浅谈10kV配电站优化设计

陈泽五

摘要：配电站作为电力系统中直接与广大电力客户相连接的部分,其供电可靠性是电力企业和电力客户都非常重视的问题, 因而也是一个非常重要的研究方向。本文针对10KV配电站设计进行了分析。

关键词：配电站；主接线；设计

随着我国供配电网络的建设和发展、全国供用电量迅速增长、10KV供配电任务越来越重。10kV配电站设计,是工程建设中非常普通又非常重要的一项工作,其规范性和技术性都很强,许多方面涉及到国家强制性条文的贯彻落实。要做好配电站设计既要执行国家现行的有关规范和规程,又要满足当地供电部门的具体要求,否则会出现种种问题,影响设计质量和工程进度。整个电力系统设施由发电、变电、输电、配电装置以及用户的用电设备所组成。电压等级在10kV及以下者为配电,而配电又分为高压配电(6～10kV)和低压配电(380V/220V)。把高压配电电压转变成低压配电电压的场所称为配电站.

1配电站站址的选择

配电站一般是居民小区供电,根据规范GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》第2.0.1条规定,配电站站址的选择应经以下几点要求比较确定:(1)尽量靠近负荷中心；(2)尽量靠近电源侧；(3)进出线方便；(4)设备运输方便；(5)尽量避开污源,或设在污源的下风侧；(6)尽量避开振动、潮湿、高温及有易燃易爆危险的场所；(7)有扩建和发展的余地。在实际工程设计中,配电站站址可根据业主规划和委托设计方协商决定,但应遵守以上几点要求。

2配电站电气主接线

配电站电气主接线系指变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。配电站的主接线是电力系统接线组成中的一个重要环节,主接线的确定,对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及配电站电气设备的选择,配电装置的布置,继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。

2.1配电站主接线的要求

(1)安全性

在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧,必须装设高压隔离开关；低压断路器(自动开关)的电源侧及可能反馈电能的另一侧,必须设低压刀开关；在装设高压熔断器—负荷开关的出线柜母线侧,必须装设高压隔离开关；配电站高压母线上及架空线路末端,必须装设避雷器。装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关,线路上避雷器前不必装隔离开关。

(2)可靠性

可靠连续供电是电力生产最重要的要求,主接线要求简单可靠,既能保证在事故或检修情况下可靠供电,又能达到维护方便、运行简单、使用经济、便于施工等要素。断路器检修时,不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减少停运的回路数和停运时间,并要保证对一级负荷及全部大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求。

(3)灵活性

主接线的灵活性体现在倒闸操作方便,事故处理快捷,对操作人员的技术要求不高。配电站的高低压母线,一般宜采用单母线或单母线分段接线；两路电源进线,装有两台主变压器的配电站,当两路电源同时供电时,两台主变压器一般分列运行；当只有一路电源供电,另一路电源备用时,则两台主变压器并列运行；主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应；主接线方案要考虑今后可能的扩展。

(4)经济性

主接线方案应力求简单,采用的一次设备特别是高压断路器少,而且应选用技术先进、经济适用的节能产品；由于小区配电站一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置,因此配电站主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配合一致。柜型一般宜采用固定式,只在供电可靠性要求较高时,才采用手车式或抽屉式；有防火要求,地方较小,与大楼建筑成为一体,经济方面比较宽裕的情况下,则应采用真空断路器或SF6断路器。断路器一般采用就地控制,操作多用手动操作机构,但这只适用于三相短路电流不超过6kA(10kV的SK3≤100MVA)的电路中。如短路电流较大或有远控、自控要求时,则应采用电磁操作机构或弹簧操作机构；电源进线,应装设专用的计量柜,其互感器只供计费的电度表用。应考虑无功功率的人工补偿,使最大负荷时功率因素达到规定的要求；优化接线及布置,减少变电所占地面积。

2.2主接线的方案与分析

(1)单母线

优点:接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；

缺点:不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关等)故障检修,均需要使整个配电装置停电,单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围:一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况:6～110kV配电装置的出线回路数不超过6回；35～63kV配电装置的出线回线数不超过3回；110～220kV配电装置的出线回路数不超过2回。

(2)单母线分段接线

优点:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电；当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切断,保障正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均等扩建。

适用范围:6～10kV配电装置出线回路数为6及以上时；35～63kV配电装置出线回路数为4～8回时；110～220kV配电装置出线回路数为3～4回时。

2.3电气主接线的确定

采用单母线分段的结线:

