【文章內(nèi)容簡介】 可由熔斷器切斷過載及短路電流，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保護(hù)性能要求不高的場所。 高壓熔斷器在流過短路電流或較長時(shí)間過電流時(shí)熔斷，以保護(hù)電氣設(shè)備，主要產(chǎn)品有限流式和跌落式熔斷器兩類。 限流電器 限流電器是用以增加電路的短路阻抗，從而達(dá)到 限制短路電流目的的裝置。由于限流電器作為一個(gè)阻抗元件串接在電路中，當(dāng)正常工作電流流過時(shí)，在其上產(chǎn)生電壓降而影響供電電壓的質(zhì)量，因此在選擇限流電器的類型及參數(shù)時(shí)，關(guān)鍵的問題在于如何解決既使之達(dá)到限制短路電流的目的，又不使正常工作電流情況下引起的電壓損失過大的矛盾。 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。限流電抗器是單相空心電感線圈，按中間有無抽頭分為普通電抗器和分裂電抗器（中間有抽頭）兩種。根據(jù)安裝地點(diǎn)和作用不同可稱為出線電抗器和母線分段電抗器。為解決限 制短路電流與限制正常壓降的矛盾，可采用分裂電抗器。 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。使用互感器的一個(gè)極為重要的問題是其銘牌數(shù)據(jù)中的額定變比與實(shí)際運(yùn)行變比（實(shí)際變比）的差別（誤差）。前者用于計(jì)算：由幅邊電度計(jì)算原邊電度以收取電費(fèi)或由原邊電壓、電流計(jì)算副邊電壓、電流以整定繼電保護(hù)的動(dòng)作值等級。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 10 2 10kV 變電站主接線形式與設(shè)備選擇 10kV配電網(wǎng)所處的地位十分重要。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)。 節(jié)中列舉了電氣主接線的主要接線形式。其中，在 10kV變電站的設(shè)計(jì)中常用的有單母接線、單母分段接線、線路 — 變壓器組接線、橋式接線等 ,每種接線均有各自的優(yōu)缺點(diǎn) . 通過對幾種能滿足負(fù)荷用電要求的主接線形式在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的比 較 ,可以選擇出最合理的方案?？梢杂孟旅娴睦觼碜髡f明： 某縣西部的甲乙兩企業(yè) ,以前均由 6kV線路供電 ,現(xiàn)都要求改為電網(wǎng) 10kV供電。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電壓等級供電點(diǎn) ,對用電的管理及電網(wǎng)的運(yùn)行均產(chǎn)生不利的影響。經(jīng)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)比較 ,向用戶列舉了 10kV供電的諸多優(yōu)點(diǎn) ,動(dòng)員用戶對原有供電設(shè)備進(jìn)行了改造 . 此方法對用戶、電網(wǎng)和用電管理部門都是一個(gè)較理想的選擇。 設(shè)備的選擇 在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí) ,應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況 ,在保證安全、可靠的前題下 ,積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù) ,注意節(jié)約投資 . 主變壓器選擇 在 10kV變電站中 ,要選用性能優(yōu)越、節(jié)能低損耗和環(huán)保型的變壓器。 變壓器的臺(tái)數(shù)及容量要根據(jù)負(fù)荷計(jì)算和負(fù)荷分級的結(jié)果并結(jié)合經(jīng)濟(jì)運(yùn) 行進(jìn)行選擇。當(dāng)有大量的一、二級負(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。 當(dāng)其中任一臺(tái)變壓器斷開時(shí) ,其余變壓器應(yīng)滿足一級負(fù)荷及大部分二級負(fù)荷的用電需要。定變壓器容量時(shí)還要綜合考慮環(huán)境溫度、通風(fēng)散熱條件等相10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 11 關(guān)因素。對沖擊性較大的負(fù)荷、季節(jié)性容量較大的負(fù)荷、小區(qū)或高層建筑的消防和電梯等需備用電源的負(fù)荷等可設(shè)專用變壓器 ,此方法既保障了電能的質(zhì)量及供電的可靠性 ,又結(jié)合了電費(fèi)電價(jià)政策 ,做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 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。 