10~0.4kV变电所供配电系统初步设计
瑞景花园小区10／0.4KV变电所设计
瑞 景 花 园住 宅 小 区 位 于铜 陵 市 建设 南 路 中段 ， 占地 面积 约 ２ ９亩 。整 个小 区地 势平 坦 ， 建筑 布 置 活 泼 舒展 。 共有 三栋 商住 楼及 一 座 占地 约 １ ４ ０ ０平 方米
的菜 市场 。
本 次设 计 的 负荷 性 质 主要 为 民用照 明 、 电梯 、 泵房 、 消 防设 施 、 应 急 照 明等 ， 可 归 纳 为二 级 和及供 电要 求
主 要结 构类 型 ： 框架结 构 。
（ 一） 建 筑 布 局 及 功 能
ｌ ＃楼 ：１ — ２层 为 商业 网点 ， 每层面积为 ７ ０ ０平
方米 ； ３ — １ ５层 为居 民住 宅 ， 每层 ３户 ， 地
下一 层 为地下 车库 。
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｕ ８ ５ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ — ７ ５ ２ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ７ １ － ０ ４
一
、
概 述
（ ５ ） 主要 电气设 备 的选择及 校 验 ； （ ６ ） 变 电所 防 雷接地 设计 。
（ ３ ） 确定 小 区供 电方案 ； （ ４ ） 计 算 选 择 电气 设 备 及 继 电保 护 所 需 的短 路
参数 ；
施 建设 指导 意见 》 ， 小 区每 户 民用 电按 ８ Ｋ Ｗ 计算 ； 商
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ５ — １ ４
作者 简 介 ： 高
峰（ １ ９ ７ ０ 一 ） ， 女， 安 徽 庐 江人 ， 安 徽 工 业 职 业技 术学 院讲 师 ， 工 程师 ， 中南 大 学 电气 专 业 硕 士 在 读 。
10~0.4kV变电所供配电系统初步设计
10~0.4kV变电所供配电系统初步设计10~0.4kV变电所供配电系统初步设计摘要:从负荷计算、无功补偿、站址选择、主接线选用、短路电流、设备选型、继保配置、防雷接地、照明、配网自动化等方面论述了10kV变电站设计的主要内容和设计程序.关键词: 10kV变电站; 设计; 负荷计算; 无功补偿10kV配电网属中压配电网,它延伸至用电负荷的中心或居民小区内,直接面对工矿企业和居民等广大用户的供电需要,起着承上启下确保用户供电的作用,因此10kV 配电网所处的地位十分重要. 在配电工程中,能否保证系统安全、经济、可靠地运行,工程的设计质量是一个重要条件. 本文就10kV变电站的设计思路进行探讨.1 负荷计算及负荷分级计算负荷是确定供电系统,选择主变容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是整定继电保护的重要数据. 因此,正确进行负荷计算及负荷分类是设计的前题,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段. 此阶段需要的原始资料有: ①供电区域的总平面图; ②供电区域逐年及最终规模的最大负荷、年耗电量、功率因数值及项目投产日期; ③每回出线的名称、负荷值、各负荷的性质及对供电可靠性或其它方面的特殊要求; ④供电部门对电源电压、供电方式、电源路数及继电保护、自动装置等方面的相关意见; ⑤用户对变电站设置方面的数量、容量、位置等的设想及资金准备情况等.计算负荷的方法多种多样,如需用系数法、二项式法、利用系数法等. 目前多数采用需用系数法与二项式法相结合的方法,部分采用利用系数法. 但是由于利用系数法其理论依据是概率论和数理统计,计算结果比较接近实际,因此也适用于各类的负荷,在以后的负荷计算工作中将占主导地位.负荷根据其对供电可靠性的要求可划分为一、二、三级负荷. 对于一级负荷,如医院的手术室等必须有两个独立的电源供电,如同时具备两个条件的发电厂或变电所的不同母线段等,且当两个独立电源中任一电源失去后,另一电源能保证对全部一级负荷的不间断供电. 对于一级负荷中的特别重要负荷,也称保安负荷. 如用于银行主要业务的电子计算机及其外部设备、防盗信号等必须备有应急电源,应由两个独立的电源点供电. 如两个发电厂、一个发电厂和一个地区电网或一个电力系统中的两个区域性变电所等. 独立于正常电源的发电机同样可作为应急电源,实行先断后通. 对于二级负荷一般需有两个独立电源供电,且当任一电源失去后,另一电源能保证对全部或部分的二级负荷供电. 对于三级负荷,通常只需一个电源供电. 在各类负荷中,除了保安负荷外,都不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计.2 无功补偿的确定在电力系统中,存在着广泛的、大量的感性负荷,在系统运行中消耗大量的无功功率,降低了系统的功率因数,增大了线路的电压损失,电能损耗也增高. 因此,国家供用电规则规定:无功电力应就地平衡,用户应在提高用电自然功率的基础上设计和装置无功补偿设备,并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除,防止无功倒送. 目前广泛采用并联电容器作为无功补偿装置,分集中补偿和分散补偿两种. 在确定无功补偿方案时应注意如下问题:2. 1 补偿方式问题目前无功补偿的出发点还放在用户侧,只注意补偿用户的功率因数,而不是立足于降低电力网的损耗. 如为提高某电力负荷的功率因数,增设1台补偿箱,对降损有所帮助,但要实现最有效的降损,可通过计算无功潮流来确定各点的最优补偿量及补偿方式,使有限的资金发挥出最大的效益.2. 2 谐波问题电容器具备一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏,且电容器对谐波有放大作用,因此使系统的谐波干扰更严重. 动态无功补偿的控制容易受谐波干扰的影响,造成控制失灵. 因而在有较大谐波干扰的地方补偿无功,还应考虑添加滤波装置.2. 3 无功倒送问题无功倒送会增加线路及变压器的损耗,加重线路的负担,因此是电力系统所不允许的.2. 4 电容器容量的选择(1) 集中补偿容量( kvar) :QC = P ( ta nψ1 - tanψ2) . P为最大负荷月的平均有功功率, kW; tgψ1为补偿前功率因数的正切值; tgψ2为补偿后功率因数的正切值;(2) 单个电动机随机补偿容量( kvar) :QC = 3 I0Un. Un 为电动机的额定电压, kV; I 0为电动机的空载电流, A.(3) 按配电变压器容量确定补偿容量( kvar) . 在配电变压器低压侧安装电容器时, 应考虑在轻负荷时防止向10kV配电网倒送无功,以取得最大的节能效果. QC = (0.10 ～0. 15) Sn. Sn 为配变容量, kV A.3 变电站位置的确定变电站位置应避开大气污秽、盐雾、与邻近设施有相互影响的地区(如军事设施、通信电台、飞机场等) 、滑坡、滚石、明暗河塘等,靠近负荷中心出线条件好,交通运输方便. 当前,在一些居民区变电站的建设中,有部分居民对实际情况不了解或看到一些报刊杂志上的片面宣传资料,对配电设备的环境影响产生了误解或恐惧心理,引发“要用电,但拒绝供电设备”的矛盾. 根据上海市辐射环境监理所对上海市内不同类型的已投运的100余座10kV变电站历时两年多的实测和调研,结果如下:(1) 具有独立建筑物的10kV变电站: ①变电站产生的电场经过实心墙体的屏蔽,得到有效的衰减,基本无法穿出. 在距铁门、百叶窗等非实心墙体外3～4米处,电场强度已衰减至环境背景值的水平. ②磁感应强度对实心墙体的穿透力较强,其垂直分量大于水平分量,随着空间距离的增长有明显的衰减. ③实际测得的最大电场与磁场强度值远低于我国环境标准所规定的居民区电场与磁场参考限值.(2) 置于大楼内的10kV变电站: ①电磁场在户内所测得的数值相对比户外的数值要高. ②无论户内或户外,实际测得的最大电场与磁场强度值均比我国环境标准所规定的参考限值有较大的裕度.(3) 10kV预装式变电站: ①10kV预装式变电站附近的电场强度与上述具有独立建筑物变电站的情况相当,磁感应强度在总体上偏小. ②电场与磁场实测最大强度值均远低于我国环境标准所规定的参考限值.在《浙江省农村低压电力设施装置标准》中也要求变电站离其它建筑物宜大于5米. 在设计中,还应考虑到变电站的噪声对周围环境的影响,必要时采用控制和降低噪声的措施.4 主变压器选择在10kV变电站中,要选用性能优越、节能低损耗和环保型的变压器. 变压器的台数及容量要根据负荷计算和负荷分级的结果并结合经济运行进行选择. 当有大量的一、二级负荷,或季节负荷变化较大,或集中负荷较大时,宜装设两台及以上的变压器. 当其中任一台变压器断开时,其余变压器应满足一级负荷及大部分二级负荷的用电需要. 定变压器容量时还要综合考虑环境温度、通风散热条件等相关因素. 对冲击性较大的负荷、季节性容量较大的负荷、小区或高层建筑的消防和电梯等需备用电源的负荷等可设专用变压器,此方法既保障了电能的质量及供电的可靠性,又结合了电费电价政策,做到经济运行.为了使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用,并有利于抑制3n次谐波影响,宜选用的变压器接线组别为D, yn11. D, yn11接线的变压器低压侧单相接地短路时的短路电流大,也有利于低压侧单相接地故障的切除. 在改、扩建工程中,为了满足变压器并列运行条件,选用的变压器接线组别与原有的保持一致,短路阻抗百分比接近,容量比不超过1∶3. 如我县某企业,其设备的用电规格与我国不相一致,根据用户的意见,我们将容量为630kV A的主变接线组别定为D, dn,并要求变压器设单独的接地系统,以此满足用户的供电要求. 设在高层建筑内部的变电站,主变采用干式变压器. 设在周围大气环境较差的变电站,应选用密闭型或防腐型变压器. 