关于10kV变电所设计的分析与讨论

辽宁金鼎镁矿集团有限公司 刘瑞邦

关于10kV变电所设计的分析与讨论

辽宁金鼎镁矿集团有限公司 刘瑞邦

本文阐述了10kV变配电所设计时，高压供配电系统主接线的确定，短路电流计算的方法及利用短路电流来选择设备和校验电缆，结合实际设计中常见问题的分析来说明设计中要注意的事项，说明安全、经济和合理对设计的重要性，以达到优化设计的目的。

变电所 主接线 讨论

一、引言

在供配电系统中，10kV变配电所的设计是很重要的一环。它涉及到负荷计算，负荷等级的确定，短路电流的计算及相关的动热稳定校验。压器的选定、电费的计量和功率因数的补偿等，有时还要满足对谐波的抑制要求和对低压出线回路的漏电电流进行监测。变电所设计的安全性还可能影响到整个城市电网，所以当地的供电部门往往要对施工图进行审查，以符合安全和计量的需要。下面就高压供配电系统主接线的确定、短路电流的计算、设计中常见问题等进行探讨。

二、高压供配电系统主接线的确定

高压供配电系统主接线的确定除了要满足国家现行的《供配电系统设计规范》和《10KV及以下变电所设计规范》外，还要满足当地供电部门的要求，这就需要在设计之初就积极和供电部门协商。常用的高压开关有两种，一种是负荷开关，包括真空负荷开关和SF6负荷开关，其柜体常称之为环网柜；另一种是断路器，以前是油断路器，现在常用的是真空断路器，常称其柜体为断路器柜。国家规范对使用断路器或负荷开关并无很明确的规定，但由于负荷开关的控制简单，配上电动操作机构也只能满足简单的继电保护要求，故超过800kV·A的变压器当地供电部门一般要求用断路器柜。

用于住宅配电的变压器（公变）和用于某个用户的变压器（专变）由于所属的产权和管理者的不同，供电部门的要求也不一样。一般来说，公变用户由于电费是低压每户收取，且变电所直接由电力部门管理，单台变压器容量一般不超过800kV·A，故其高压允许用环网柜，主接线相对简单。

三、短路电流的计算

短路电流的计算是确定继电保护，选择高、低压开关和线路及校验开关设备等的基础，是变电所设计中很重要的一环。此处以630kV·A变压器高、低压侧的三相短路电流计算为例，来说明计算结果对设计的影响。按无限大电源容量或远离发电机端短路进行计算。

1.模型的建立

假定l10kV/10kV变电站处有一台变压器，容量为40000kV·A，为三相双绕组无励磁调压变压器，联结组别为Yndll，短路阻抗为uk%=10.5。到10kV/0.4kV变电所的距离为4km，电缆型号为YJV—8.7/15kV—3X95，末端变压器容量为630kV·A，Dynll接线，短路阻抗为uk%=4.5。分别计算末端变压器高、低压侧的三相短路电流。

2.计算过程

用标么值进行计算，取基准容量Sj=100MV·A

10kV处的基准电流为

实际工程中，往往不知道前端110kV变电站的容量及离所设计的10kV变电所的实际距离，这时可根据离前端变电站的远近，假定变电所10kV端的短路容量为200MV·A（远时）或300MV·A（近时），所计算的结果也可作为选定设备的依据。

3.结果分析

可以看出，离电源点越远，短路容量越小。同级电压中，离电源点越远，短路电流越小。在同样的短路容量下，电压越低，短路电流越大。目前常用的低压开关中，空气断路器的额定短路分断电流有42kA、50kA、65kA、75kA、85kA、100kA、110kA和125kA不等，而塑壳断路器的额定短路分断电流从16kA到200kA不等，只要选择得当，一般均很容易满足设计要求。微型断路器由于其分断能力只有6～10kA，有些能达到15kA，一般不能用在变电所的低配处。

四、常见问题

1.主接线不符合要求

主接线不满足电力部门的计量和对功率因数补偿的要求，主要是和电力部门的沟通不够。有些设计人员对电力部门的产权分界点的划分不是很明确，有些不了解电力部门对功率因数达不到要求要实行罚款的规定，有些不清楚保证电源高可靠性要收取费用，盲目将负荷等级提高或降低，都造成设计的不合理或概算的不准确。

2.平面布置不合理

有些设计文件变电所的出入口不满足要求或设备的通道不满足要求。变配电设备当采用干式时，可以和主体建筑放在一起，并且门要采用防火门。当建筑长度超过7m时，要设两个出入口，并且其中的一个出入口要满足设备搬运的要求，当长度超过60m时，中间还要增加出口。

3.进线电缆和变压器容最的选择不合理

有些设计人员将100—1000kV·A的变压器的高压侧统一选用YJV—8.7/15kV—3X50的电缆，从载流量来讲是够的，但从热稳定而言，就不一定满足要求了。以上述630kV·A的高压侧为例，C取137，假设切除故障时间为1s，则则变压器高压侧至少要选用3×70的电缆。当选用两台变压器时，变压器和电缆的选择要考虑100%，一、二级负荷的容量，也常为有些设计人员所忽略。