D, yn11接線的變壓器低壓側(cè)單相接地短路時(shí)的短路電流大 ,也有利于低壓側(cè)單相接地故障的切除。在改、擴(kuò)建工程中 ,為了滿足變壓器并列運(yùn)行條件 ,選用的變壓器接線組別與原有的保持一致 ,短路阻抗百分比接近 ,容量比不超過 1∶ 3。如某縣企業(yè) ,其設(shè)備的用電規(guī)格與我國不相一致 ,根據(jù)用戶的意見 ,我們將容量為 630kVA的主變接線組別定為 D,dn,并要求變壓器設(shè)單獨(dú)的接地系統(tǒng) ,以此滿足用戶的供電要求。設(shè)在高層建筑內(nèi)部的變電站 ,主變采用干式變壓器。設(shè)在周圍大氣環(huán)境較差的變電站 ,應(yīng)選用密閉型或防腐型變壓 器。為了不降低配電運(yùn)行的電壓 ,10kV變電站的主變分接頭宜放在 ,分接范圍油浸變?yōu)?77。 5% ,干式變?yōu)?77。 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 ,相對同等檔次的SF6氣體絕緣的開關(guān)柜來說價(jià)格略 低 ,使用過程中不會(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)柜放置的場合和對開關(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有考慮變電站的通風(fēng)問題 ,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。但一般的真空開關(guān)柜高度均在 上 ,通過對一些開關(guān)柜制造廠家的咨詢 ,最后采用了高度為 . 10kV 負(fù)荷開關(guān)和熔斷器組合的選擇 在 10kV變電站的設(shè)計(jì)中 ,對主變?nèi)萘吭?400kVA及以下的變電站 ,高配部分通常10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 12 采用負(fù)荷開關(guān)加熔絲的組合 ,其接線簡單。在 10kV負(fù)荷開關(guān)和熔斷器組合的選擇方面 , 10kV負(fù)荷開關(guān)按正常工作條件選擇和按短路狀態(tài)校驗(yàn)。熔斷器的熔體額定電流按 I max 1.*k = Ie 進(jìn)行選擇 ,其中 k為可靠系數(shù) ,當(dāng)不計(jì)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)取 ～,考慮電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)取 ～ 。 I max 1. 為電力變壓器回路的最大工作電流。熔管的額定電流≥熔體的額定電流。 選擇熔斷器時(shí) ,還應(yīng)保證前后兩級熔斷器之間 (多見于美式箱變 )、熔斷器與電源側(cè)的繼電保護(hù)之間、熔斷器與負(fù)荷側(cè)的繼電保護(hù)之間的動(dòng)作選擇性。當(dāng)本段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí) ,應(yīng)在最短的時(shí)間內(nèi)切除故障。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。 電力電纜的選擇 （ 1） 首先應(yīng)根據(jù)用途、敷設(shè)方式和使用條件來選擇電力電纜的類型。 YJV型交聯(lián)聚乙烯電纜和 VV型聚氯乙烯電纜是目前工程建設(shè)中普遍選用的兩種電纜。 YJV型電纜與 VV型電纜相比 , YJV型電纜雖然價(jià)格略高 ,但具有外徑小、重量輕、載流量大、壽命長的顯著優(yōu)點(diǎn) ( YJV型電纜壽命可長達(dá) 40年 , VV型電纜壽命僅為 20年 ) ,因此在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用 YJV型交聯(lián)聚乙烯電纜。 （ 2） 電纜的額定電壓 UN≥所在電網(wǎng)的額定電壓。 （ 3） 按長期發(fā)熱允許電流選擇電纜的截面。但當(dāng)電纜的最大負(fù)荷利 用小時(shí)數(shù)5000h Tmax ,且長度超過 20米時(shí) ,則應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。 （ 4） 允許電壓降的校驗(yàn)。 對供電距離較遠(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 )和長度 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 功率因數(shù) 。 r、 x為電纜單位長度的電阻和電抗。 （ 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 。 dQ 為短路電流的熱效應(yīng) , C為熱穩(wěn)定系數(shù)。 