为了不降低配电运行的电压, 10kV 变电站的主变分接头宜放在10. 5kV上,分接范围油浸变为±5% ,干式变为±2 ×2. 5%.5 电气主接线的选择变电站的主接线对变电站内电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系,是变电站设计中的重要环节. 主接线的形式多种多样,在10kV变电站的设计中常用的有单母接线、单母分段接线、线路—变压器组接线、桥式接线等,每种接线均有各自的优缺点. 通过对几种能满足负荷用电要求的主接线形式在技术、经济上的比较,选择最合理的方案.技术指标包括: ①供电的可靠性与灵活性; ②供电电能质量; ③运行管理、维护检修条件; ④交通运输及施工条件; ⑤分期建设的可能性与灵活性; ⑥可发展性.经济指标包括: ①基建投资费用. ②年运行费.我县西部的甲乙两企业,以前均由长广的6kV线路供电,现都要求改为电网10kV供电. 在甲企业中,由于其预计运行的时间只有3年左右,且周围均为10kV电网供电,经过技术及经济比较,采用了保留原有供电设备,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器来满足用电要求的方案,节省了投资,节约了时间.在乙企业中,其新增设备的额定电压为10kV,在企业周围还有部分采用6kV电压等级供电的负荷,如同样采用甲企业的方法,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器,则该企业有可能成为一个新的6kV电压等级供电点,对用电的管理及电网的运行均产生不利的影响. 经技术及经济比较,向用户列举了10kV供电的诸多优点,动员用户对原有供电设备进行了改造. 此方法对用户、电网和用电管理部门都是一个较理想的选择.6 短路电流计算在供电系统中危害最大的故障是短路,为了正确选择和校验电气设备,须计算短路电流.在10kV变电站的短路电流计算中,一般将三相短路电流作为重点. 为了简化短路电流计算方法,在保证计算精度的情况下,可忽略一些次要因素的影响. 其规定有:(1) 所有电源的电动势相位角相同,电流的频率相同,短路前电力系统的电势和电流是对称的.(2) 认为变压器为理想变压器,变压器的铁芯始终处于不饱和状态,即电抗值不随电流大小发生变化.(3) 输电线路的分布电容略去不计.(4) 每一个电压级均采用平均额定电压,只有电抗器采用加于电抗器端点的实际额定电压.(5) 一般只计发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗.(6) 在简化系统阻抗时,距短路点远的电源与近的电源不能合并.参照以上原则,给出变电站在最大运行方式下的等效电路图,运用同一变化法或个别变化法分别得出:(1)次暂态短路电流( I ”) ,用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量.(2) 三相短路冲击电流( Ish ) ,用来校验电器和母线的动稳定.(3) 三相短路电流稳态有效值( I ∞) ,用来校验电器和载流导体的热稳定.(4) 次暂态三相短路容量( S ”) ,用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值,作为选择限流电抗器的依据.7 设备的选择及校验在进行电气设备选择时,应根据工程的实际情况,在保证安全、可靠的前题下,积极而稳妥地采用新技术,注意节约投资.7. 1 10kV开关柜的选择容量为500kV A及以上的变压器一般均配有10kV开关柜. 10kV 开关柜可分为固定式和手车式开关柜.就绝缘介质而言,目前10kV开关柜的主流产品又可分为SF6气体绝缘和真空绝缘. SF6气体绝缘的开关柜体积小,一般20年内免维护,但价格高,其气体的泄露还会造成环境污染. 真空绝缘的开关柜体积适中,相对同等档次的SF6气体绝缘的开关柜来说价格略低,使用过程中不会造成环境污染,但每二年就需做一次试验,增大了运行维护的工作量. 因此开关柜的选择除按正常工作条件选择和按短路状态校验外,还应考虑开关柜放置的场合和对开关柜性能的要求等条件. 如我县某工程,其预留的10kV变电站位置在地下室,该工程在建筑上并没有考虑变电站的通风问题,且在建筑施工时设置的变电站大门只有2. 05米净高,用电可靠性要求较高. 在这里,选用SF6气体绝缘的开关柜显然违背了《国家电网公司电力安全工作规程》中在SF6电气设备上的工作这一节的相关条款. 但一般的真空开关柜高度均在2. 2米以上,通过对一些开关柜制造厂家的咨询,最后采用了高度为1. 9米的非标型真空开关柜. 7. 2 10kV负荷开关和熔断器组合的选择在10kV变电站的设计中,对主变容量在400kV A及以下的变电站,高配部分通常采用负荷开关加熔丝的组合,其接线简单. 为提高工作效率,笔者综合了各部门对400kV A及以下变电站建设的意见和建议,制作了一套400kV A及以下变电站设计的标准图,取得了良好的效果.在10kV负荷开关和熔断器组合的选择方面, 10kV负荷开关按正常工作条件选择和按短路状态校验. 熔断器的熔体额定电流按Ie = k I1. max进行选择,其中k为可靠系数,当不计电动机自起动时取1. 1～1. 3,考虑电动机自起动时取1. 5～2. 0; I 1. max为电力变压器回路的最大工作电流. 熔管的额定电流≥熔体的额定电流. 选择熔断器时,还应保证前后两级熔断器之间(多见于美式箱变) 、熔断器与电源侧的继电保护之间、熔断器与负荷侧的继电保护之间的动作选择性. 当本段保护范围内发生短路故障时,应在最短的时间内切除故障. 当电网接有其它接地保护时,回路中的最大接地电流与负荷电流之和应小于最小熔断电流.7. 3 0. 4kV开关柜的选择0. 4kV开关柜的主流产品目前有GGD、GCK、GCS等. 按正常工作条件选择,按短路状态校验. 一般对于接线简单、出线回路少的场合采用GGD型. 对于出线多、供电可靠性较高、供电设备较美观的场合采用GCK或GCS型. 无论采用何种柜型,其所配置的开关都应根据负荷的用电要求及用户的资金准备情况加以合理选择,使其具有较高的性价比.7. 4 电力电缆的选择(1) 首先应根据用途、敷设方式和使用条件来选择电力电缆的类型. YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆是目前工程建设中普遍选用的两种电缆. YJV型电缆与VV型电缆相比, YJV型电缆虽然价格略高,但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长的显著优点( YJV型电缆寿命可长达40年, VV型电缆寿命仅为20年) ,因此在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆.(2) 电缆的额定电压UN ≥所在电网的额定电压.(3) 按长期发热允许电流选择电缆的截面. 但当电缆的最大负荷利用小时数T max > 5000h,且长度超过20米时,则应按经济电流密度来选择.(4) 允许电压降的校验. 对供电距离较远、容量较大的电缆线路,应满足:ΔU % = 173 ImaxL ( r cosψ+xsinψ) / U ≤5% , U、L为线路工作电压(线电压)和长度; cosψ为功率因数; r、x 为电缆单位长度的电阻和电抗.(5) 热稳定的校验电缆应满足的条件为:所选电缆截面S ≥Q d /C X 100 (mm2 ). Qd为短路电流的热效应, (A2 S) ; C为热稳定系数. 如我县某企业的供电电源是从紧邻的一座110kV变电所的10kV侧专线接入的,由于该企业的用电负荷不是很大,若按长期发热允许电流选择的电缆截面,或按经济电流密度来选择的电缆截面均在95 mm2以下,但在热稳定校验时,所选电缆截面S ≤Q d /C X 100 (mm2 ) ,电缆截面至少需在120 mm2及以上.8 继电保护的配置当变压器故障时,在保护的配置上一般有两种途径:如选用断路器或开关来开断短路电流,则配以各类的微机保护. 如一次设备选用的是负荷开关,则选用熔断器来保护. 两者比较如下.(1) 断路器或开关具备所有的保护功能与操作功能,价格较昂贵. 负荷开关只能分合额定负荷电流,不能开断短路电流,需配合高遮断容量后备式限流熔断器作为保护元件来开断短路电流,价格较便宜.(2) 在切空载变压器时,断路器或开关会产生截流过电压. 负荷开关则没有此种现象.(3) 对变压器的保护,断路器或开关的全开断时间为继保动作时间、自身动作时间、熄弧时间之和,一般会大于油浸变发生短路故障时要求切除的时间. 限流熔断器具有速断功能,但必须防止熔断器单相熔断时设备的非全相运行,应在熔断器撞击器的作用下让负荷开关脱扣,完成三相电路的开断.(4) 由于高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围在最小熔断电流到最大开断容量之间,且限流熔断器的时间特性曲线为反时限曲线,短路发生后,可在短时内熔断来切除故障,所以可对其后所接设备如CT、电缆等提供保护. 使用断路器或开关则要提高其它设备的热稳定要求. 但就限制线性谐振过电压方面来说,在变压器的高压侧应避免使用熔断器.9 防雷与接地(1) 10kV变电站在建设过程中,可利用钢筋混凝土结构的屋顶,将其钢筋焊接成网并接地来防护直击雷.(2) 在变电站内的高压侧、低压侧及进线段安装避雷器,以防护侵入雷电波、操作过电压及暂时过电压.(3) 10kV变电站中的接地网一般由扁钢及角钢组成,也可利用建筑物钢筋混凝土内的钢筋体作接地网,但各钢筋体之间必须连成电气通路并保证其电气连续性符合要求. 接地电阻值要求不大于4Ω. 变压器、高低压配电装置、墙上的设备预埋件等都需用扁钢等与接地网作可靠焊接进行接地. 发电机的接地系统需另行设置,不得与变电站的接地网连接.