【正文】 ，其技術(shù)動(dòng)向主要集中在以下兩個(gè)方面 [2]： ○ 1 全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng) 新型的全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)思想上實(shí)現(xiàn)了變電站二次系統(tǒng)由面向功能設(shè)計(jì)向面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的重要轉(zhuǎn)變。采用全分散式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，變電站內(nèi)將不再具有規(guī)模龐大的測(cè)控屏和大量連接信號(hào)源和測(cè)控屏之間的銅芯電纜，全部測(cè)控裝置 下放在就地，而在控制室，取而代之的是一個(gè)計(jì)算機(jī)顯示器甚至僅為一臺(tái)臨時(shí)監(jiān)視、操作使用的便攜機(jī)。全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)尤其依托于如今發(fā)展很快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 （ 2） 隨著真空斷路器、 SF6 斷路器等新型設(shè)備的不斷出現(xiàn)，各種技術(shù)指標(biāo)也隨之更改。由于絕緣子表面積滿灰塵，且新規(guī)程規(guī)定清掃周期為 3 年，這就使其成為絕緣配合最 薄弱環(huán)節(jié)。尤其是我國(guó)的北方溫差大，密封墊極易老化而經(jīng)常發(fā)生滲漏。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 4 （ 3）以實(shí)際廠區(qū)變電站為例作實(shí)際變電站設(shè)計(jì) （ 4）用現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)變電站的試驗(yàn)與檢測(cè)分析 （ 5）結(jié)論與展望 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 5 1 變電站主接線設(shè)計(jì)原理概述 變電站的電氣接線包括一次接線和二次接線兩大部分。為了保證一次接線安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，對(duì)一次接線中的設(shè)備實(shí)施測(cè)量、信號(hào)、控制、調(diào)節(jié)的電路部分稱為二次接線。 電氣接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定。 電氣主接線基本要求 對(duì)電氣主接線主要有以下幾方面的基本要求： 1． 根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個(gè)要求。 （ 3）可靠性并不是絕對(duì)的，同樣的主接線對(duì)某些系統(tǒng)和用戶來(lái)說(shuō)是可靠的，而對(duì)另外一些系統(tǒng)和用戶來(lái)說(shuō)可能就不夠可靠，因此分析和估價(jià)主接線時(shí)，不能脫離系統(tǒng)和用戶的具體條件，要根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，進(jìn)行具體分析以滿足必要的供電可靠性。 2） 斷路器檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否保證對(duì)重要用戶的供電。 2． 具有運(yùn)行、 維護(hù)的靈活性和方便性 “靈活性”是指接線要適應(yīng)各種運(yùn)行方式和檢修維護(hù)方面的要求，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。即 （ 1） 投資省 主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單、以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備、要使控制、保護(hù)不過(guò)于復(fù)雜， 以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 在可能和允許條件下應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)、分期投資、投產(chǎn)、盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 1． 