浅谈10kV变配电设计

丁卫仪

摘要：本文论述应用现代电气技术，按照规定合理选择设备、保护电器、电线电缆，以达到安全用电和节约能源的目的。巧用AutoCAD软件，配合Google Earth、Excel、Word2000等软件进行绘图设计，以达到准确、高效设计目的。

关键词：高压配电柜；变压器；低压配电柜；电线电缆；继电保护；Google Earth；Excel AutoCAD

一、主接线方式

主接线是变配电所电气设计的首要部分，主结线的确定对变电所电气设备的选择、配电装置的布置以及供电的可靠和经济性有很密切的关系。对所选用的主结线，必须满足下列要求：

1、可靠性，要尽量减少计划外停电时间，尽量缩小事故后的影响范围。

2、灵活性，主接线应力求简单，满足在调度，检修及扩建市的灵活性。

3、安全性，保证在一切操作切换时工作人员和设备的安全，以及能在安全条件下进行维护检修工作。

4、经济性，应使主接线的初投资和年运行费用达到经济合理。

二、主接线的主要电气设备选择

（一）高压配电柜

高压开关柜属于成套配电装置，它是由制造厂按一定的接线方式将同一回路的开关电器母线、测量仪表、保护电器和辅助设备等都装配在封闭的或不封闭的金属柜中，成套供应用户。

用户报装容量单台大于800kVA的高压开关柜一般都选择KYN型交流金属铠装移开式开关柜，其优点是柜中的高压断路器等主要设备是装在可以拉出、推进的手车上，它可以大大减少停电维修的时间，从而提高了供电的可靠性。采用少油断路器作为高压开关柜的主要开关电器。少油断路器是一种带有灭弧装置的开关电器，在正常工作时用来接通负荷电流，电路发生短路时用来切断巨大的短路電流。由于采用抽屉式高压开关柜，不需要再装设隔离开关。当断路器故障需停电维修时，拉出需检修的手车，推入同类型备用手车即可恢复供电，既方便又安全。

用户报装容量单台小于800kVA的高压开关柜一般都选择HXGN型高压负荷开关柜，这种开关柜的最大特点是压气式开关，性能优越，具有可靠防误操作措施，体积小，重量轻，操作简单，操作力小，使用安全，维护方便，质量稳定可靠占地面积小，可靠墙安装。

（二）变压器

1、变压器推荐选用D，yn11结线变压器，在TN系统中采用D，yn11结线组别的变压器已很普遍。在GB50052-95《供配电系统设计规范》中第6.0.7条规定：“在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D，yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器”。D，yn11与Y，ynO结线变压器相比具有以下优点：

（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）有利于单位相接地短路故障的切除。因D，yn11结线比Y，ynO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。

2、对变压器的保护有过负荷保护、定时限过电流保护、电流速断保护、瓦斯保护、速断保护等。变压器过负荷保护是反应变压器正常运行时的过载情况，一般仅仅动作于延时报警信号。变压器的过负荷电流多为三相对称，因此过负荷保护只需要在一相上安装一个电流继电器。过电流保护其保护原理与线路过电流保护完全相同。变压器速断保护其基本原理与线路速断保护的原理基本一致，只是速断保护动作后，无延时的断开变压器两侧的短路器。瓦斯保护的原理是当变压器内部轻微故障时，瓦斯继电器KG的上接点闭合，作用于报警信号。当变压器内部发生严重故障时，KG的下接点闭合，通常是经过中间继电器KM作用于跳闸，同时发重瓦斯信号。

（三）低压配电柜

低压配电设计所选用的电器的额定电压应与所在回路标称电压相适应；额定电流不应小于所在回路的计算电流（ 为计算负荷、 为计算电流、 为额定电压）、额定频率应与所在回路的频率相适应；电器应适应应所在场所的环境条件，满足短路条件下的动稳定与热稳定的要求以及通断能力，所以在配电设计中，应进行校验，重点是当配电变压器容量较大，而安装在靠近变压器的保护电器容量又较小时，更应作计算和校验。

（四）互感器

为使测量仪表和继电器标准化，使测量仪表和继电器与高压系统隔离，降低仪表和继电器的绝缘水平，简化仪表构造同时保证工作人员安全。另外，避免短路电流直接流过测量仪表及继电器线圈，因此，高压进线柜、计费柜、出线柜以及低压配电柜均采用电流互感器。计费柜含电压互感器及电流互感器，可以同时对电压和电流计量，所用仪表由供电局决定。

（五）继电保护装置

1、继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。

（1）可靠性是指保护该动体时应可靠动作。不该动作时应可靠不动作。可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。

（2）选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护切除故障。

（3）灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数，各类保护的最小灵敏系数在规程中有具体规定。选择性和灵敏性的要求，通过继电保护的整定实现。

三、利用一切电脑软件加快设计进度和设计的准确度

1、利用AutoCAD、Word2000来实现图文混排

在处理过程中，有几点技巧需要注意：

（1）改变AutoCAD绘图窗口的背景色为白色。

（2）注意图层颜色的控制，将各图层的颜色变成黑色（白色背景下），以获得黑白图形。

（3）尽可能地增大窗口尺寸，在利用Windows剪贴板前，在AutoCAD环境中，应尽可能地增大窗口尺寸，可通过关闭一些工具条，压缩命令行占有行数或设置更高的图形显示模式来增加窗口的大小，同时让绘制的图形尽量充满整个绘图窗口。

2、利用AutoCAD、Excel来快速统计工程材料数据

我们在进行10kV配网改造工程设计时，由于电网建设与改造涉及的台区多，线路复杂，工程图纸层出不穷，各种的工程数据统计复杂，特别是低压线路，线径不一，长度不同、导线长度标注繁多，往往在手工统计的过程中容易出现错漏而造成工程数据不准确。如果将工程数据从AutoCAD工程图纸导出到Excel电子表格来，既能快速又能准确统计，节省大量的精力和人力。

在AutoCAD下定义各种工程数据块，并定义各种数据块的块属性，并将工程数据块与块属性结合起来。将数据从AutoCAD导出到Excel电子表格中后，利用IF、VALUE、SUM等函数制成电子模板，将导出文件复制或剪切到已有的电子模板中，就能迅速统计出电杆杆号、杆型、导线、线径、线路长度等各种工程数据，并可快速生成线路杆塔表、主材材料使用表。因此，工程图纸完成后，各种的工程数据也能自动生成了。

结语：10kV变配电所作为为用户提供电力的中心环节，充分的保证其设计合理性对于保证正常供电、经济性、安全性具有重要意义。

参考文献：

1.《供配电系统设计规范》GB50052-95

2.《低压配电设计规范》GB50054-95

3.《低压开关设备和控制设备 低压断路器》 GB 14048.2—2001

4.《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB 50062—92