關于10kV箱式變電站分析及其設計注意問題思考

曹峰

【摘 要】電力資源是當前社會發(fā)展不可缺少的主要資源，其不僅影響人們的生活質量，還會影響企業(yè)的生產活動。隨著我國變電技術的不斷發(fā)展，10kV箱式變電站已經開始在全國范圍內慢慢普及，大大提高了我國變電站的運行效率。本文就10kV箱式變電站的結構、設計要求、設計要點進行分析與討論，為我國10kV箱式變電站的設計提供一定參考。

【關鍵詞】10kV箱式變電站；設計要求；設計要點

為了提高城市用電效率，降低電能運輸損耗，許多城市都正在實施城市電網改造。而10kV箱式變電站是城市電網當中的重要組成部分，因此在進行城市電網改造時，需要注意10kV箱式變電站的設計，不僅要滿足基本的安全、穩(wěn)定運行要求，還要滿足內部結構細節(jié)設計的要求[1]。

1 10kV箱式變電站的基本結構

1.1 基本結構

10kV箱式變電站通常分為高壓部分、低壓部分與變壓器，分布方式一般選擇品字型分布或目字型分布。

1.2 設計要求

在對10kV箱式變電站進行設計時，除了參考標準的電力工程設計規(guī)范以外，還需要注意變電站承載上限、接地網絡的設置、變電站設備的安全防護措施、變電站防水措施、檢修孔設置、電源線路的鋪設等。

2 10kV箱式變電站的設計要點

2.1 進線電纜設計

進線電纜設計需要注意以下幾點：

1）進線電纜的負載極限至少為所有出線負載之和的1.5倍。

2）進線電纜所能承受的極限電流設計應該參考電路中最大短路電流的數值。

3）進線電纜的絕緣性能應與運行環(huán)境下的電壓等級相匹配，且最好選擇絕緣性能較好的進線電纜，保證電網的安全運行。

4）箱式變電站內保留的進線電纜長度為實測長度的1.1倍，多余的部分則埋在箱式變電站的基礎外側[2]。

2.2 高壓部分的設計

2.2.1 進口刀閘的選擇

10kV箱式變電站通常選擇額定電流為630A的進口刀閘。進線電源的防雷設施以及電流測試裝置都可以設計在進口刀閘之前的位置。

2.2.2 計量設備的選擇

電壓互感器的標準等級為0.2、電壓為10/0.1kV；而電流互感器的選擇需要參考變壓器的標準電流，一般電流互感器的電流都為變壓器標準電流的100%，標準等級為0.2S。CT設備、PT設備以及二次線路通常都位于計量室內，設備排列方式一般是將電源排在前列，將負載排在后面。

2.2.3 受總室的設計

開關通常都是設計為固定開關；而保護與監(jiān)測系統所使用的測量設備使用雙繞組（雙線圈）設備，精確度等級為0.5，保護等級為10P；保護方式采取微機保護，故障時產生的電流可用作臨時操作電源。此外，為了便于安裝，需要對開關與出線相連位置的寬度進行調整，使其控制在40cm以下。

2.2.4 出線室的設計

如果高壓部分只有一路，那么可以將受總室接入到變壓器，然后設置一個總的負荷控制開關，用于控制出線的連接與斷開；如果高壓部分存在多條出線線路，那么在每條支路上都要設置相應的負載開關以及繼電保護系統，并注意線路測量裝置和防雷裝置的安裝，保證每條線路的安全[3]。

2.3 變壓器的設計

高壓部分與變壓器相連，對于連接部分主要可以劃分為兩段：從高壓出線部分到開關之間使用銅排，從開關到變壓器部分則使用絕緣銅線。但是隨著人們對電力系統的要求逐漸提高，從開關到變壓器部分的這段絕緣銅線由更加優(yōu)質的電纜取代，為了維持變電站的穩(wěn)定運行，這段線路的每個絕緣支撐點的距離要控制在1m以內。

