浅析电力工程中的10kV供配电设计

孙立华

摘要：众所周知，电能是生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供；电能的输送的分配既简单，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。电能在工业生产中的重要性，在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。若工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

关键词：电能；供配电系统

一、10KV供电系统在电力系统中的重要位置

电力系统是由发电、變电、输电、配电和用电等五个环节组成的。在电力系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不可避免的。由于电力系统的特殊性，上述五个环节应是环环相扣、时时平衡、缺一不可，又几乎是在同一时间内完成的。在电力系统中的任何一处发生事故，都有可能对电力系统的运行产生重大影响。例如，当系统中的某工矿企业的设备发生短路事故时，由于短路电流的热效应和电动力效应，往往造成电气设备或电气线路的致命损坏还有可能严重到使系统的稳定运行遭到破坏；当10KV不接地系统中的某处发生一相接地时，就会造成接地相的电压降低，其他两相的电压升高，常此运行就可能使系统中的绝缘遭受损坏，也有进一步发展为事故的可能。

由于10KV系统中包含着一次系统和二次系统。又由于一次系统比较简单、更为直观，在考虑和设置上较为容易；而二次系统相对较为复杂，并且二次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次回路。所谓继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护，由继电器来组成的一套专门的自动装置。为了确保10KV供电系统的正常运行，必须正确的设置继电保护装置。

二、设备的选型

（一）高压柜的选型，主要问题是开关柜跟变压器的配合问题，现很多设计人员动不动就上真空断路器开关柜，其实当变压器的容量小于等于800kVA 时，用负荷开关柜加熔断器的组合，保护既简单，造价也节省。因负荷开关可用于分合额定负荷电流，且具有结构简单、价格便宜等特点，加上熔断器作为附加的保护元件，又可开断短路电流，功能相当于断路器。负荷开关柜好用、价格低，但也不能用过头，特别在双电源进线的切换就不提倡使用。有的设计人员将双电源进线也设计成电动型的负荷开关柜进行切换，虽能达到切换的目的，但安全性就比真空开关柜差多。

（二）低压柜的选型，现在低压柜的设计选型一般问题不大，需要注意的是框架开关的极数，如在 TN-S 系统中，不需要断开中性线；变压器低压侧出口总开关与母联开关应为 3 极，而正常供电电源与应急柴油发电机（或 EPS ）电源间的转换开关需采用能断开中性线的双投四极开关；还有就是要注意低压柜垂直母线的额定电流，因为柜厂生产的低压柜其垂直母线的额定电流一般为 1000A ，当低压柜供电的负荷大于 500kW时，设计应注明要求低压柜垂直母线的额定电流为 1600A 。以免供电不上或存在发生火灾的隐患。

（三）室内等防火要求高或布置条件受限制的地方宜选用干式变压器。干式变压器的选型主要是结线组别选的不对，推荐选用 D ， yn11的结线变压器，在工程上 TN 系统中采用 D ， yn11结线组别的变压器己很普遍，但仍有部分工程选用 Y ， yn0结线组别的变压器，其原因主要是设计人员不清楚前者的优点。推荐选用的理由，主要基于 D ， yn11结线比 Y ， yn0结线的变压器具有以下优点：

（1）有利于抑制高次谐波电流。三次及以上高次谐波激磁电流在原边接成 △ 形条件下，可在原边形成环流，有利于抑制高次谐波电流，保证供电波形的质量。

（2）有利于单相接地短路故障的切除。因 D ， yn11结线比 Y ， yn0结线的零序阻抗小得多，使变压器配电系统的单相短路电流扩大 3 倍以上，故有利于单相接地短路故障的切除。

（3）能充分利用变压器的供电能力。 Y ， yn0结线变压器要求中性线电流不超过低压绕组额定电流的 25% ，严重地限制了接用单相负荷的用电容量，影响了变压器供电能力的利用；而 D ， yn11结线变压器的中性线电流允许达到相电流的 75%以上，甚至可达到相电流的 100 % ，使变压器的容量得到充分的利用，这对单相负荷容量大的供电系统是十分必要的。

三、设备的布置

（一）高、低压配电系统接线图与平面图不一致，不利于施工运行。其表现形式有两种： ① 系统接线图与平面图中柜、屏的排列顺序相反。 ② 平面图上双排面对面布置的配电屏之间有母线桥，而在系统图却未画出，或反之。

（二）低压配电屏屏前、屏后通道宽度不满足规范要求。如屏后有时仅距墙 700mm ，固定式（本地区常用）低压屏双排面对面布置时屏前仅相距 1700mm ，规范要求屏后维护通道 l000mm ， 固定式低压屏双排面对面布置时屏前相距 2000mm 。

四、电缆的选型

（一）一般电缆选型： YJV 型交联聚乙烯电缆和 VV 型聚氯乙烯电缆，是工程建设中普遍选用的两种电缆。 YJV 型交联电缆与 VV型电缆相比，虽然价格略贵，但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长（ YJV 型电缆寿命可长达 40 年，而 VV型电缆仅为 20 年）等显著优点，因此建议在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆，逐步淘汰 VV 型聚氯乙烯电缆。

（二）电缆防火特殊要求：一般采用 ZR 阻燃型，电缆万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，保护其他的各种设备，避免造成更大的损失。在失火情况下，仍需维持一定时间内通电能力，则采用 NH 耐火型电缆，但耐火型建议不要采用矿物绝缘电缆，因为存在造价高、施工困难和绝缘较容易破坏等缺点。

五、电缆保护管的选用

（一）室外电缆套管：现许多工程的室外电缆套管设计仍采用镀锌钢管，镀锌钢管主要存在易腐蚀、易拉伤电缆、易产生涡流等缺点。建议跨路电缆套管选用玻璃钢电力套管，综合考虑电缆的截面大小采用Ф150 ，厚度为8mm 的规格；在人行道的电缆套管建议选用 CPVC电缆管，规格为Ф160×5 ，两者均可采取混凝土包封。

（二）穿墙电缆套管：一般设计常见的是在电缆进出配电房时预埋 SC100 或者SC150 管，但都没有考虑选用钢性防水套管，往往造成了埋管位置的管外壁漏水，特别在混凝土连续墙，设计应注明采用防水套管（可引用国标号），且应该注明电缆穿过套管敷设完毕后的处理方法，如采用沥青油麻加防水油膏，以防套管外边不漏水而套管内壁和电缆间漏水。

六、总结

10KV供电系统是电力系统的一部分。它能否安全、稳定、可靠地运行，不但直接关系到企业用电的畅通，而且涉及到电力系统能否正常的运行。因此要全面地理解和执行地区电业部门的有关标准和规程以及相应的国家标准和规范。