有橫向聯(lián)絡(luò)的接線形式 按聯(lián)絡(luò)方式不同，此種接線分為有母線形式和無(wú)母線的簡(jiǎn)易接線形式，有母線形式設(shè)有一組或兩組匯流母線，其作用是實(shí)現(xiàn)各進(jìn)、出線支路的并聯(lián)。每條支路只有一個(gè)斷路器的接線，在斷路器檢修時(shí)該支路停電，為了解 決斷路器檢修問(wèn)題，在母線上設(shè)備用斷路器（旁路斷路器 PD）通過(guò)旁路母線（ PM）實(shí)現(xiàn)與各支路斷路器的并聯(lián)。它包括多角形接線和橋形接線。由于支路上缺乏斷路器，因此這些支路故障將導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)斷路器的切除，即易于解除聯(lián)絡(luò)。 一次設(shè)備 一次接線上的設(shè)備稱為一次設(shè)備，其中包括：開關(guān)電器、限流電器、互感器以及電纜等。 高壓隔離開關(guān)在電路中的符號(hào)是 G，具有明顯可見的斷口，其額定電流只表示開關(guān)處于閉合位置時(shí)可以長(zhǎng)期通過(guò)的電流，而不能切斷負(fù)荷電流，但必須具備與斷路器相同的動(dòng)熱穩(wěn)固性，僅用于設(shè)備檢修時(shí)的隔離電源和切斷與接通電壓互感器和避雷器。將負(fù)荷開關(guān)與高壓熔斷器串聯(lián)組合使用時(shí)，可由熔斷器切斷過(guò)載及短路電流，由負(fù)荷開關(guān)接通與斷開負(fù)荷電流，用于 35kV 及以下功率較小和對(duì)保護(hù)性能要求不高的場(chǎng)所。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 9 在變電站電路中加裝限流電抗器目的在于使發(fā)電機(jī)回路及用戶能采用輕型斷路器，從而減少電氣設(shè)備投資。 互感器 互感器是變換電壓、電流的電氣設(shè)備，它的主要功能是向二次系統(tǒng)提供電壓、電流信號(hào)以反應(yīng)一次系統(tǒng)的工作狀況，前者稱為電壓互感器，后者稱為電流互感器。在配電工 程中 ,能否保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行 ,主接線形式與設(shè)備的選擇是一個(gè)重要條件 . 本章就 10kV變電站的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行探討 . 電氣主接線的選擇 正如 ：變電站的主接線對(duì)變電站內(nèi)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置及運(yùn)行的可靠性與經(jīng)濟(jì)性等都有密切的關(guān)系 ,是變電站設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。在甲企業(yè)中 ,由于其預(yù)計(jì)運(yùn)行的時(shí)間只有 3年左右 ,且周圍均為 10kV電網(wǎng)供電 ,經(jīng)過(guò)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較 ,采用了保留原有供電設(shè)備 ,僅增一臺(tái)特殊變比 (10kV/6kV)的變壓器來(lái)滿足用電要求的方案 ,節(jié)省了投資 ,節(jié)約了時(shí)間 .在乙企業(yè)中 ,其新增設(shè)備的額定電壓為 10kV,在企業(yè)周圍還有部分采用 6kV電壓等級(jí)供電的負(fù)荷 ,如同樣采用甲企業(yè)的方法 ,僅增一臺(tái)特殊變比 (10kV/6kV)的變壓器 ,則該企業(yè)有 可能成為一個(gè)新的 6kV電壓等級(jí)供電點(diǎn) ,對(duì)用電的管理及電網(wǎng)的運(yùn)行均產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)有大量的一、二級(jí)負(fù)荷 ,或季節(jié)負(fù)荷變化較大 ,或集中負(fù)荷較大時(shí) ,宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上的變壓器。 