(4) 低压配电系统按接地方式的不同可分为三类:即TT、TN和IT 系统. TT方式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称作保护接地系统. TN方式供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统. 在TN方式供电系统中,根据其保护零线是否与工作零线分开又可分为: TN C和TN S方式供电系统. TN C方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,适用于三相负载基本平衡的情况. TN S方式供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开,当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳、PE线电位. TN S 方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统. 此外,在一些由用户提供的图纸中,我们还可看到TN C S方式的供电系统,此系统的前部分是TN C方式供电,系统的后部分出PE线,且与N线不再合并. TN C S供电系统是在TN C系统上的临时变通作法,适用于工业企业. 但当负荷端装设RCD (漏电开关) 、干线末端装有断零保护时也可用于住宅小区的低压供电系统. IT方式供电系统表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地,负载侧电气设备进行接地保护. IT方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好,一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格的连续供电的地方.10 照明10kV变电站内的照明电源从低压开关柜内引出,管线选用BV 500铜芯塑料线穿管后沿墙或顶暗敷,电线的管径按规定配置,所配灯具应具有足够的照度,在安装位置上不应装设在变压器和高、低压配电装置上,应安装在墙上设备的上方或周围,要留有一定的距离来保证人身及设备的安全,同时应避免造成照明死区. 灯具安装高度应高于视平线以避免耀眼,还要避免与电气设备或运行人员的碰撞.11 配网自动化配电自动化是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的管理工作有机地融合在一起,改进供电质量,与用户建立更密切、更负责的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性需要,力求供电经济性最好,企业管理更为有效. 配网自动化以故障自动诊断、故障区域自动隔离、非故障区域自动恢复送电为目的. 目前配电自动化主要考虑的功能有: ①变电站综合自动化; ②馈线自动化; ③负荷管理与控制; ④用户抄表自动化.就国情而言,配网自动化系统目前还处于试点建设阶段,缺乏大规模实现中低压配电网络配电自动化的物质基础,但配网自动化是今后发展的方向. 因此,在进行站内设计时,要结合配网自动化规划,给未来的实施自动化技术改造(包括信息采集、控制、通信等提供接口和空间等方面)留有余地. 在技术上实现配电自动化的前提条件是: ①一次网络规划合理,接线方式简单,具有足够的负荷转移能力; ②变配电设备自身可靠,有一定的容量裕度,并具有遥控和智能功能. 除此之外,还可考虑通过实现配电半自动化方式来提高供电可靠性水平,因为可自动操作的一次开关价格昂贵,而二次设备相对便宜,故实现配电半自动化的具体方法可考虑采用故障自动量测和定位、人工操作开关、隔离故障和转移负荷的方式. 如在目前的设计中,采用了短路故障指示器,能准确、迅速地确定故障区段,站内都备有通信、集抄装置的位置等. 对重要用户多、负荷密度高、线路走廊资源紧张、用户对供电可靠性较为敏感的区域的用户进行设计时,尽可能选用可靠的一次智能化开关. 配网自动化系统因投资大、见效慢,应统一规划,分步实施. 因此,在10kV变电站的设计中,我们要结合配网自动化的进程,及时用先进、科学的方法来完善我们的设计,完善我们的电网.参考文献:[ 1 ] 芮静康. 现代工业与民用供配电设计手册[ S]. 北京:中国水利水电出版社, 2004.[ 2 ] 蓝毓俊,戴继伟. 各类10KV配电站对环境影响的测量与分析[ J ]. 上海电力, 2003, (4).[ 3 ] 吴致尧,何志伟. 10KV配电系统无功补偿的研究进展[ J ]. 电机电器技术, 2004, (5).。
10KV~0.4KV变电站设计
新疆工业高等专科学校电气系课程设计说明书供配电技术专业班级：供用电10-2班学生姓名：***指导教师：何颖老师完成日期： 2012-6-16新疆工业高等专科学校电气系课程设计任务书教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日新疆工业高等专科学校电气系课程设计评定意见设计题目：10/0.4kv变电所设计学生姓名：周景岳专业供用电技术班级供电10-2班评定意见：评定成绩：指导教师（签名）：年月日评定意见参考提纲：1.学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。
2.学生的勤勉态度。
3.设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
摘要变电所是供配电系统的一个重要组成部分，由电器设备和线路按一定的接线方式所构成，他从供配电系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。
变电所供配电设计需要考虑很多方面，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况.利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。
同时进行各种变压器的选择，从而确定变电所的主接线方式，再进行短路电流计算，选择导线，选择变电所高低压电气一次设备等。
本变电所的设计包括了：1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）主接线方案的选择（5）继电保护的整定及防雷设计。
关键词：变电所负荷短路电流继电保护1 变电站设计背景1.1 工厂变配电所的设计1.1.1 电力用户供电系统的分类电力用户供配电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。
按供电容量的不同，电力用户可分为大型（10000kV·A以上）、中型（1000-10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）》。
1.大型电力用户供电系统大型电力用户的用户供电系统，采用的外部电源进线供电电压等级为35kV及以上，一般需要经用户总降压变电所和车间变电所两级变压。
浅论10-0.4kV变电所设计规范及要求
浅论10/0.4kV变电所设计规范及要求摘要:10kv配电所及10/0.4kv变电所设计，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。
要做好变配电所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。
为了做好变配电所的设计，现将本人在设计图纸及校对时发现各种问题中的一部分整理出来，进行简要的分析，与大家相互交流，以便共同提高。
关键词:10kv变电所；设计；规范abstract: 10 kv power distribution and 10/0.4 kv substation design, project construction is a very common and important piece of work, the normative and technical are strong, many aspects related to national mandatory the implementation of the provisions. to do well the change designed to perform both distribution state of the relevant rules and regulations, and to meet the specific requirements of the local power supply departments, can appear otherwise a variety of problems, affects the quality of design and the progress of the projects. in order to do change the design of distribution, now will i in the design drawing and proofreading part of the various problems that sort out, a brief analysis, and everybody mutual communication, so as toraise together.keywords: 10 kv substation; design; standard中图分类号：tm63文献标识码：a文章编号：引言本人主要负责10/0.4kv变电所设计工作，根据《10kv及以下变电所设计规范》总则要求。
某小区10kV到0.4kV的变电站方案设计
