建筑电气｜10kV开闭所的电气设计

建筑电气｜10kV开闭所的电气设计
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AEE-013
AEE-012随着我国大规模城网的建设和改造工程的不断深入，lO kV开闭所作为10 kV配电网中的重要设施，在具有一定负荷密度的城市中压配电网中的地位越来越重要。

高层建筑和大型公共建筑的不断涌现使城市功能越来越趋向完善和复杂化。

电力用户对配电网的可靠性及灵活性提出了更高的要求。

建好10 kV开闭所，对构建10 kV城镇配电网主网架，提高配电网的供电能力，有着举足轻重的作用。

1、 1 0 kV开闭所的功能
10 kV开闭所是变电所10 kV母线的延伸。

由变电所送出较大容量的馈线至开闭所．再由10 kV开闭所按用户需要送出馈线至用户。

10 kV开闭所接受和重新分配10kV出线，减少高压变电所的10kV出线间隔和出线走廊。

可用作配电线路间的联络枢纽。

还可为重要用户提供双电源。

此外，配电网中10kV开闭所的合理设置，可以加强对配电网的控制，提高配电网运行及调度的灵活性，从而大大提高整个配电网供电的可靠性。

有了一定数量的开闭所。

可实现对配电网的优化调度，部分城网设备检修时。

可以进行运行方式的调整。

做到设备检修时用户不停电；当设备发生故障时．开闭所可发挥其操作灵活的优势，迅速隔离故障单元，减小停电范围。

2 、10 kV开闭所的设置原则
由于10 kV开闭所能加强对配电网的控制．提高配电网供电的灵活性和可靠性，因此在重要用户附近或电网联络部位应设立10 kV开
闭所。

由于lO kV开闭所具有变电所10 kV母线延伸的功能，对电能进行二次分配，为周边用户提供电源，因此在用户比较集中的地区．如大型住宅小区、高层建筑区、商业中心区、工业园区等地，应设置10 kV开闭所。

由于10 kV开闭所内有大量的10 kV开关柜等中压设备，这些设备对环境的要求比较高．为了便于管理，要求10 kV 开闭所设置在通道顺畅、巡视检修方便、电缆进出方便的位置。

一般情况下要求10 kV开闭所设置在单独的建筑物中，或附设在建筑物一楼的裙房中，尽量不要把10 kV开闭所设置在大楼地下室内。

室外环网柜或电缆分接箱与室内的开闭所相比，具有体积小、占地面积小、设置比较灵活等优点，一般可设置在绿地或绿化带上．也可设置在对行人影响比较小的空地上或道路人行道侧。

室外环网柜及电缆分接箱安装处应有避免外力碰撞措施，同时应避免安装在有腐蚀性物质的附近。

3 、1 0 kV开闭所的主接线
3．1 10 kV开闭所电气主接线方式可分为单母线接线、单母线分段接线和双母线接线对于无重要负荷的开闭所，一般可采用单母线接线，两路电源进线。

两路进线分别接至不同的变电所或同一变电所的不同母线。

可有6—10路的出线。

此接线方式简单清晰、投资省、运行维护方便。

对于为重要用户提供双电源、供电可靠性要求比较高的开闭所，应采用单母线分段接线，两路进线，每段母线各有一路进线，重要用户可以从两段母线分别接出馈线。

当一段母线发生故障或检修时，可由另一段母线提供正常供电。

对于负荷集中、且有重要用户负荷时，开闭所可采用双母线接线。

四路进线，每段母线各有两路进线。

此接线方式供电可靠性高，且调度灵活，能适应10 kV配电系统中各种运行方式下调度和潮流变化的需要。

3．2 10 kV开闭所按其在电网中的功能，可分为环网型和终端型环网型开闭所每段母线有2路电源进线间隔，其他为出线间隔，其主要功能是功率交换和线路分段，在城网中实施运行方式的调整。

环网
型开闭所常以“手拉手”方式进行环网．其开闭所的用户或分支线有较高的供电可靠性。

环网型开闭所又可分为单母线接线和双母线接线(见图1)两种，前者为单环运行开闭所．后者为双环运行的开闭所。

终端型开闭所每段母线一般只有一路电源进线间隔，其他为出线间隔，其主要功能是向周边用户及公用变压器提供电源。

终端型开闭所又可分为单母线接线、双母线接线(见图2)和单母线分段接线三种。

3．3主接线设计需注意的问题
3．3．1 10 kV开闭所的接入系统方案
10 kV开闭所接入系统时．应考虑其供给电源的配电线路能否承担接入开闭所增加的负荷。

对于为终端型开闭所供给电源的配电线路，其10 kV开闭所接入后的配电变压器总容量一般控制在10000～15 000 kV·A；对于为环网型开闭所供给电源的配电线路，由于正常运行时两条环网线路是各自分开的，在事故或其他特殊情况时需要将部分
或全部负荷由一条线路供电。

