浅谈10kV变电所供配电系统的设计要点

浅谈10kV变电所供配电系统的设计要点

摘要：10kV配电网在电力系统中发挥着重要的作用，10kV变电所则是其中的核

心部分，承担着极为关键的供配电任务，是决定电网整体安全性能、稳定性能以

及经济性能的重要因素。由于历史条件的限制，目前运行的许多10kV变电所普

遍存在着供电质量低、经济性差、占地面积大、噪声污染强、抗干扰能力弱等问题，尤其是一些化工园区、沿海地区，变电站设备污闪的现象十分常见。通过优

化10kV变电所供配电系统的设计，把握好设计中的一些关键点，可以很大程度

上避免类似的事故发生。

关键词：10kV变电所；供配电系统；设计要点

引言

电力资源是工业行业之中必然使用到的能源资源之一，被广泛的应用于生产的各个阶段

和过程之中。工厂日常工作中的电能使用，与供配电系统之间有着莫大的联系，一个稳定的

供配电设计能够提供稳定的电力资源输出，从而保证工厂的顺利作业，提高工厂的生产效率，保证生产质量。文章对工厂供配电的设计进行了讨论以及分析，尤其是对其中的技术要点进

行了讨论，旨在提高供配电设计的水平，推动工厂的健康发展。

1供配电概述

在供配电设计与负荷分配中，企业外部的馈电电压、企业内部的配电电压和企业用电负

荷分布是馈电设计中的重要因素。其中，最重要的是要确保电源和配电电压的质量，减少设

备和配电线路中的电能损失，减少电缆材料使用量。设计中需要多种方法来比较优化每个链

接的设计选择，节省每千瓦，节省每米电缆，并最大程度地减少不必要的电能损耗和金属材

料的使用。这也是我们对全国号召的积极回应。为了节省能源，我们需要合理利用资源并减

少浪费。

2系统设计的要点分析

2.1简化主接线方式

在过去，由于电力系统一、二次设备制造技术的限制，为了保障系统的稳定性和可靠性，大部分变电站的主接线都相对比较复杂。随着电力电子技术和制造加工技术的进步，各种电

力设备的质量都有了质的提升，设备层面的故障率有了明显的下降，这为变电站主接线方式

的简化提供了重要的基础。因此，在10kV变电所供配电系统的设计中应考虑采用简化的主

接线方案。目前我国低压供配电系统广泛采用单母线接线或分段母线的接线方案。单母线接

线十分简洁，只需要提供一组母线即可为所有的回路提供进出线，操作十分简单、所需设备

数量较少、成本较低、可扩展性好。但该方案供电可靠性和可调试性相对较差，短路故障时

伴随大电流。单母线分段接线通过引入隔离开关和断路器将单母线分成多个相对独立的线段，通过牺牲硬件成本来提高供电的可靠性和灵活性，适用于中、小型变电站。因此，对于进出

线少、无重要负荷的应用场合可优先考虑采用普通母线接线方案。

2.2供电厂内部配电电压的确定

（1）长期以来，国内企业的低压配电通常使用220/380V。作为照明电源和小型电气设

备的电源电压，其电压等级低，使用方便。但是，有许多供电厂，特别是大型工矿企业，在

使用大容量设备过程时，风扇和水泵上使用380V的缺点包括传输电缆规格大，供电线路损

耗多。当低压分布从380V增加到660V时，上述缺点可能会发生明显变化。（2）增加到

660V的优点如下。节省功率损耗：由于功率损耗与电流的平方成正比，因此，当前的电压从380V升高到660V，在所有配电线路（例如电力负载）中，电能损耗仅是原电压情况下的1/3，它减小了导体的电流并增加了电力传输距离。随着电压增加，负载减小，并且相应的电压降

也成比例地减小，这改善了功率的质量和距离并增加了功率。节省电缆材料：电压的增加减

少了在相同功率下的电气设备的工作电源，从而减少了使用电缆的截面，减少了有色金属的

投资和消耗。

2.3负荷设计

负荷设计是供配电设计之中的重要组成部分，对于负荷设计应当以供配电系统设计规范

为参照，对其中中断供电所带来的影响以及损失进行全面的分析，在其基础之上，可将电力

负荷分为三级。（1）一级负荷，当供电中断时，可能会引发工厂生产事故，对企业造成经

济上的损失，还有一定可能造成生产人员的伤亡发生。对于用电单位而言，一个稳定的负荷

十分重要，上述所言的情况，就属于一级负荷，这部分的负荷不能够发生任何情况下的中断，处于重要场所和重要区域的负荷中断，将随时有可能引发严重的中毒、火灾以及爆炸等情况。（2）二级负荷，是指当供电发生中断时，不会造成严重的安全事故，但是将造成经济上的

较大损失，例如连续生产过程被打乱、重点企业大量减产等，如果发生在人员密集的公共场所，将造成公共秩序的混乱等情况。（3）三级负荷，是指除了一级负荷以及二级负荷以外

的就是三级负荷。具体而言，确定负荷等级时，必须要区分用电设备的情况，利用科学的计

算方法，比如需要系数法、利用系数法以及二项式法等，从而得出一个准确的负荷计算值。

2.4变电站综合自动化

长期以来，我国电力系统的运维主要依靠人工巡检。随着控制技术和物联网技术的广泛

应用，电力系统的管理也迎来了新的机遇。物联网在电力系统中的应用，深刻地改变了电力

系统的管理现状。通过在电力的各个关键节点布设传感器，对电力系统中的关键参数进行动

态采集和分析，可以快速掌握电网的运行情况。对于一些常规的电网故障，系统还可以自行

处理，自动恢复供电，或将故障点隔离。因此，新建10kV变电所应考虑引入变电站综合自

动化系统，旧的变电所也可以改造升级并纳入综合自动化体系，这可以大大减少电网维护成本、提高供电质量，是电力系统发展的重要趋势。变电站综合自动化系统目前主要有三种类型：第一种是可实时采集电压、电流数据并与上级调度中心互连的RTU系统，第二种是可完

成数据采集和大数据分析的通用PC数据采集系统，第三种是带有特殊保护装置的MODBUS-PLUS系统。10kV变电所可根据实际情况选用。

2.5采用两台主变压器

当采用两台主变压器时，同样有多种主接线方案。第一，采用低压侧单母线分段，高压

侧无母线主接线方案，这种方案能够提供较高的供电可靠性，并且当某一电源进线或者主变

压器发生故障时，则可以闭合低压分段母线，从而快速回复整个供电网络。当主变压器为两

台时，并且具有备用电源，则可以将备用电源安装在高压侧，如此一来当出现断电跳闸问题时，则可以由备用电源进行供电，从而保证变电所工作的连续性。这种方案能够应用在一级

或者二级负荷之中。第二，低压侧单母分段、高压侧单母线主接线。这种方案，可以应用在

多路高压出线或者主变压器为两台以上的情况之中。当其中的一个或者数个变压器发生故障时，可以通过切换线路的操作快速恢复变电所的供电，但是当电源进线或者高压母线发生故

障时，则需要整体停电，当存在有低压或者高压联络线互联与其他变电所时，则无需进行整

体停电，此时可以应用在一级或二级负荷之中。

2.6继电保护技术