《电力电子与供配电系统课程设计》任务书某小区10/0.4KV降压变电站方案设计摘要：本设计为5栋级的住宅小区设计小区变电站,根据本小区的电源需求及本小区用电负荷的实际情况，并适当考虑到小区负荷的扩展可能性,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求,综合所学知识和所查文献，尽可能符合实际情况，确定变电所的位置与型式、主变压器的台数与容量,变电所主接线方案及高低压设备与进出线、确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，防雷和接地的初步设计。
关键词：小区变电站；负荷计算；变压器的选择；高低压设备的选择Abstract：This design for the 5 level of residential district design plot substation, according to the plot of the actual situation of power demand and electricity load for this area, and due consideration to the expansion of the residential load possibility, according to the safe and reliable, advanced technology, reasonable economy, comprehensive knowledge and the literature, as far as possible in line with the actual situation, determine the location and type of substation, the main transformer sets with capacity of outlet and inlet line of main wiring scheme and high and low voltage substation equipment and, determine the secondary loop solutions, choose the whole set relay protection devices, lightning protection and grounding of the preliminary design.Keywords：Residential substation. Load calculation Transformer selection.目录第一章设计任务分析与设计方案 (4)1.1 设计任务分析 (4)1.2 设计方案 (5)第二章功率计算及无功功率补偿 (6)2.1 负荷计算 (6)2.1.1 负荷计算的目的和方法 (6)2.1.2 住宅小区的负荷计算 (7)2.2 无功功率补偿 (8)2.2.1 无功功率补偿的方法 (8)2.2.2 无功功率补偿的计算 (9)第三章变压器台数、型号和容量选择 (11)3.1 变压器类型选择 (11)3.2变压器容量和台数选择 (12)3.3 无功补偿后校验功率因数 (12)第四章变电站的形式和主接线方案选择 (14)4.1 变电站的形式 (14)4.2 主接线方案 (14)4.2.1 主接线方案的形式 (14)4.2.2 主接线方案的选择 (17)第五章短路电流计算 (18)5.1 短路电流产生的原因、危害和计算方法 (18)5.1.1 短路电流的危害 (18)5.1.2 短路电流的计算方法 (18)5.2 短路电流计算 (19)第六章主要设备的选择 (22)6.1 电缆选择 (22)6.1.1 电缆类型选择 (22)6.1.2 电缆截面积的选择 (22)6.1.3 电缆的校验 (23)6.2 高低压设备的选择 (23)6.2.1 设备选取的原则 (23)6.2.2 高压设备的选择 (24)6.2.3 低压设备的选择 (25)第七章继电保护 (27)7.1 继电保护的意义及设置原则 (27)7.2 变压器的继电保护 (27)7.2.1 继电保护的原理 (27)7.2.2 过电流保护及速断保护的计算 (28)第八章防雷保护和接地装置 (30)8.1 变电所防雷保护的设计 (30)8.2 变电所接地保护的设计 (30)总结 (31)参考文献 (32)附录 (33)第一章设计任务分析与设计方案1.1 设计任务分析本次设计为一个10/0.4kV的降压变电站，给住宅小区的住宅楼以及附属配套设施提供优质可靠的电能，其中公寓用电：8kW/户，220V；电梯：11kW/台，380V，配套设施的用电负荷统计为100kW，功率因素为0.75，供电局要求变压器高压侧的功率因素不小于0.85。
某长隧道变电所10kV、0.4kVCAD主接线图
某企业10kV~0.4 kV变电所设计
10_0.4kV供配电系统的设计及应用
10/0.4kV供配电系统的设计及应用发布时间：2022-08-17T07:33:57.475Z 来源：《科学与技术》2022年第4月第7期作者：田大山[导读] 现阶段，电力业呈良好发展态势，10/0.4kV供配电项目工程逐渐增多，只有全面把握好设计应用各项要点田大山广东昊阳电力建设有限公司广东东莞 523000 [摘要]现阶段，电力业呈良好发展态势，10/0.4kV供配电项目工程逐渐增多，只有全面把握好设计应用各项要点，才可确保后期更好地开展此类项目的设计建设活动，为10/0.4kV供配电系统更好地开展设计及其应用工作提供可靠性保障。
故本文主要探讨10/0.4kV供配电的系统设计与其应用，仅供参考。
[关键词]供配电；10/0.4kV；系统设计；应用；前言：伴随现代电力业持续稳健发展，对10/0.4kV的供配电整个系统设计及其应用提出更高要求，若想确保整个系统实现稳定可靠地运行，全面把握10/0.4kV供配电的系统设计与其应用各项要求、要点等较为必要。
1、设计要求10/0.4kV供配电的系统设计前期，需科学合理化地设计供配电整条线路，以现行设计准则及标准充分发挥为基础，尽最大可能地将设计质量提升，如下为10/0.4kV供配电的系统设计相关要求：一是，10/0.4kV供配电的系统设计操作前期，应当结合上级电源相关设计要求及今后发展规划等，实施全面且深入地调查研究，确保后期供配电各项工作均可充分满足上级电源实际需求。
结合系统总体设计要求，将最适宜上级电源确定下来，有效结合两者优势，便于充分满足10/0.4kV的供配电实际运行及利用需求[1]；二是，务必着重考虑到10/0.4kV供配电系统容量对实际工作产生影响情况。
目前容量设计期间，设计者通常缺少前瞻性设计思维，后续供配电运行期间，极易有供电量不够情况出现。
那么，为防止此类问题产生，开展10/0.4kV供配电的系统设计及其应用工作期间，就务必全面调查分析用户们的用电需求，容量的发展空间可适当预留好，如此可确保电力事业后期发展过程可充分满足改造优化及相关调整需求；三是，着重考虑到10/0.4kV供配电整个线路设置层面影响，以用户实际用电需求为基础，科学合理地实施线路设计，确保变电所的电能调控作用可得到更好地发挥。
10kV供配电系统设计
10kV供配电系统设计摘要随着人们的居住条件的不断改善，人们对小区电力供应的要求越来越高，特别是供电的可靠性和持续性。
这就要求在进行供配电系统设计时要结合该小区的规模和规模标准来设计，要既能满足小区的用电负荷，又能保证小区的供电安全及供电可靠性。
本次设计课题内容为某小区10KV供配电系统设计。
论文的主体结构为：首先论述了课题的意义和设计概况，主要包含此小区供配电系统的设计理论。
设计前期根据民用住宅建筑物的负荷计算准则来进行负荷计算，运用了三种负荷计算方法对各类别的用电负荷进行计算和统计，经过分析选择低压集中无功补偿方式，采用并联电容器，使功率因数由0.85提高到0.932，大大降低了设备运行的损耗；再采用标幺值法对短路电流进行运算，选择主要电气设备的型号和参数，灵活将电器设备的原理进行理解及运用，根据数据表，选择了合适的电缆型号和截面。
后期则从防直击雷和接地系统的角度，对建筑物进行防雷保护的设计，及图纸的绘制。
关键词：供配电系统；短路计算；无功补偿ABSTRACTWith the continuous improvement of people's living conditions, people's demand for residential power supply is increasingly high, especially the reliability and continuity of power supply. This requires the design of power supply and distribution system to combine the size and scale of the district standards to design, to both meet the district's electricity load, but also to ensure that the district's power supply security and reliability.This design topic for the residential area 10KV power supply and distribution design. The main structure of the thesis is as follows: firstly, the significance and the design of the project are discussed, including the design theory of the power supply and distribution system. Preliminary design according to the load of residential buildings calculation criterion for load calculation, using three kinds