所以两条环网线路的负荷率应控制在50％以下。

环网内配置的开闭所数量不宜过多。

开闭所的设计容量不宜过大，配电变压器的总容量一般不超过20 000 kV·A。

3．3．2 10 kV开闭所的最终建设规模
10 kV开闭所的规模应根据10 kV配电网的规划、用户及负荷增长情况、电网结构等因素进行选择。

10 kV开闭所的规模一般为：每座10 kV开闭所内设置1～2段lOkV母线。

每段10kV母线所接配电变压器总容量不宜大于5 000 kV-A。

进出线回路不宜
大于8回；总容量大于5 000 kV·A的大用户，宜从10 kV主干电缆直接接入该用户或采用10 kV专线供电。

3．3．3 10 kV主接线要求
10 kV开闭所主接线应力求简单．并应满足可靠性、灵活性、经济性等要求。

开关或母线故障及母线检修时，可以方便地停运开关、母线等设备，而不致影响10 kV配电网的运行和对用户的供电。

扩建时可以方便地从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新的间隔。

4、 10 kV开闭所的主要设备
10 kV开闭所由10 kV开关柜、母线、控制和保护装置等电气设备组成。

通常为户内布置，但也有开闭所采用户外箱式结构。

电源馈线一般采用大截面的电缆线路。

如单根截面为300 1111112的电缆。

4．1保护配置
10 kV环网开闭所电源进线间隔一般不配置任何保护，因为10 kV 环网开闭所一般都是在市区，供电半径一般在5 km以内．线路很短，一条10 kV主干线路如果接有2—4座10 kV环网开闭所，相当于线路上安装了4—8台保护开关．各台保护开关之间无法进行动作时间上的配合，一旦线路发生短路故障。

故障点之前的保护开关及变电所的
出线保护开关都可能跳闸。

易出现越级跳闸现象，从而不能及时隔离故障点。

开闭所进线间隔宜采用负荷开关。

当电源进线主干线发生短路故障时，由上一级变电所10 kV出线断路器动作切除故障。

对于终端型开闭所。

当负荷比较小时，电源进线间隔可配置熔断器保护。

10 kV开闭所的出线间隔，一般配置熔断器作为出线柜的过负荷及过流保护。

在配电环网中，对配电变压器容量小于1 600 kV·A的变压器馈线往往都选用负荷开关一熔断器组合电器，以负荷开关完成负荷的分合操作．以熔断器对短路起保护作用。

如果配电变压器容量大于等于1 600 kV·A时。

宜选用断路器保护。

4．2环网开关柜
环网开关柜结构紧凑、体积小、安装方便，可以根据需要扩展，不受外部环境的影响，在目前10 kV开闭所的设计中得到了广泛的应用。

环网开关柜是由包括母线、负荷开关单元、变压器保护单元、电缆线路进线或出线单元、计量单元等构成的组合配电装置．有户内型和户外型两种。

典型的环网开关柜是三回路单元．即由两条线路、负荷开关单元和变压器保护单元组成：也可以根据需要由多回路单元组成。

线路、负荷开关单元中的负荷开关。

通常可采用空气、六氟化硫(SF6)、真空负荷开关。

空气式负荷开关技术性能比较低，目前已基本不选用。

真空负荷开关是在真空断路器的基础上开发的，具有较高的技术性能和可靠性，开关触头免维护，目前已被广泛使用。

SF6负荷开关用灭弧性能优良的SF6气体作为开关的灭弧介质，额定峰值耐受电流可达50 kA。

SF6负荷开关环网柜结构紧凑、配置灵活、安装方便、占地面积小，大大地节省了开闭所的用地和空间，已成为目前10 kV开闭所的主要设备之一。

但是SF6气体在电气设备中经电晕、火花及电弧放电作用，会产生多种有毒气体及固体分解物，对人体的呼吸系统有一定的危害。

随着整个社会环保意识的加强，SF6设备在开闭所中的应用也将会受到一定的限制。

5、结束语
10 kV开闭所是配电网环网接线的桥梁，其配置数量、设计容量、接线方式及管理运行对城市配电网的建设起着非常重要的作用，在设计时应综合考虑，才能设计出合理、适用的10 kV开闭所。

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