為了使變壓器容量在三相不平衡負(fù)荷下得以充分利用 ,并有利于抑制 3n次諧波影響 ,宜選用的變壓器 接線組別為 D, yn11。設(shè)在高層建筑內(nèi)部的變電站 ,主變采用干式變壓器。 2 %. 10kV 開關(guān)柜的選擇 容量為 500kVA及以上的變壓器一般均配有 10kV開關(guān)柜 . 10kV開關(guān)柜可分為固定式和手車式開關(guān)柜 .就絕緣介質(zhì)而言 ,目前 10kV開關(guān)柜的主流產(chǎn)品又可分為 SF6氣體絕緣和真空絕緣 . SF6氣體絕緣的開關(guān)柜體積小 ,一般 20年內(nèi)免維護(hù) ,但價(jià)格高 ,其氣體的泄露還會(huì)造成環(huán)境污染 . 真空絕緣的開關(guān)柜體積適中 ,相對(duì)同等檔次的SF6氣體絕緣的開關(guān)柜來(lái)說(shuō)價(jià)格略 低 ,使用過(guò)程中不會(huì)造成環(huán)境污染 ,但每二年就需做一次試驗(yàn) ,增大了運(yùn)行維護(hù)的工作量 . 因此開關(guān)柜的選擇除按正常工作條件選擇和按短路狀態(tài)校驗(yàn)外 ,還應(yīng)考慮開關(guān)柜放置的場(chǎng)合和對(duì)開關(guān)柜性能的要求等條件 . 如我縣某工程 ,其預(yù)留的 10kV變電站位置在地下室 ,該工程在建筑上并沒(méi)有考慮變電站的通風(fēng)問(wèn)題 ,且在建筑施工時(shí)設(shè)置的變電站大門只有 ,用電可靠性要求較高 . 在這里 ,選用 SF6氣體絕緣的開關(guān)柜顯然違背了《國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》中在 SF6電氣設(shè)備上的工作這一節(jié)的相關(guān)條款。 I max 1. 為電力變壓器回路的最大工作電流。當(dāng)電網(wǎng)接有其它接地保護(hù)時(shí) ,回路中的最大接地電流與負(fù)荷電流之和應(yīng)小于最小熔斷電 流。 （ 2） 電纜的額定電壓 UN≥所在電網(wǎng)的額定電壓。 對(duì)供電距離較遠(yuǎn)、容量較大的電纜線路 ,應(yīng)滿足 : 5%≤ / Ux s in ψs+( r c o s ψ 1 7 3 I m a x L = % ΔU ,U、 L為線路工作電壓 (線電壓 )和長(zhǎng)度 。 （ 5） 熱穩(wěn)定的校驗(yàn)電纜應(yīng)滿足的條件為 :所選電纜 截面應(yīng)滿足：(m m 2 ) d /C X 1 0 0 ≥ S Q 。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 13 （ 2） 在變電站內(nèi)的高壓側(cè)、低壓側(cè)及進(jìn)線段安裝避雷器 ,以防護(hù)侵入雷電波、操作過(guò)電壓及暫時(shí)過(guò)電壓。發(fā)電機(jī)的接地系統(tǒng)需另行設(shè)置 ,不得與變電站的接地網(wǎng)連接。在 TN方式供電系統(tǒng)中 ,根據(jù)其保護(hù)零線是否與工作零線分開又可分為 : TNC和 TNS方式供電系統(tǒng)。此外 ,在一些由用戶提供的圖紙中 ,我們還可看到 TNCS方式的供電系統(tǒng) ,此系統(tǒng)的前部分是 TNC方式供電 ,系統(tǒng)的后部分出 PE線 ,且與 N線不再合并。 IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長(zhǎng) 時(shí) ,供電的可靠性高、安全性好 ,一般用于不允許停電的場(chǎng)所 ,或者是要求嚴(yán)格的連續(xù)供電的地方。本文便以衢州市柯城區(qū)內(nèi)一家知名企業(yè) —— 巨化集團(tuán)企業(yè)為 選址，進(jìn)行廠內(nèi) 10kV變電站的模擬設(shè)計(jì)。據(jù)此巨化集團(tuán)企業(yè)內(nèi)的負(fù)荷等級(jí)應(yīng)為Ⅱ類負(fù)荷，Ⅱ類負(fù)荷供電要求在線路維修時(shí)，允許短時(shí)停電或部分長(zhǎng)期，但不允許線路全部長(zhǎng)期停電。 雙母線接線，它的可靠性非常高。