of calculation methods of all kinds of used electricity load calculation and statistics, and selection of shunt capacitor of low voltage reactive power compensation, the power factor increased from 0.85 to 0.932, greatly reduces the loss of equipment operation; by p.u. method of short-circuit current calculation, for power transformer selection and electrical equipment models and the parameters identified, flexible understanding and application of the principle of electrical equipment, according to the data table, select the appropriate cable type, and the cross section. From the late directlightning protection and grounding system point of view, design of lightning protection of buildings, drawing and drawing.Key words ：power supply and distribution system；short circuit calculation；reactive power compensation目录1 前言 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 设计概况 (1)1.3 设计范围 (1)1.4 设计原则及标准 (1)1.5 设计思路 (2)2 住宅小区的负荷计算 (3)2.1 负荷的分类 (3)2.3 负荷计算准则 (3)2.3 电气负荷计算 (4)2.3.1 计算的主要方法 (4)2.3.2 其它负荷计算方法 (5)2.3.3 详细负荷计算 (6)2.4 系统负荷计算的统计结果 (10)3 无功功率补偿及其计算 (13)3.1 无功补偿的必要 (13)3.2 无功补偿装置的选择 (13)1 前言1.1 课题意义住宅小区是城市居住区公共空间的重心，小区供配电规划是小区电力网配置的依据和基础。
机械厂新建10／0.4kV变电所主电路设计任务书
渤海石油职业学院毕业设计任务书
设计题目机械厂新建10／0.4kV变电所主电路设计
学生姓名系别机电系专业电气自动化班级2009级
指导教师姓名袁勇职称讲师课题来源工厂任务书下达时间2011.1
1、毕业设计主要内容
（1）车间负荷的计算及无功补偿容量的计算
（2）变压器台数、容量及类型的选择
（3）短路电流计算
（4）变电所主接线方案的确定
（5）变电所一次设备的选择和校验
（6）变电所进出线的选择和校验
（7）防雷与接地装置的选择
2、毕业设计的主要技术指标
（1）工厂供电电源情况
本厂由一条10kV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的导线牌号为LGJ－120，导线为等边三角形排列，干线所装断路器的断流容量为500MVA，要求工厂最大负荷时的功率因数不低于0.9。
（2）工厂负荷情况
本工厂多数为两班制，年最大负荷利用小时为3500小时，日最大负荷持续时间为5h，该厂负荷除了电镀车间为二级负荷外，其余为三级负荷。
动力设备均为三相额定电压为380V，电器照明及家用电器均为220V，如下表所示。
3、毕业设计基本要求
（1）编写设计说明书及主要设备材料清单
（2）绘制系统图、平面布线图及其它图纸
4、应收集的文献资料
《工厂供电》、《电工手册》、《供配电系统设计规范》、《低压配电系统设计规范》、《10kV及以下变电所设计规范》、《机械工厂电力设计规范》、《工业企业供电》。
办公基地10／0.4kV变电所规划布局设计分析
多两 座 ， 中设 置 、 中化 管理 ， 样 既 可 以减 少 集 集 这
日常 电气 监 控 、 管理 、 护 人员 的数 量 ， 维 又可 以节
０ 引 言
新 疆油 田公 司办公 基地位 于克拉 玛依 主城 区
南部新 行 政 区 ， 建筑 面积 约 ｌ 总 ５万 ｍ 。基 地 内
１ １／ ． Ｖ 变配 电所 设 计 原 则 ０ ０４ｋ
在确 定 油 田公 司 基 地 变 电所 规划 方 案 布 局 时， 先就 变 电所 设计 规 范及 设计 原 理 进 行详 细 的
解释 及探 讨 。 １ １ 变 电所主变 压 器台数 的选择 ．
建 筑 主要为 办公 及综 合 类 建筑 单 体 ， 个 基 地 建 整 设 周 期规 划 为 ５—７年 。为 了统 筹 安 排 、 理 布 合
局 、 调发 展 ， 高资 金 的 利用 效率 ， 协 提 防止 重 复建
（ ）根据 负荷性 质 。当变 电所 有 大量一级 和 １
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｓ ｕｂｓａｔｏ ｌｙｏ ； ｌ ｄ ａ ｔ ｉ ｎ ａ ｕｔ ｏａ ｇｒ ｄｅ； ｅ ｕｉ ｅ ｔ ｃ ｐａ ｉｙ； ｌ ｄ ａｃ ｌ ｉ ｎ； ｐｏ ｅ ｓｒｂｕｔｏ ｑ ｐｍ ｎ ａ ｃ ｔ ｏａ ｃ ｌｕ ａｔｏ ｗ ｒ ｄｉｔ ｉ ｉ ｎ ｓ ｔ ｍ ； ｅ ｒ ｙ ｓ ｖｉ ｙｓｅ ｎｅ ｇ ａ ｎｇ
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工程设计 ・
低压 电器 ｆｏ７ Ｏ ２ ｏ №２ ） 现代建筑电气篇
办公 基 地 １ ／ ． Ｖ ０ ０ ４ｋ 变 电所 规 划 布 局 设 计 分 析
曹 学 林
10kv0.4kv降压变电所设计说明
摘要为保障工业生产安全进行，保证电能合理分配、输送，灵活改变运行方式。
特进行本次设计。
本设计主要阐述了对机械厂总降压变电所的电气设计方案。
在设计中进行了对工厂负荷的统计计算；变电所位置与型式的选择；变电所主变压器与主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择校验；变电所进出线与邻近单位联络线的选择；降压变电所防雷与接地装置的设计等。
AbstractTo protect the safety of industrial production, to ensure reasonable distribution of electric energy, transmission, flexible operation mode changes. Special for this design.Elaborated on the design of the main mechanical plant a total step-down substation electrical design. Carried out in the design of the statistical calculation of the load on the plant; substation location and type of choice; substation main transformer and main line scheme of choice; short-circuit current calculation; substation equipment selection of a check; substation into the outlet and adjacent units of the contact line of choice; step-down substation lightning protection and grounding equipment design.关键词工厂供电，变电所，无功功率补偿，变压器，短路电流计算，一次设备，避雷器KeywordsPower plants,substations,reactive pover compensation,transformer,short circuit current calculation,a device,surge arresters.前言众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。
浅析10KV变0.4KV供配电系统主接线设计
浅析10KV变0.4KV供配电系统主接线设计发表时间：2020-12-02T15:19:17.713Z 来源：《中国电业》2020年20期作者：何强[导读] 供配电系统的主接线是连接变电站电气设备之间，以及供电线路之间的电路何强云南省畜牧兽医科学院云南昆明 650224摘要：供配电系统的主接线是连接变电站电气设备之间，以及供电线路之间的电路，以满足额定功率的要求，是供配电系统的重要组成部分，也是保证变电站正常运行的关键，其与变电站的空间布局、电气设备的选型、配电装置的设计等，都有着直接的关系。
所以，10/0.4KV供配电系统主接线的设计十分重要，通过主接线的设计，保证变电站安全、可靠、经济的运行，提供高质量的供电服务，满足日常用电所需。
关键词：供配电系统；供配电系统主接线；主接线设计变电站是一定区域内供电的核心，其运行质量直接关系到用户用电安全和用电获得感，由于生活质量不断提高，生活中应用的电器设备不断增多，所以对变电站的供电质量有了较高的要求，变电站10/0.4KV供配电系统主接线的设计，与供电质量有着直接的关系。
