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【摘 要】本文主要针对变配电所在实际设计中容易出现的问题，确定10kV变配电所的优化设计方案，希望对我国电力行业的发展具有一定的促进作用。
【关键词】10kV；变配电所；设计
1.变配电所的分类
（1）变电所：10kV及以下交流电源在经过电力变压器转换后对用电设备提供电能。
（2）配电所：所内只具有开闭和分配电能功能的高压配电装置，母线上无主变压器。
（3）露天变电所：在露天场所设施变压器的变电所。
（4）半露天变电所：变压器设置在露天场所，但变压器有顶棚或挑檐保护。
（5）附设变电所：变电所与建筑物的墙共用，并且变压器室的门和通风窗向建筑物外开。
（6）车间内变电所：设置在车间内部的变电所且变压器室的门向车间内开。
（7）独立变电所：变电所为独立的建筑物。
（8）室内变电所：附设变电所车间变电所独立变电所的总称。
（9）箱式变电站：也称户外成套变电站或组合式变电站。
2.变配电所设计的一般原则
（1）变配电所设计应参照工程特点、规模及发展规划，正确处理近期建设与远期发展之间的关系，远近结合，且以近期为主，并考虑扩容的可能性，适当留有余量。
（2）变电所设计应参照负荷性质、用电容量、所址环境、地区供电条件和习惯，合理进行方案的设计。
（3）变电所设计应按照技术先进、经济适用及节能原则。
（4）变配电所应尽可能靠近负荷中心，最大限度地缩短配电半经减少线路损耗。
（5）对变压器的容量和台数进行合理的选择，以适应由于季节性造成负荷变化时能够灵活投切变压器，以利于经济的运行，减少由于轻载运行带来的不必要电能损耗。
3.10kV变配电所设计存在的问题
3.1不同产品的接口问题
接口是自动化系统中非常重要且一直没有得到妥善解决的问题之一，不同厂家的产品要在数据接口方面进行沟通，这就会花费软件人员很大精力去协调数据格式、通讯规约等问题。
3.2抗干扰问题
变电站自动化系统的抗干扰技术措施是确保变电站自动化系统可靠和稳定地运行的基础，传统变电站自动化设备出厂抗干扰试验仅仅做一些开关电焊机、风扇、手提电话等简单的实验，到现场后通常也只是加上开合断路器的试验，二缺少对抗干扰问题的研究。
3.3主接线不符合要求
主接线达不到电力部门的计量及对功率因数补偿的要求，主要是由于和电力部门的沟通工作做得不到位。有些设计人员缺乏对电力部门的产权分界点的划分，有些是由于不了解电力部门对功率因数达不到要求要实行罚款的规定，有些不清楚保证电源高可靠性要收取费用，而盲目地将负荷等级提高或降低，这都造成了设计的不合理或概算的不准确。
3.4平面布置不合理
有些设计文件变电所的出入口达不到要求或者是设备的通道达不到要求。当变配电设备采用干式时，允许与主体建筑放在一起，并且门要采用防火门。当建筑长度超过7米时，要设置两个出入口，并且其中的一个出入口要达到设备搬运的要求，当长度超过60米时，中间还要增设出口。
4.10kV变配电所主设计方案
4.1变配电所主接线
变配电所内高低压母线采用单母线接线，10kV配电所至各变压器、箱变采用放射式供电， 配电所馈出回路设电流速断、过电流保护。配电所内继电保护采用微机保护。其电气主接线图如下所示：
（a）环网柜接线 （b）断路器柜单电源主接线
4.2短路电流计算
4.2.1短路电流计算的意义
在变配电站的电气设计中，对短路电流的计算是一项极为重要的环节，其重要主要有以下几点：
（1）在选择电气设备时，为了确保设备在故障和正常运行情况下都能够安全、可靠地工作，同时又为了节省资金，就必须对短路电流进行全面的计算；（2）在选择电气主接线时，为了判断某一接线是否应该采取限制短路电流的措施，或对各种接线方案进行比较时，都需要进行对短路电流进行必要的计算。
4.2.2短路电流的计算方法
对于电力系统网络，我们可以运用某一运算曲线来计算任意时刻的短路电流，即根据我国电力系统统计得到汽轮发电机的参数，逐一对在不同的阻抗条件下某个时刻的短路电流进行计算，然后再求取所有这些短路电流的平均值作为运行曲线，最后再计算电抗和某个时刻情况下的短路电流大小。
4.3电气设备的选择
电气设备的选择应遵循以下两个原则：（1）按正常工作状态选择；（2）按短路状态校验。
按正常工作状态选择的具体条件：