单母线分段是借助于分断开关进行分段,当母线故障时,经倒闸操作可切除故障段,保证其它段继续运行,当母线检修可分段进行,这能始终保证一台主变的供电,当进线电源一回发生故障,通过倒闸操作可保证两台主变的供电,单母线分段的结线可以做分段运行,也可做并列运行,采用分段运行时,各段相当于单母线运行状态,各段母线所带的主变压器是分列进行,互不影响任一母线故障或检修时,仅停止该段母线所带变压器的供电,两段母线同时故障的机率很小,可以不予考虑,采用并列运行时,电源检修无需母线停电,只需断开电源的断路器及其隔离开关就能保证两台主变压器的供电。

3 配电站的布置

配电装置的布置,应便于设备的操作、运行、检修和试验。

(1)高、低压配电系统图与平面图应一致。在系统图和平面图上都应面向(屏)的正面从左至右按顺序排列。平面图上双排面对面布置的配电屏之间有母线桥,在系统图也应画出。

(2)高压配电室内各种通道最小宽度应满足新规范要求。根据规范GB50053-94第4.2.7条规定,高压配电室内成排布置开关柜的柜前、柜后的通道最小宽度为:其柜后通道,固定式和手车式均为800mm；其柜前通道,固定式单排布置为1500mm,手车式单排布置为单车长度(800mm)+1200mm=2000mm,固定式双排面对面布置为2000mm,手车式双排面对面布置为双车长度(1600mm)+900mm=2500mm。固定式开关柜为靠墙布置时,柜后与墙净距应大于50mm,侧面与墙净距应大于200mm。通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时,凸出部分的通道宽度可减少200mm。

(3)低压配电屏屏前、屏后通道宽度应满足新规范要求。根据规范GB50053-94第4.2.9条规定,低压配电室内成排布置配电屏的屏前、屏后的通道最小宽度为:其屏后通道,固定式和抽屉式均为1000mm；其屏前通道,固定式单排布置为1500mm,抽屉式单排布置为1800mm,固定式双排面对面布置为2000mm,抽屉式双排面对面布置为2300mm。只有当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时,凸出部分的通道宽度可减少200mm。

(4) 电柜(屏)后通道的出口数量应满足规范要求。作为规范强制性条文,GB50053-94第4.2.6条规定“配电装置长度大于6m时,其柜(屏)后通道应设两个出口,低压配电装置两个出口间的距离超过15m时,尚应增加出口。”这一条要强制执行的理由,是为了当高压柜、低压屏内电气设备有突发性故障时,在屏后的巡视或维修人员能及时离开事故点。

4 接地设计

几种常见接地形式:

防雷接地:为将雷电流泻入大地,对防雷设备而作的接地,称防雷接地。

保护接地:电气设备的金属外壳由于绝缘损坏有可能带电,为防止这种电压危及人身安全而将设备金属外壳进行的接地,称为保护接地。

工作接地:为保证电气设备在正常或故障情况下能安全可靠地工作,防止因设备故障而引起高电压,按系统运行需要而设置的接地,称工作接地。

本站保护接地系统为TN-C-S系统防雷接地和保护接地合为一体。

本设计户外接地极采用600×600×30mm厚生铁板,上下各敷焦碳200mm厚,埋深0.8m,户外地下接地网接地线距离建筑外墙不小于1.5m,埋深0.8m,主要出入口及通道部分接地线埋深不小于1.0m。如不能满足要求应增设接地极。户外接地线必须在地下进入户内,不得暴露在户外。

所有电气设备和金属构件均应与接地线可靠连接,电气设备及金属构件接地均从接地母线连接,所有网门等铁构件,配电装置室、控制室内所有柜、屏、端子箱等,槽钢基础必须与接地母线可靠连接,所有门与接地母线用35mm2带护套多股软铜线连接。所有照明配电箱、检修电源箱、潜水泵配电箱、风机配电箱及空调配电箱应用40×4热镀锌扁钢与接地母线相连。

由户外引入户内或敷设于户内地坪混凝土层内接地母线必须留出10～20cm接头,以便接地母线和基础槽钢或设备连接。户内接地母线与墙保持10～15mm间隙,安装位置在踢脚线上50mm处,用固定钩与墙面固定,间距1000mm。屋顶避雷线引下线直接与接地极相连。

5 结束语

总之，配电站的根本任务是尽可能经济且可靠地将电力供给各用户，安全、经济、优质、可靠是对电力系统的根本要求。配电网处于电力系统末端,直接与用户相连,是包括发电系统、输变电系统和配电系统在内的整个电力系统与用户联系、向用户供应电能和分配电能的重要环节。

参考文献

[1] 沈洪. 浅析110KV配电线路的设计[J]. 民营科技, 2008, (01)

[2] 范文涛, 李鹏飞. 110kV配电线路的设计思路和体会[J]. 装备制造, 2009, (09)