浅析10KV变电所的设计41

浅析10KV变电所的设计
摘要：10KV变电所广泛用于工业与民用建筑的变配电系统，一次侧连接上一级
当地供电公司的区域变电站，二次侧0.4KV与用户设备相连，除电力部门与用户
需各自保证资产产权分界点前后的电力设施安全运行无故障外，设计阶段10KV
变电所的施工设计优劣，也影响着变电所建成后运行的稳定。

文章对10KV变电
所的中一次接线与二次接线、变电所防雷与接地进行了简要分析。

关键词：变电所；一次主接线；二次接线；无功补偿；防雷；接地
当前，经济快速地发展，大量的土地被占用，开发成住宅小区、城市综合体
及工业园区等，但土地不可能无限制的被占用或农耕用地转性为非农用地，全国
上下都意识到需集约节约化开发土地，保护用地红线。

因此，从电网规划来看，
电力公司110/35/10KV区域变电站逐渐被110/10KV区域直变变电站取代，同等
占地能向周边输送更大供电容量；从用户端来看，能用10/0.4KV变电所直接供电，35/10/0.4KV或110/10/0.4KV供电方案也就被淘汰，用地更省，位置选择更灵活，并能深入负荷中心建设变电所，减小供电半径，提高供电质量。

当然，用户选择10KV/0.4KV变电所有很多优点，但需当地供电公司同意以用户建设10KV/0.4KV
变电所和10KV要求进线方式供电。

1 10KV变电所的一次设计
10KV变电所的一次设计，是指变电所10KV高压系统的电气系统图设计。

变
电所一次系统图的复杂与否，取决于变电所的配置变压器的台数。

若供电容量较小，负荷等级也很低，对断电停电没有太高的要求，采用一台变压器就行，设计
也很简单。

若低压设备负受电对断电有很高要求，如负荷分级为一级负荷或特别
重要的一级负荷，变压器配置不少于两台，10KV一次系统图往往采用单母线分段或双母线分段设计，电力部门为了保障电网安全运行，要求10KV变电所分段的
一次系统不设分段联络断路器，各分段电气主接线通常遵照进线、计量、压变及
避雷、出线顺序的思路进行一次系统图设计，并配合选择为满足一次侧的继电保
护装置，保障一次系统今后的安全运行。

1.1 10KV电气的一次主接线设计
在选定10KV变电所一次主接线设计方案前，除上述提及的内容外，下列电气问题也需要确定。

1.1.1 计算负荷的计算和负荷用电的分级
在项目方案设计阶段，项目建筑数据不全，用户生产设备不一定已经订货，
设备选型和电气参数待定，难以提出详细的设备清单和各类设备的负荷大小，通
常以负荷密度法和设计师的经验和知识积累，计算项目电力负荷总量，并结合远
期系数，确定项目的总负荷指标。

如何确定项目的负荷情况，往往按不同项目予
以分类考虑。

项目计算负荷确定之后，还无法开展变电所的设计工作，必须分析设备的重
要性并分类、对停电断电的要求，进行负荷分级，要求须双回路独立电源供电的，变电所的进线回路和变压器台数不小于2，设备的负荷分级可参照《供配电系统
设计规范》（GB50052-2009）和《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008，消防控
制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动防火卷帘及门窗、消防阀门、消
防电梯通常为一级负荷，应考虑双回路电源供电，当一路电源发生故障时，另一
路电源不应同时受到损坏，如一级负荷中含有特别重要的负荷，除两路电源供电
外，还应增设应急电源装置，并严禁将其他不相关的负荷接入应急供电系统，并
满足电源切换允许中断供电时间的要求。

1.1.2 当地供电部门进线电压等级，避免选错方案。

在我国不同地区的电网，如华东、西南、东北、西北电网，当地供电部门可
提供的电压等级也不一样，有的需要新建电网或改造电网。

一般设计之前，电力
部门会对电压等级、可批复供电方案、功率因素给以沟通说明。

一般项目而言，
供电公司可直接以10KV电压等级向用户供电，少部分大用户项目，供电公司将
改造电网，以35KV或110KV电压等级向用户供电；无功功率因素补偿考核，一
般要求用户侧补偿到0.90以上，较多要求变电所的低压侧集中补偿，少部分对功率因素影响较大的设备，可以选择设备处就地补偿。

1.2 变电所的二次设计
电气设备通过变电所电气接线构成电气网络，实现电能输送与分配。

10KV变
电所的二次设计，一般包含二次电气系统设计和二次保护设计两部分内容。

二次
低压电气系统设计，通常指电压经过变压器，将高电压降压至低电压，实现电能
分配的过程。

二次保护设计通常是指为保证变电所安全运行，在电路不同部位安
装电流互感器、电压互感器等测量元件，达到电流电压的测量、指示和保护。

为
有效监测变电所，变电所一般安装电力运行监控系统，实现配网自动化功能，将
配网自动化部分作为设备自动化的一部分，纳入工程设备的全景自动化运行监控。

1.3 二次保护设计
10KV变电所的主变压器，一般装有带时限的过电流保护。

若过电流保护时间
大于0.5~0.7s时，还应安装电流速断保护。

对于容量在800kva及以上油浸式变压器和400kva以上的车间变压器，需要安装瓦斯保护，即气体继电保护。

单台或数台并列运行并作为其他负荷的备用电源时，一般需装设过负荷保护，轻微过负荷
和轻瓦斯运行时，保护动作于信号，严重过负荷和重瓦斯运行时，保护动作于跳闸。

施工图设计中应根据要求装设电流速断、过电流及瓦斯保护。

1.4 变电所高低压柜及元器件的选择
高压柜品牌柜国际上有：施耐德MVnex，ABB的ZS1，西门子NXAirS等。

国
内品牌柜一般有KYN12-28或KYN12-28A等，低压开关品牌柜国际有：施耐德的Blockset，ABB的MDmdx，西门子的8PT，国内常用的有GCK、GGD、MNS、MLS 等；
高压开关柜参数有：额定电压、最高工作电压、额定频率、额定短路开断电
流工频耐压（1分钟，有效值）、雷电冲击耐压（峰值）、爬距（瓷绝缘、复合
绝缘、空气绝缘净距）、额定峰值耐受电流、防护等级、机械操作寿命、辅助电
路额定电压（DC110V，AC220V）等；
高低压断路器参数有；型式：真空抽屉式、框架固定式；额定电压电流、额
定绝缘电压、极数、额定开断/关合电流、额定热稳定/动稳定电流、绝缘电压、
操作循环、燃弧时间、操动机构、额定短路电流开断次数、额定电流开断次数等；
互感器：型式：如环氧浇筑树脂，额定容量、变比、准确级；
除上述元器件外，还有避雷器、接地开关、微机保护装置、多功能仪表、母
线槽和空气开关等等元件；
1.5 防雷与接地设计
变压器低压侧中性点及金属外壳等应与避雷器的接地端连接在一起。

每回路
的进线终端和每段母线上，应安装阀式避雷器。

若架空线进线通过一段电缆引入
变电所，在架空线终端电缆头处安装阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端并与
电缆头的外壳相联后接地；同时，与架空线路相连的进线出线，在入户处的电线杆进行重复接地，每个电缆头也均要接地。