(shè)備的選擇

電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)等級為0.2、電壓為10/0.1kV；而電流互感器的選擇需要參考變壓器的標(biāo)準(zhǔn)電流，一般電流互感器的電流都為變壓器標(biāo)準(zhǔn)電流的100%，標(biāo)準(zhǔn)等級為0.2S。CT設(shè)備、PT設(shè)備以及二次線路通常都位于計量室內(nèi)，設(shè)備排列方式一般是將電源排在前列，將負(fù)載排在后面。

2.2.3 受總室的設(shè)計

開關(guān)通常都是設(shè)計為固定開關(guān)；而保護(hù)與監(jiān)測系統(tǒng)所使用的測量設(shè)備使用雙繞組（雙線圈）設(shè)備，精確度等級為0.5，保護(hù)等級為10P；保護(hù)方式采取微機(jī)保護(hù)，故障時產(chǎn)生的電流可用作臨時操作電源。此外，為了便于安裝，需要對開關(guān)與出線相連位置的寬度進(jìn)行調(diào)整，使其控制在40cm以下。

2.2.4 出線室的設(shè)計

如果高壓部分只有一路，那么可以將受總室接入到變壓器，然后設(shè)置一個總的負(fù)荷控制開關(guān)，用于控制出線的連接與斷開；如果高壓部分存在多條出線線路，那么在每條支路上都要設(shè)置相應(yīng)的負(fù)載開關(guān)以及繼電保護(hù)系統(tǒng)，并注意線路測量裝置和防雷裝置的安裝，保證每條線路的安全[3]。

2.3 變壓器的設(shè)計

高壓部分與變壓器相連，對于連接部分主要可以劃分為兩段：從高壓出線部分到開關(guān)之間使用銅排，從開關(guān)到變壓器部分則使用絕緣銅線。但是隨著人們對電力系統(tǒng)的要求逐漸提高，從開關(guān)到變壓器部分的這段絕緣銅線由更加優(yōu)質(zhì)的電纜取代，為了維持變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，這段線路的每個絕緣支撐點(diǎn)的距離要控制在1m以內(nèi)。

變壓器是整個變電站的核心設(shè)備，所以變壓器的設(shè)計也是整個變電站設(shè)計的關(guān)鍵。首先，在選擇變壓器時要考慮到當(dāng)?shù)氐挠秒娗闆r，如果當(dāng)?shù)赜性S多不允許中斷供電的重要負(fù)荷或者負(fù)荷隨著季節(jié)的變更產(chǎn)生較大變化時，至少要安裝2臺變壓器，以保證變電站運(yùn)行的穩(wěn)定性，在正常運(yùn)行時可以分擔(dān)負(fù)載，當(dāng)其中某一臺變壓器發(fā)生故障時，另一臺變壓器還可以臨時承擔(dān)起全部的工作任務(wù)，維持變電站的運(yùn)行。

對于變壓器的設(shè)計要注意以下幾點(diǎn)：

1）以保證整個變電站正常運(yùn)行為前提條件，考慮到某一變壓器出現(xiàn)故障時另一個變壓器的負(fù)載情況，從而確定變壓器的容量。

2）參考變電站總的占地面積，再考慮到其他設(shè)施設(shè)備的占地面積，最終確定變壓器的占地面積以及分布位置。

3）在選擇變壓器的容量時，要考慮到低壓側(cè)的短路電流，如果將某一臺變壓器的容量提高，必然會增加低壓側(cè)短路的風(fēng)險，從而提高設(shè)備選擇的難度。所以如果需要用到大容量的變壓器，就必須要做好低壓側(cè)的短路電流限制工作，選擇匹配的斷路器。

4）注意變壓器支承車的安裝順序與結(jié)構(gòu)，保證支承車能夠順利運(yùn)行[4]。

5）變壓器室內(nèi)通風(fēng)設(shè)計。變壓器通常是安裝在變壓器室內(nèi)，而變壓器在運(yùn)行過程中長期有電流通過，會產(chǎn)生熱效應(yīng)，當(dāng)電流較大時，熱效應(yīng)比較明顯，變壓器的工作溫度會有所提高。為了防止變壓器因溫度過高被燒壞，需要為變壓器室設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)，并安裝一定的溫度監(jiān)測裝置。溫度監(jiān)測裝置最好是安裝在不影響設(shè)備檢修的位置，而通風(fēng)裝置則安裝在受總室內(nèi)或者出線室內(nèi)。

6）接地網(wǎng)的設(shè)計。變壓器的接地位置最好在橫頭兩側(cè)。

7）保護(hù)CT設(shè)備的設(shè)計。保護(hù)CT設(shè)備最好設(shè)置在套管與接地點(diǎn)中間。

2.4 低壓部分的設(shè)計

2.4.1 低壓計量室的設(shè)計

將低壓套管的母線引入低壓計量室，在計量室內(nèi)以電度表的電壓為參考安裝CT設(shè)備，保證電度表的正常運(yùn)行。

2.4.2 低壓出線的設(shè)計

1）低壓出線的測量通常使用三相電流測量方法或者單相電流測量法。

2）低壓出線室的寬度一般為1m左右，每個出線室可以安裝最多兩臺大容量設(shè)備或者三臺小容量設(shè)備。出線室的深度通常都是0.6m，如果開關(guān)電流較大，超過了3200A，那么出線室的深度可適當(dāng)加深，大約為0.8-1.0m。出線室正面內(nèi)側(cè)為母線室，外側(cè)為儀表室。

2.4.3 無功補(bǔ)償設(shè)計

箱式變電站的無功補(bǔ)償通常是按照變壓器最大容量的30%進(jìn)行補(bǔ)償。由于電容器是按三相電流模式制作的，所以每個電容器的容量應(yīng)小于變壓器最大容量的十分之一。無功補(bǔ)償控制方式通常使用手動/自動控制方式。

3 結(jié)束語

10kV箱式變電站對于城市電網(wǎng)建設(shè)有重要作用，所以必須要重視起箱式變電站的設(shè)計工作，從高壓部分、變壓器以及低壓部分三個方面對設(shè)計方案進(jìn)行分析與討論，從而提高變電站設(shè)計方案的科學(xué)性，保證變電站的運(yùn)行質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]胡賢德，吳環(huán)紅，張弘，周浩，戈鎮(zhèn)全，孫可，張全明，潘弘，方淦林，封東良.10kV配電變壓器和箱式變電站升壓改造至20kV電壓等級的研究[J].電力自動化設(shè)備，2012，32（12）：118-126.

[2]王燦，羅隆福，陳躍輝，周冠東，李曉芳.一種具有濾波功能的磁集成式10kV箱式變電站[J].電工技術(shù)學(xué)報，2016，31（10）：222-230.

[3]戴和毅，唐云峰，張樅生.箱式變電站10kV側(cè)多功能防竊電控制器的設(shè)計[J].華東電力，2011，39（8）：1281-1284.

[4]鞠佳.中壓配電網(wǎng)設(shè)計相關(guān)問題的討論工程師與制造商伙伴們的觀點(diǎn)[J].電氣應(yīng)用，2011，30（9）：18-21.

[責(zé)任編輯：田吉捷]