关于10kV降压变电站系统设计与研究

魏福隆 张皓月 张震宇 靳浩 段泽山

摘要：随着科技的发展，降压变电站在我们的电力系统之中的位置举足轻重，根据有关的接线方案，可以将需要的设备和相关线路进行连接，从而构成降压变电站。变电站具有如下的初始方案：（1）建立其整体的构成（2）分析相关负荷（3）计算短路电流（4）确定适宜的接线方式并规划有关的低压配电系统（5）选择和配置继电器的保护方法以及其他内容。在本次设计中，由于具有较低空载损耗、短路损耗的变压器，从而使得该降压变电站运行效率更高，同时也具备了节能的作用。在目前厂用变压器更加注重节约能源的前提下，降压变电站会更为倾向于使用此类设备。

关键词：降压变电站;负荷;传输系统;配电系统

1、引言

当前，从根本上而言我国具有良好的经济态势，需要很多高层建筑，这样会使得配电距离变得更长，增大了很多配电的功率，不断地提升了负荷的密度。有关于此次10kV变电站的相应方案，我们需要实现下面的几项内容：讨论和设计与之相关的不同接线方式;通过对负荷以及无功补偿的求解可以被用来计算短路电流高低压侧配电系统的设计;验证并筛选其他的电气设施;确定变电站的运行模式及其内部电气布局。 如何进行并采取适当的方式实施继电保护;还有防雷的相关有效措施和接地方式与手段等有关问题。

2、无功补偿的抉择

2.1进行无功补偿的目的和措施

对于无功补偿装置，其可以将电力网络中的功率因数提升，将供电系统中的供电变压器以及输电线路的损失降低到最小、使得供电的效率更高、将供电的环境提升等相关功能。因此，在电力供电系统中，无功补偿设施具有至关重要的地位。挑选补偿装置的合理化，可将网络的损耗尽可能地降低到最小数值，将电网的质量提高。与之相反，如果采取了错误的使用方法，或者未能进行正确选择一个合适的设备，有可能会导致供电系统的电压产生波动以及谐波的提升等后果。

2.2如何计算无功补偿及选择相关设备

从《供电营业规则》里可得：“用户在当地供电公司规定的电网高峰负荷时的功率因数，应当符合下列要求：100kV·A及以上的高压供电的用户功率因数不得小于等于0.90，其他电力用户、大中型电力排灌站及相关单位的功率因数不得小于0.85，否则必须添加无功补偿装置。一般情况下，并联电容器可以被人们用来做补偿。最大负荷的功率因数等同于此处的功率因数。

对很多感应负载来说，例如电焊机、电弧炉、气体放电灯、感应电动机和感性的电力变压器，都需要在工厂进行操作，这降低了工厂的功率因数。如果在充足地利用相关设施的潜力、增强设备的运行实力、增加其自然功率因数的前提下依然无法满足工厂功率因数的有关要求，安装无功补偿装置是必要的。

3、 降压变电站变压器的数量和容量

3.1 选择原则

在供电系统中，电力变压器是一个极为重要的装置，其关键作用是提高与减少电压以此方便电能可以得到合理地输送、分配和使用，深远地影响着降压变电站主接线的型号、可靠性和经济性。因此，能否精准、合适地选择变压器的型号、数量和容量，是设计主接线的基本前提。

选择时，必须遵循国家的相关规定和准则，因地制宜并且考虑不同的情形来做出准确的选型。而且首要考虑具有领先的技术、效率较高、节约能耗且不需要维护的新型产品，同时那些包含先进技术的产品应该是首选。

3.2 挑选合适的变压器

变压器有着很多种不同的分类方法，因此其名称也不尽相同。根据其相数的不同，变压器可以被划分成单相、三相及多相类型的装置。若考虑每一相不同的绕组数，它可以被分为自耦变压器（又称单绕组变压器）、双绕组变压器、三绕组及多绕组变压器等。根据不同的构造，可分为两种类型，也就是心式变压器以及壳式变压器。按照不同的使用方式，可将其分成电力、电炉、电焊、整流、仪用变压器（又被叫做仪用互感器）等装置。

考虑到多种多样的冷却模式，该设备可分成空气自冷（又为干式）变压器、油浸自冷变压器、油浸风冷变压器、强迫油循环变压器以及充气变压器等不同设备。

特别地，對10kV配电变压器而言，该设施包括两个不同的联结组，也就是Yyn0和Dyn11。 因为Dyn11联结组变压器涵盖了低压侧单相接地的短路电流比较大、能够良好地排障、能够较强地承担单相不平衡负荷以及使用电压高的一端的三角形接法可以尽可能地阻止电网被输入零序谐波电流。故该10kV降压变电站选择Dyn11形式的变压器。在这里，D代表高压侧的三角形连接; y是低压侧的星形连接; n是低压侧的中性点引出; 11则是高低压差具有30度的相位差。

4、结语

在设计中，该10kV变配电所主要有满足整个厂区工作用电及居民区生活用电的整体需求，从而向车间、住宅区以及办公楼供电。经过对各种各样的书籍和数据的对照，同时也对不同区域的供用电要求进行了相关分析，依据各种类型的数据以及负荷，本次设计考虑建设一个10kV变配电所，需要将该降压变电站电气主接线的安全性摆在首位，之后再确定如何保障该降压变电站是否可靠、灵活与经济。由上述可知，安装两台变压器以及用两条线路进线、装设两条相同容量的供电电源以此来供给全部负荷并且需要进行一用一备，可以满足厂区内对二次负荷的依赖，同时也体现出该类负荷的重要性。如果需要利用厂区内的相关设施，必须先保证这些设备可以被安装在适当的地理位置，之后才能利用短路电流并检测出合适的设备。本次设计基本上可以满足本单位对不同用电设施供电的基本需求，不仅使得供给电能的可靠性得到强化，而且使得转移负荷的能力得到了进一步地增强。

参考文献：

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魏福隆（2001年9月——），男，汉，山东临沂人，专科，研究方向：机械设计与制造。

青岛理工大学（临沂） 山东 临沂 273400