變壓器是整個變電站的核心設備，所以變壓器的設計也是整個變電站設計的關鍵。首先，在選擇變壓器時要考慮到當地的用電情況，如果當地有許多不允許中斷供電的重要負荷或者負荷隨著季節(jié)的變更產生較大變化時，至少要安裝2臺變壓器，以保證變電站運行的穩(wěn)定性，在正常運行時可以分擔負載，當其中某一臺變壓器發(fā)生故障時，另一臺變壓器還可以臨時承擔起全部的工作任務，維持變電站的運行。

對于變壓器的設計要注意以下幾點：

1）以保證整個變電站正常運行為前提條件，考慮到某一變壓器出現故障時另一個變壓器的負載情況，從而確定變壓器的容量。

2）參考變電站總的占地面積，再考慮到其他設施設備的占地面積，最終確定變壓器的占地面積以及分布位置。

3）在選擇變壓器的容量時，要考慮到低壓側的短路電流，如果將某一臺變壓器的容量提高，必然會增加低壓側短路的風險，從而提高設備選擇的難度。所以如果需要用到大容量的變壓器，就必須要做好低壓側的短路電流限制工作，選擇匹配的斷路器。

4）注意變壓器支承車的安裝順序與結構，保證支承車能夠順利運行[4]。

5）變壓器室內通風設計。變壓器通常是安裝在變壓器室內，而變壓器在運行過程中長期有電流通過，會產生熱效應，當電流較大時，熱效應比較明顯，變壓器的工作溫度會有所提高。為了防止變壓器因溫度過高被燒壞，需要為變壓器室設計通風系統，并安裝一定的溫度監(jiān)測裝置。溫度監(jiān)測裝置最好是安裝在不影響設備檢修的位置，而通風裝置則安裝在受總室內或者出線室內。

6）接地網的設計。變壓器的接地位置最好在橫頭兩側。

7）保護CT設備的設計。保護CT設備最好設置在套管與接地點中間。

2.4 低壓部分的設計

2.4.1 低壓計量室的設計

將低壓套管的母線引入低壓計量室，在計量室內以電度表的電壓為參考安裝CT設備，保證電度表的正常運行。

2.4.2 低壓出線的設計

1）低壓出線的測量通常使用三相電流測量方法或者單相電流測量法。

2）低壓出線室的寬度一般為1m左右，每個出線室可以安裝最多兩臺大容量設備或者三臺小容量設備。出線室的深度通常都是0.6m，如果開關電流較大，超過了3200A，那么出線室的深度可適當加深，大約為0.8-1.0m。出線室正面內側為母線室，外側為儀表室。

2.4.3 無功補償設計

箱式變電站的無功補償通常是按照變壓器最大容量的30%進行補償。由于電容器是按三相電流模式制作的，所以每個電容器的容量應小于變壓器最大容量的十分之一。無功補償控制方式通常使用手動/自動控制方式。

3 結束語

10kV箱式變電站對于城市電網建設有重要作用，所以必須要重視起箱式變電站的設計工作，從高壓部分、變壓器以及低壓部分三個方面對設計方案進行分析與討論，從而提高變電站設計方案的科學性，保證變電站的運行質量。

【參考文獻】

[1]胡賢德，吳環(huán)紅，張弘，周浩，戈鎮(zhèn)全，孫可，張全明，潘弘，方淦林，封東良.10kV配電變壓器和箱式變電站升壓改造至20kV電壓等級的研究[J].電力自動化設備，2012，32（12）：118-126.

[2]王燦，羅隆福，陳躍輝，周冠東，李曉芳.一種具有濾波功能的磁集成式10kV箱式變電站[J].電工技術學報，2016，31（10）：222-230.

[3]戴和毅，唐云峰，張樅生.箱式變電站10kV側多功能防竊電控制器的設計[J].華東電力，2011，39（8）：1281-1284.

[4]鞠佳.中壓配電網設計相關問題的討論工程師與制造商伙伴們的觀點[J].電氣應用，2011，30（9）：18-21.

[責任編輯：田吉捷]