缺點(diǎn)是進(jìn)行調(diào)度并網(wǎng)操作復(fù)雜，其安全性相對(duì)低，在母線故障時(shí)倒閘操作復(fù)雜，易產(chǎn)生誤操作 ，稍有不慎會(huì)造成帶負(fù)荷拉開隔離開關(guān)的重大事故。在任一母線的隔離開關(guān)維修時(shí)，該段母線上的回路都要停止工作，但不會(huì)形成全部停電，而是部分停電。靈活性高調(diào)度方便，可以快速并網(wǎng)。 通過(guò)對(duì)兩中方案的比較，從可靠性上：雙母線比單母線分段的可靠性高。進(jìn)行綜合的考慮，本次設(shè)計(jì)中雖然雙母線的可靠性比單母線分段的高，但是從靈活性安全性和經(jīng)濟(jì)性上：?jiǎn)文妇€分段比雙母線都要好，經(jīng)過(guò)討論比較，可以發(fā)現(xiàn)單母線分段的接線方案比雙母線接線的方案更適合本次設(shè)計(jì)，所以最終采用單母線分段作為變電站的接線方案。 10/6KV 的變壓器與 6/ 的變壓器之間有高壓開關(guān)柜和電容柜，高壓開關(guān)柜和電容柜離變壓器有 3 米的間隔距離。避雷設(shè)備為戶內(nèi)用避雷器，考慮防雷能力應(yīng)該在 10KV 進(jìn)線端安裝避雷器。在 310KV 配電裝置中，應(yīng)該在每組母線和架空進(jìn)線上安裝避雷器，在 310KV 進(jìn)線電纜上，電纜與架空連接處裝設(shè)避雷器，此次設(shè)計(jì)中戶內(nèi)使用氧化鋅避雷器。工作接地主要用于設(shè)備的正常工作，如：變壓器中性點(diǎn)的直接接地和經(jīng)消弧線圈接地。電動(dòng)機(jī)的外殼需要保護(hù)接地，為了防止人員觸殼發(fā)生觸電，防止電動(dòng)機(jī)碰殼產(chǎn)生電火花發(fā)生火災(zāi)。 三相五線制接線方式圖： 圖 接地線圖 站用電與直流布置說(shuō)明 變電所內(nèi)的用電負(fù)荷少，主要是配電房照明主控室照明和生活照明。本次設(shè)計(jì)對(duì)變壓器采用暗備用運(yùn)行。所選用的主變型號(hào)電動(dòng)機(jī) 零線 接地線 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 19 分別 是 10/6kV 段 SC82500/10 型， 6/ 段 SC8500/10 型。 （ 2） 三相短路沖擊電流 (Ish ) ,用來(lái)校驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。 設(shè) 備 校 驗(yàn) ： 額 定 電 壓 6KV＞10KV 額定電流 開斷電流 ＞ 關(guān)合電流 A＞ A 動(dòng)穩(wěn)校驗(yàn) ＞ 熱穩(wěn)校驗(yàn) ＞15KA 滿足條件。 4070θ 02θ θ 01θθ ??? eeK () AI nKI Y 6 93 2 ????? () 載流量選擇截面為 mm2440 的銅芯母線 TMY。 變壓器工作電流： 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 22 A..I nK θI Y 232 8 63 2 9910 ????? () 4090θ 02θ θ 01θθ ??? eeK () 其中， Kθ 為電纜溫度系數(shù)。 5） 6KV 電流互感器的選擇： 根據(jù)工作額定電流，額定電壓選擇 LDZB10 型電流互感器。容量為 500KVA，高壓額定電壓 6KV，低壓額定電壓 。 設(shè)備校驗(yàn)：額定電壓 400V＞415V 額定電流 ＞1000A 動(dòng)穩(wěn)校驗(yàn) A＞143K A 熱穩(wěn)校驗(yàn) ＞100KA 所以，滿足條件。 4070θ 02θ θ 01θθ ??? eeK () 8 0 7 . 5 4 A=9 8 4 . 80 . 8 2θ ??? I nKI Y () 根據(jù)載流量選擇截面為 mm2680 的銅芯母線 TMY mm2680 ，校驗(yàn)?zāi)妇€截面：查表當(dāng) ℃70θ ?n 時(shí) 171=C 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 24 由 : mmtCISS ∞m in ???? () 得： mmmm 224280 ? () 所以，滿足條件。 7） 電壓互感器的選擇： 根據(jù)工作額定電流，額定電壓選擇 JDZ21 型電壓互感器，額定電壓 400V，額定電流 1000A，準(zhǔn)確等級(jí) 1 級(jí)。10kV 小型變