本文通过对主接线设计的探讨，为主接线设置了保护措施，其中一条线路出现故障，都会启动备用的安全措施，从而提高了整个供配电系统的可靠性。
1．供配电系统主接线设计举例某变电站电压等级为10kV，其中还设置了中压和低压变电站，中压变电站供电范围是转接站、站外系统、居民区，低压变电用于站内的基础设施供电，包括变电站的供水系统、电脑、电气设备以及黑启动等设备的供电。
转接站与变电站之间架设电线，两个站的接线方式相同，本文主要以低压变电站为例，对10KV/0.4KV供配电系统主接线设计进行实例分析。
变电站的电源来自电力公司的电网，经过变电站的10/0.4KV变压器后，输送到低压柜，供配电系统分为三段，分别是正常Ⅰ段、正常Ⅱ段、应急段，Ⅰ段、Ⅱ段使用单母线分段接线，两进线与母线使用手动或者是自动的接线方式，被称为备自投模式，手动接线方式，可实现两进线并行，但是时间有限；自动模式的接线，可实现两段母线的分列运行，所以某一线路出现问题，备自投会自动切断故障进线开关，接着闭合母线开关，由运行正常的线路进行供电，故障排除后，手动闭合切断的开关。
完整word版,10 0.4kv变电所设计
供配电课程设计设计题目：某纺织厂10kV/0.4kV变电所设计姓名：班级：学号：指导教师：成绩评定：2018年01月19日目录1. 设计题目 (1)1.1 原始资料 (1)1.1.1 设计环境及基础资料 (1)1.1.2 设计内容 (2)2. 功率计算及无功功率补偿 (2)2.1 功率计算 (2)2.2 无功功率补偿 (4)2.2.1 无功补偿的意义 (4)2.2.2 无功补偿的基本要求 (4)2.2.3 无功功率平衡与补偿 (4)3. 变压器的选择 (5)3.1 变压器台数的选择 (5)3.2 变压器容量的选择 (6)3.3 变压器类型的选择 (6)4. 电气主接线设计 (6)4.1 电气主接线的基本要求 (6)4.2电气主接线的基本形式 (6)4.3电气主接线方案 (7)4.3.1 电气主接线方案的比较 (7)4.3.2 电气主接线方案的确定 (7)5. 短路电流计算 (7)5.1 短路电流计算的目的 (7)5.2 短路计算的假设条件 (7)5.3 短路点的确定 (8)5.4 短路电流计算 (8)6. 选择主要电气设备 (11)7. 继电保护的配置 (13)1 设计题目：某纺织厂10kV/0.4kV变电所设计1.1原始资料1.1.1设计环境及基础资料（1）某纺织厂因生产规模扩建和提高供电可靠性的需要，拟新建一厂区，为此拟新建10/0.4KV降压变电所一座。
有关负荷资料见附表1，新厂区总平面布置图见附图。
（2）从电业部门某110/10KV变电所，变电所母线出线短路容量为350MVA，用10KV双回架空线路向本厂配电，该变电所在厂南侧0.5公里。
（3）功率因数应在0.9以上(10KV)。
织布车间仓库纺纱车间动力车间变电所自来水车间机修车间生活区图1 纺织厂平面图1.1.2 设计内容（1）负荷计算及无功功率补偿 。
（2）选择变电所主变台数、容量及型式。
（3）设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个最佳方案。
10_0.4KV供配电系统的设计及应用研究
10/0.4KV供配电系统的设计及应用研究发布时间：2022-08-17T07:48:42.178Z 来源：《科学与技术》2022年第4月第7期作者：王伟[导读] 电力产业是国民经济的支柱性产业，电力供应稳定、电网质量过关才有利于保证人民群众的基本生活王伟广东京锋建设工程有限公司广东东莞 523000摘要：电力产业是国民经济的支柱性产业，电力供应稳定、电网质量过关才有利于保证人民群众的基本生活，而且可以为经济建设贡献力量。
10/0.4kv供配电系统则是影响电网质量的关键系统，也是保证供电稳定的关键要素。
本文分析了供配电系统存在的问题，并且阐述了供配电系统的设计原则以及应用举措，希望可以为电力行业的发展提供借鉴和参考。
关键词：供配电；系统；设计；应用供配电系统的工作是影响电网质量和电力系统稳定的关键环节，而该项工作的施工工艺精密、工程量也较大，这就需要相关建设团队提高对配电房配电系统工作的重视程度，还要严控各个施工环节、提高施工人员的技术水平，从而保证各个安装环节相辅相成、正常运行，这样不仅可以保证配电系统的设计工作符合基本的工作要求，也可以保证电网的正常运行，这也为我国电气领域的持续健康发展贡献了力量。
一、供配电系统设计中存在的问题1.1 违反供配电设计有关标准规范在供配电设计的工作中，施工团队如果违反供配电设计的有关标准和规范，将会影响供配电设计的水平和质量。
首先，因为各个区域的基础设施建设情况以及自然环境不同，供配电系统在运行的过程中也有不同的要求，因为熔断器的容量有基本的要求，如果供配电系统的电阻值忽高忽低，电缆敷设的情况会出现不规律的变化，这样不仅违背供配电系统运行的客观规律，更会影响电力系统运行的稳定性。
施工团队在进行供配电系统设计时需要遵循行业规范，始终坚持科学发展观并依据客观情况进行施工将会取得良好的施工成果。
1.2 电气设备、电器元件、材料的选用问题在开展供配电系统的设计工作时，施工团队一定要加强对电气设备、电器元件以及材料选用工作的重视程度，高质量的施工设备和材料是保证设计工作开展以及电力系统稳定运行的基础，但是部分施工团队往往只是关注工程施工的速度却忽视了设备选用工作对于自身发展的重要性。
某湖畔10KV(0.4KV)临时配电工程电气设计图
某湖畔10KV（0.4KV）临时配电工程电气设计图设计说明一、工程慨况：1、本工程为**湖畔10/0.4KV临时配电工程。
2、工程高压在10KV**线**支线***临时电源工程新增1#杆搭火，新建10KV架空线路0.42km，在新建线路1#杆安装隔离刀闸、避雷器、断路器及高压组合计量箱各1套。
3、在配电室内安装高压负荷开关1台，干式变压器1台，低压配电屏3面。
二、设计依据：1、本设计根据业主设计委托；2、依据现行规范进行设计:《20KV及以下配电所设计规范》（GB 50053-2013）《低压配电设计规范》（GB50054-2011）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）《配电系统设计规范》（GB50052-2009）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T 50065-2011）。
三、设计范围：1、10KV搭火点至低压配电室，不含低压配电屏出线；2、本设计提供电力系统一次接线图，成套厂家具体结合国家规范进行生产，并提供二次接线图纸。
四、计量：1、在10KV搭火点安装高压计量装置一套，低压侧低压配电屏安装低压计量一套。
2、10KV高压计量装置配置：高计量组合式互感器采用三相三元件,CT:配置50/5,准确等级0.2S级，PT:10000/100，准确等级0.5级;电表选用电子三相远程载波费控智能电表五、主要设备材料选型：1、架空导线选用钢芯铝绞绝缘导线JKLGYJ-50，刀闸采用GW9-10/400A，断路器采用ZW32-12F/630A看门狗型断路器，具备接地快速断开，电流速断保护功能，变压器采用干式SCB11-800，10/0.4KV，接线组别采用D.YN11方式，低压屏采用GGD型低压配电屏，引入电缆采用YJV22 8.7/15KV-3X50电缆，高压负荷开关采用FN3型负荷开关熔断器配置60A，六、无功补偿：在变压器配电柜380/220V母线侧采用集中电容补偿，低压侧功率因数自动补偿至0.95。
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10~0.4kV变电所供配电系统初步设计摘要:从负荷计算、无功补偿、站址选择、主接线选用、短路电流、设备选型、继保配置、防雷接地、照明、配网自动化等方面论述了10kV变电站设计的主要内容和设计程序.关键词: 10kV变电站; 设计; 负荷计算; 无功补偿10kV配电网属中压配电网,它延伸至用电负荷的中心或居民小区内,直接面对工矿企业和居民等广大用户的供电需要,起着承上启下确保用户供电的作用,因此10kV配电网所处的地位十分重要. 在配电工程中,能否保证系统安全、经济、可靠地运行,工程的设计质量是一个重要条件. 本文就10kV变电站的设计思路进行探讨.1 负荷计算及负荷分级计算负荷是确定供电系统,选择主变容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是整定继电保护的重要数据. 因此,正确进行负荷计算及负荷分类是设计的前题,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段. 此阶段需要的原始资料有: ①供电区域的总平面图; ②供电区域逐年及最终规模的最大负荷、年耗电量、功率因数值及项目投产日期; ③每回出线的名称、负荷值、各负荷的性质及对供电可靠性或其它方面的特殊要求; ④供电部门对电源电压、供电方式、电源路数及继电保护、自动装置等方面的相关意见; ⑤用户对变电站设置方面的数量、容量、位置等的设想及资金准备情况等.计算负荷的方法多种多样,如需用系数法、二项式法、利用系数法等. 目前多数采用需用系数法与二项式法相结合的方法,部分采用利用系数法. 但是由于利用系数法其理论依据是概率论和数理统计,计算结果比较接近实际,因此也适用于各类的负荷,在以后的负荷计算工作中将占主导地位.负荷根据其对供电可靠性的要求可划分为一、二、三级负荷. 对于一级负荷,如医院的手术室等必须有两个独立的电源供电,如同时具备两个条件的发电厂或变电所的不同母线段等,且当两个独立电源中任一电源失去后,另一电源能保证对全部一级负荷的不间断供电. 对于一级负荷中的特别重要负荷,也称保安负荷. 如用于银行主要业务的电子计算机及其外部设备、防盗信号等必须备有应急电源,应由两个独立的电源点供电. 如两个发电厂、一个发电厂和一个地区电网或一个电力系统中的两个区域性变电所等. 独立于正常电源的发电机同样可作为应急电源,实行先断后通. 