如某縣企業(yè)的供電電源是從緊鄰的一座 110kV變電所的 10kV側(cè)專線接入的 ,由于該企業(yè)的用電負(fù)荷不是很大 ,若按長期發(fā)熱允許電流選擇的電纜截面 ,或按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇的電纜截面均在 95 mm2以下 ,但在熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí) ,所選電纜截面至少需在 120 mm2及以上。 防雷與接地 （ 1） 10kV變電站在建設(shè)過程中 ,可利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的屋頂 ,將其鋼筋焊接成網(wǎng)并接地來防護(hù)直擊雷。 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、操作過電壓及暫時(shí)過電壓。 （ 3） 10kV變電站中的接地網(wǎng)一般由扁鋼及角鋼組成 ,也可利用建筑物鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋體作接地網(wǎng) ,但各鋼筋體之間必須連成電氣通路并保證其電氣連續(xù)性符合要求。接地電阻值要求不大于 4Ω。變壓器、高低壓配電裝置、墻上的設(shè)備預(yù)埋件等都需用扁鋼等與接地網(wǎng)作可靠焊接進(jìn)行接地。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。 （ 4） 低壓配電系統(tǒng)按接地方式的不同可分為三類 :即 TT、 TN和 IT系統(tǒng)。 TT方式供電系統(tǒng)是指將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng) ,稱作保護(hù)接地系統(tǒng)。TN方式供電系統(tǒng)是將電氣設(shè)備的金屬外殼與工作零線相接的保護(hù)系統(tǒng) ,稱作接零保護(hù)系統(tǒng)。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)。 TNC方式供電系統(tǒng)是用工作零線兼作接零保護(hù)線 ,適用于三相負(fù)載基本平衡的情況。 TNS方式供電系統(tǒng)是把工作零線 N和專用保護(hù)線 PE嚴(yán)格分開 ,當(dāng) N線斷開 ,如三相負(fù)荷不平衡 ,中性點(diǎn)電位升高 ,但外 殼、 PE線電位不變。 TNS方式供電系統(tǒng)安全可靠 ,適用于工業(yè)與民用建筑等低壓供電系統(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。 TNCS供電系統(tǒng)是在TNC系統(tǒng)上的臨時(shí)變通作法 ,適用于工業(yè)企業(yè)。但當(dāng)負(fù)荷端裝設(shè) RCD (漏電開關(guān) )、干線末端裝有斷零保護(hù)時(shí)也可用于住宅小區(qū)的低壓供電系統(tǒng)。 IT方式供電系統(tǒng)表示電源側(cè)沒有工作接地 ,或經(jīng)過高阻抗接地 ,負(fù)載側(cè)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)。 IT方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長 時(shí) ,供電的可靠性高、安全性好 ,一般用于不允許停電的場所 ,或者是要求嚴(yán)格的連續(xù)供電的地方。 10kV 小型變電站主接線設(shè)計(jì) 14 3 10kV 變電站實(shí)例設(shè)計(jì) 變電站位置的確定 變電站位置應(yīng)避開大氣污穢、鹽霧、與鄰近設(shè)施有相互影響的地區(qū) (如軍事設(shè)施、通信電臺(tái)、飛機(jī)場等 ) 、滑坡、滾石、明暗河塘等 ,靠近負(fù)荷中心出線條件好 ,交通運(yùn)輸方便。 浙江衢州市地處浙江省最大的內(nèi)陸盆地 —— 金衢盆地的西半部，市區(qū)境內(nèi)地勢平坦，環(huán)境優(yōu)美。近年來，衢州市內(nèi)大型企業(yè)蓬勃發(fā)展，為衢州市的經(jīng)濟(jì)做出了突出貢獻(xiàn)。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)。 電氣主接線方案的選定 巨化集團(tuán)是浙江省最大的化工基地。公司決策中心在浙江杭州，生產(chǎn)基地位于浙江衢州，主要生產(chǎn)氟化學(xué)制品和基本化工原料等 17 大類 200 多種產(chǎn)品。巨化集團(tuán)生產(chǎn)的化工原料一般會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生高污染，如果發(fā)生泄露事故，都會(huì)對當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活造生大的損失。據(jù)此巨化集團(tuán)企業(yè)內(nèi)的負(fù)荷等級應(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)停電或部分長期，但不允許線路全部長期停電