对于二级负荷一般需有两个独立电源供电,且当任一电源失去后,另一电源能保证对全部或部分的二级负荷供电. 对于三级负荷,通常只需一个电源供电. 在各类负荷中,除了保安负荷外,都不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计.2 无功补偿的确定在电力系统中,存在着广泛的、大量的感性负荷,在系统运行中消耗大量的无功功率,降低了系统的功率因数,增大了线路的电压损失,电能损耗也增高. 因此,国家供用电规则规定:无功电力应就地平衡,用户应在提高用电自然功率的基础上设计和装置无功补偿设备,并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除,防止无功倒送. 目前广泛采用并联电容器作为无功补偿装置,分集中补偿和分散补偿两种. 在确定无功补偿方案时应注意如下问题:2. 1 补偿方式问题目前无功补偿的出发点还放在用户侧,只注意补偿用户的功率因数,而不是立足于降低电力网的损耗. 如为提高某电力负荷的功率因数,增设1台补偿箱,对降损有所帮助,但要实现最有效的降损,可通过计算无功潮流来确定各点的最优补偿量及补偿方式,使有限的资金发挥出最大的效益.2. 2 谐波问题电容器具备一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏,且电容器对谐波有放大作用,因此使系统的谐波干扰更严重. 动态无功补偿的控制容易受谐波干扰的影响,造成控制失灵. 因而在有较大谐波干扰的地方补偿无功,还应考虑添加滤波装置.2. 3 无功倒送问题无功倒送会增加线路及变压器的损耗,加重线路的负担,因此是电力系统所不允许的.2. 4 电容器容量的选择(1) 集中补偿容量( kvar) :QC = P ( tanψ1 - tanψ2) . P为最大负荷月的平均有功功率, kW; tgψ1为补偿前功率因数的正切值; tgψ2为补偿后功率因数的正切值;(2) 单个电动机随机补偿容量( kvar) :QC = 3 I0Un. Un 为电动机的额定电压, kV; I 0为电动机的空载电流, A.(3) 按配电变压器容量确定补偿容量( kvar) . 在配电变压器低压侧安装电容器时, 应考虑在轻负荷时防止向10kV配电网倒送无功,以取得最大的节能效果. QC = (0. 10 ～0. 15) Sn. Sn 为配变容量, kV A.3 变电站位置的确定变电站位置应避开大气污秽、盐雾、与邻近设施有相互影响的地区(如军事设施、通信电台、飞机场等) 、滑坡、滚石、明暗河塘等,靠近负荷中心出线条件好,交通运输方便. 当前,在一些居民区变电站的建设中,有部分居民对实际情况不了解或看到一些报刊杂志上的片面宣传资料,对配电设备的环境影响产生了误解或恐惧心理,引发“要用电,但拒绝供电设备”的矛盾. 根据上海市辐射环境监理所对上海市内不同类型的已投运的100余座10kV变电站历时两年多的实测和调研,结果如下:(1) 具有独立建筑物的10kV变电站: ①变电站产生的电场经过实心墙体的屏蔽,得到有效的衰减,基本无法穿出. 在距铁门、百叶窗等非实心墙体外3～4米处,电场强度已衰减至环境背景值的水平. ②磁感应强度对实心墙体的穿透力较强,其垂直分量大于水平分量,随着空间距离的增长有明显的衰减. ③实际测得的最大电场与磁场强度值远低于我国环境标准所规定的居民区电场与磁场参考限值.(2) 置于大楼内的10kV变电站: ①电磁场在户内所测得的数值相对比户外的数值要高. ②无论户内或户外,实际测得的最大电场与磁场强度值均比我国环境标准所规定的参考限值有较大的裕度.(3) 10kV预装式变电站: ①10kV预装式变电站附近的电场强度与上述具有独立建筑物变电站的情况相当,磁感应强度在总体上偏小. ②电场与磁场实测最大强度值均远低于我国环境标准所规定的参考限值.在《浙江省农村低压电力设施装置标准》中也要求变电站离其它建筑物宜大于5米. 在设计中,还应考虑到变电站的噪声对周围环境的影响,必要时采用控制和降低噪声的措施.4 主变压器选择在10kV变电站中,要选用性能优越、节能低损耗和环保型的变压器. 变压器的台数及容量要根据负荷计算和负荷分级的结果并结合经济运行进行选择. 当有大量的一、二级负荷,或季节负荷变化较大,或集中负荷较大时,宜装设两台及以上的变压器. 当其中任一台变压器断开时,其余变压器应满足一级负荷及大部分二级负荷的用电需要. 定变压器容量时还要综合考虑环境温度、通风散热条件等相关因素. 对冲击性较大的负荷、季节性容量较大的负荷、小区或高层建筑的消防和电梯等需备用电源的负荷等可设专用变压器,此方法既保障了电能的质量及供电的可靠性,又结合了电费电价政策,做到经济运行.为了使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用,并有利于抑制3n次谐波影响,宜选用的变压器接线组别为D, yn11. D, yn11接线的变压器低压侧单相接地短路时的短路电流大,也有利于低压侧单相接地故障的切除. 在改、扩建工程中,为了满足变压器并列运行条件,选用的变压器接线组别与原有的保持一致,短路阻抗百分比接近,容量比不超过1∶3. 如我县某企业,其设备的用电规格与我国不相一致,根据用户的意见,我们将容量为630kV A的主变接线组别定为D, dn,并要求变压器设单独的接地系统,以此满足用户的供电要求. 设在高层建筑内部的变电站,主变采用干式变压器. 设在周围大气环境较差的变电站,应选用密闭型或防腐型变压器. 为了不降低配电运行的电压, 10kV变电站的主变分接头宜放在10. 5kV上,分接范围油浸变为±5% ,干式变为±2 ×2. 5%.5 电气主接线的选择变电站的主接线对变电站内电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系,是变电站设计中的重要环节. 主接线的形式多种多样,在10kV变电站的设计中常用的有单母接线、单母分段接线、线路—变压器组接线、桥式接线等,每种接线均有各自的优缺点. 通过对几种能满足负荷用电要求的主接线形式在技术、经济上的比较,选择最合理的方案.技术指标包括: ①供电的可靠性与灵活性; ②供电电能质量; ③运行管理、维护检修条件; ④交通运输及施工条件; ⑤分期建设的可能性与灵活性; ⑥可发展性.经济指标包括: ①基建投资费用. ②年运行费.我县西部的甲乙两企业,以前均由长广的6kV线路供电,现都要求改为电网10kV供电. 在甲企业中,由于其预计运行的时间只有3年左右,且周围均为10kV电网供电,经过技术及经济比较,采用了保留原有供电设备,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器来满足用电要求的方案,节省了投资,节约了时间.在乙企业中,其新增设备的额定电压为10kV,在企业周围还有部分采用6kV电压等级供电的负荷,如同样采用甲企业的方法,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器,则该企业有可能成为一个新的6kV电压等级供电点,对用电的管理及电网的运行均产生不利的影响. 经技术及经济比较,向用户列举了10kV供电的诸多优点,动员用户对原有供电设备进行了改造. 此方法对用户、电网和用电管理部门都是一个较理想的选择.6 短路电流计算在供电系统中危害最大的故障是短路,为了正确选择和校验电气设备,须计算短路电流.在10kV变电站的短路电流计算中,一般将三相短路电流作为重点. 为了简化短路电流计算方法,在保证计算精度的情况下,可忽略一些次要因素的影响. 其规定有:(1) 所有电源的电动势相位角相同,电流的频率相同,短路前电力系统的电势和电流是对称的.(2) 认为变压器为理想变压器,变压器的铁芯始终处于不饱和状态,即电抗值不随电流大小发生变化.(3) 输电线路的分布电容略去不计.(4) 每一个电压级均采用平均额定电压,只有电抗器采用加于电抗器端点的实际额定电压.(5) 一般只计发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗.(6) 在简化系统阻抗时,距短路点远的电源与近的电源不能合并.参照以上原则,给出变电站在最大运行方式下的等效电路图,运用同一变化法或个别变化法分别得出:(1)次暂态短路电流( I ”) ,用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量.(2) 三相短路冲击电流( Ish ) ,用来校验电器和母线的动稳定.(3) 三相短路电流稳态有效值( I ∞) ,用来校验电器和载流导体的热稳定.(4) 次暂态三相短路容量( S ”) ,用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值,作为选择限流电抗器的依据.7 设备的选择及校验在进行电气设备选择时,应根据工程的实际情况,在保证安全、可靠的前题下,积极而稳妥地采用新技术,注意节约投资.7. 1 10kV开关柜的选择容量为500kV A及以上的变压器一般均配有10kV开关柜. 10kV开关柜可分为固定式和手车式开关柜.就绝缘介质而言,目前10kV开关柜的主流产品又可分为SF6气体绝缘和真空绝缘. SF6气体绝缘的开关柜体积小,一般20年内免维护,但价格高,其气体的泄露还会造成环境污染. 真空绝缘的开关柜体积适中,相对同等档次的SF6气体绝缘的开关柜来说价格略低,使用过程中不会造成环境污染,但每二年就需做一次试验,增大了运行维护的工作量. 因此开关柜的选择除按正常工作条件选择和按短路状态校验外,还应考虑开关柜放置的场合和对开关柜性能的要求等条件. 如我县某工程,其预留的10kV变电站位置在地下室,该工程在建筑上并没有考虑变电站的通风问题,且在建筑施工时设置的变电站大门只有2. 05米净高,用电可靠性要求较高. 在这里,选用SF6气体绝缘的开关柜显然违背了《国家电网公司电力安全工作规程》中在SF6电气设备上的工作这一节的相关条款. 但一般的真空开关柜高度均在2. 2米以上,通过对一些开关柜制造厂家的咨询,最后采用了高度为1. 9米的非标型真空开关柜. 7. 2 10kV负荷开关和熔断器组合的选择在10kV变电站的设计中,对主变容量在400kV A及以下的变电站,高配部分通常采用负荷开关加熔丝的组合,其接线简单. 为提高工作效率,笔者综合了各部门对400kV A及以下变电站建设的意见和建议,制作了一套400kV A及以下变电站设计的标准图,取得了良好的效果.在10kV负荷开关和熔断器组合的选择方面, 10kV负荷开关按正常工作条件选择和按短路状态校验. 熔断器的熔体额定电流按Ie = k I1. max进行选择,其中k为可靠系数,当不计电动机自起动时取1. 1～1. 3,考虑电动机自起动时取1. 5～2. 0; I 1. max为电力变压器回路的最大工作电流. 熔管的额定电流≥熔体的额定电流. 选择熔断器时,还应保证前后两级熔断器之间(多见于美式箱变) 、熔断器与电源侧的继电保护之间、熔断器与负荷侧的继电保护之间的动作选择性. 当本段保护范围内发生短路故障时,应在最短的时间内切除故障. 当电网接有其它接地保护时,回路中的最大接地电流与负荷电流之和应小于最小熔断电流.7. 3 0. 4kV开关柜的选择0. 4kV开关柜的主流产品目前有GGD、GCK、GCS等. 按正常工作条件选择,按短路状态校验. 一般对于接线简单、出线回路少的场合采用GGD型. 对于出线多、供电可靠性较高、供电设备较美观的场合采用GCK或GCS型. 无论采用何种柜型,其所配置的开关都应根据负荷的用电要求及用户的资金准备情况加以合理选择,使其具有较高的性价比.7. 4 电力电缆的选择(1) 首先应根据用途、敷设方式和使用条件来选择电力电缆的类型. YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆是目前工程建设中普遍选用的两种电缆. YJV型电缆与VV型电缆相比, YJV型电缆虽然价格略高,但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长的显著优点( YJV型电缆寿命可长达40年, VV型电缆寿命仅为20年) ,因此在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆.(2) 电缆的额定电压UN ≥所在电网的额定电压.(3) 按长期发热允许电流选择电缆的截面. 但当电缆的最大负荷利用小时数T max > 5000h,且长度超过20米时,则应按经济电流密度来选择.(4) 允许电压降的校验. 对供电距离较远、容量较大的电缆线路,应满足:ΔU % = 173 ImaxL ( r cosψ+xsinψ) / U ≤5% , U、L为线路工作电压(线电压)和长度; cosψ为功率因数; r、x 为电缆单位长度的电阻和电抗.(5) 热稳定的校验电缆应满足的条件为:所选电缆截面S ≥Q d /C X 100 (mm2 ). Qd为短路电流的热效应, (A2 S) ; C为热稳定系数. 如我县某企业的供电电源是从紧邻的一座110kV变电所的10kV侧专线接入的,由于该企业的用电负荷不是很大,若按长期发热允许电流选择的电缆截面,或按经济电流密度来选择的电缆截面均在95 mm2以下,但在热稳定校验时,所选电缆截面S ≤Q d /C X 100 (mm2 ) ,电缆截面至少需在120 mm2及以上.8 继电保护的配置当变压器故障时,在保护的配置上一般有两种途径:如选用断路器或开关来开断短路电流,则配以各类的微机保护. 如一次设备选用的是负荷开关,则选用熔断器来保护. 两者比较如下.(1) 断路器或开关具备所有的保护功能与操作功能,价格较昂贵. 负荷开关只能分合额定负荷电流,不能开断短路电流,需配合高遮断容量后备式限流熔断器作为保护元件来开断短路电流,价格较便宜.(2) 在切空载变压器时,断路器或开关会产生截流过电压. 负荷开关则没有此种现象.(3) 对变压器的保护,断路器或开关的全开断时间为继保动作时间、自身动作时间、熄弧时间之和,一般会大于油浸变发生短路故障时要求切除的时间. 限流熔断器具有速断功能,但必须防止熔断器单相熔断时设备的非全相运行,应在熔断器撞击器的作用下让负荷开关脱扣,完成三相电路的开断.(4) 由于高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围在最小熔断电流到最大开断容量之间,且限流熔断器的时间特性曲线为反时限曲线,短路发生后,可在短时内熔断来切除故障,所以可对其后所接设备如CT、电缆等提供保护. 使用断路器或开关则要提高其它设备的热稳定要求. 但就限制线性谐振过电压方面来说,在变压器的高压侧应避免使用熔断器.9 防雷与接地(1) 10kV变电站在建设过程中,可利用钢筋混凝土结构的屋顶,将其钢筋焊接成网并接地来防护直击雷.(2) 在变电站内的高压侧、低压侧及进线段安装避雷器,以防护侵入雷电波、操作过电压及暂时过电压.(3) 10kV变电站中的接地网一般由扁钢及角钢组成,也可利用建筑物钢筋混凝土内的钢筋体作接地网,但各钢筋体之间必须连成电气通路并保证其电气连续性符合要求. 接地电阻值要求不大于4Ω. 变压器、高低压配电装置、墙上的设备预埋件等都需用扁钢等与接地网作可靠焊接进行接地. 发电机的接地系统需另行设置,不得与变电站的接地网连接.(4) 低压配电系统按接地方式的不同可分为三类:即TT、TN和IT系统. TT方式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称作保护接地系统. TN方式供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统. 在TN方式供电系统中,根据其保护零线是否与工作零线分开又可分为: TN C和TN S方式供电系统. TN C方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,适用于三相负载基本平衡的情况. TN S方式供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开,当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳、PE线电位. TN S方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统. 此外,在一些由用户提供的图纸中,我们还可看到TN C S方式的供电系统,此系统的前部分是TN C方式供电,系统的后部分出PE线,且与N线不再合并. TN C S供电系统是在TN C系统上的临时变通作法,适用于工业企业. 但当负荷端装设RCD (漏电开关) 、干线末端装有断零保护时也可用于住宅小区的低压供电系统. IT方式供电系统表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地,负载侧电气设备进行接地保护. IT方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好,一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格的连续供电的地方.10 照明10kV变电站内的照明电源从低压开关柜内引出,管线选用BV 500铜芯塑料线穿管后沿墙或顶暗敷,电线的管径按规定配置,所配灯具应具有足够的照度,在安装位置上不应装设在变压器和高、低压配电装置上,应安装在墙上设备的上方或周围,要留有一定的距离来保证人身及设备的安全,同时应避免造成照明死区. 灯具安装高度应高于视平线以避免耀眼,还要避免与电气设备或运行人员的碰撞.11 配网自动化配电自动化是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的管理工作有机地融合在一起,改进供电质量,与用户建立更密切、更负责的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性需要,力求供电经济性最好,企业管理更为有效. 配网自动化以故障自动诊断、故障区域自动隔离、非故障区域自动恢复送电为目的. 目前配电自动化主要考虑的功能有: ①变电站综合自动化; ②馈线自动化; ③负荷管理与控制; ④用户抄表自动化.就国情而言,配网自动化系统目前还处于试点建设阶段,缺乏大规模实现中低压配电网络配电自动化的物质基础,但配网自动化是今后发展的方向. 因此,在进行站内设计时,要结合配网自动化规划,给未来的实施自动化技术改造(包括信息采集、控制、通信等提供接口和空间等方面)留有余地. 在技术上实现配电自动化的前提条件是: ①一次网络规划合理,接线方式简单,具有足够的负荷转移能力; ②变配电设备自身可靠,有一定的容量裕度,并具有遥控和智能功能. 除此之外,还可考虑通过实现配电半自动化方式来提高供电可靠性水平,因为可自动操作的一次开关价格昂贵,而二次设备相对便宜,故实现配电半自动化的具体方法可考虑采用故障自动量测和定位、人工操作开关、隔离故障和转移负荷的方式. 如在目前的设计中,采用了短路故障指示器,能准确、迅速地确定故障区段,站内都备有通信、集抄装置的位置等. 对重要用户多、负荷密度高、线路走廊资源紧张、用户对供电可靠性较为敏感的区域的用户进行设计时,尽可能选用可靠的一次智能化开关. 配网自动化系统因投资大、见效慢,应统一规划,分步实施. 因此,在10kV变电站的设计中,我们要结合配网自动化的进程,及时用先进、科学的方法来完善我们的设计,完善我们的电网.参考文献:[ 1 ] 芮静康. 现代工业与民用供配电设计手册[ S]. 北京:中国水利水电出版社, 2004.[ 2 ] 蓝毓俊,戴继伟. 各类10KV配电站对环境影响的测量与分析[ J ]. 上海电力, 2003, (4).[ 3 ] 吴致尧,何志伟. 10KV配电系统无功补偿的研究进展[ J ]. 电机电器技术, 2004, (5).。