（1）额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般可以按照电气设备的额定电压Uzd不低于装设地点的电网的额定电压UN；UzdUN。（2）额定电流：所选电气设备的额定电流IN不得低于装设回路最大持续工作电流Imax；INImax。
按短路状态校验的具体条件：
（1）热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过允许值I2·timaI·t。
（2）动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏。
其中对变电器容量的选择很重要，要注意下面两点：
（1）变压器的容量ST（可近似地认为是其额定容量SN·T）应满足配电所内所有用电设备计算负荷S30的需要，即ST≥S30；
（2）低壓0.4Kv的主要变压器单台容量一般不宜大于1000kV·A（JGJ/T16-92规定）或1250kV（GB50053-94规定）。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，则可选用较大容量的变压器。（这们选择的原因：一是由于考虑到负荷密度，选用1000-1250kV·A的变压器更接近于负荷中心，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断流容量。）
4.4配电所防雷部分设计
变配电所的防雷保护主要有两个重要方面，一是要防止变配电所建筑物和户外配电装置遭受直击雷；二是防止过电压雷电波烟进线侵入变电所，危机变配电所电器设备的安全。变电所的防雷保护常采用以下措施：
4.4.1防直击雷
一般采用装设避雷针（线）来防止直击雷。如果变配电所位于附近的高大建筑（物）上的避雷针保护范围内，或者变电所本身在室内的，则不必考虑直击雷的防护。
4.4.2雷电波的侵入
对35kV进线，一般采用在沿进线500～600m的这一段距离安装避雷线并可靠接地，同时在进线上安装避雷器，即可满足要求。对6～10kV进线可以不装避雷线，只要在线路上装设FZ型或FS型阀型避雷器即可。
5.结束语
10kV变配电所设计是一项系统的工程，设计的每个步骤并不是单独进行的，需要统一考虑，如在变、配电所所址选择时需要考虑到基地内变电所的数量、容量、负荷分布及电源等因数，同时在满足技术要求的前提下还要对不同方案从技术经济方面进行比较选择，尽量节约投资，降低企业的生产成本。
【参考文献】
[1]刘瑞邦.关于10kV变电所设计的分析与讨论[J].河南科技，2010，（08）.
[2]林兆权.10kV变配电所设计中常见的问题分析[J].沿海企业与科技，2010，（02）.
[3]叶志东.住宅变配电所设计应注意的问题[J].电工技术，2008，（10）.
[4]陶余魁，高宏.关于变电站电气设计方案的探讨[J].机电信息，2011，（24）.
【关键词】10kV；变配电所；设计
1.变配电所的分类
（1）变电所：10kV及以下交流电源在经过电力变压器转换后对用电设备提供电能。
（2）配电所：所内只具有开闭和分配电能功能的高压配电装置，母线上无主变压器。
（3）露天变电所：在露天场所设施变压器的变电所。
（4）半露天变电所：变压器设置在露天场所，但变压器有顶棚或挑檐保护。
（5）附设变电所：变电所与建筑物的墙共用，并且变压器室的门和通风窗向建筑物外开。
（6）车间内变电所：设置在车间内部的变电所且变压器室的门向车间内开。
（7）独立变电所：变电所为独立的建筑物。
（8）室内变电所：附设变电所车间变电所独立变电所的总称。
（9）箱式变电站：也称户外成套变电站或组合式变电站。
2.变配电所设计的一般原则
（1）变配电所设计应参照工程特点、规模及发展规划，正确处理近期建设与远期发展之间的关系，远近结合，且以近期为主，并考虑扩容的可能性，适当留有余量。
（2）变电所设计应参照负荷性质、用电容量、所址环境、地区供电条件和习惯，合理进行方案的设计。
（3）变电所设计应按照技术先进、经济适用及节能原则。
（4）变配电所应尽可能靠近负荷中心，最大限度地缩短配电半经减少线路损耗。
（5）对变压器的容量和台数进行合理的选择，以适应由于季节性造成负荷变化时能够灵活投切变压器，以利于经济的运行，减少由于轻载运行带来的不必要电能损耗。
3.10kV变配电所设计存在的问题
3.1不同产品的接口问题
接口是自动化系统中非常重要且一直没有得到妥善解决的问题之一，不同厂家的产品要在数据接口方面进行沟通，这就会花费软件人员很大精力去协调数据格式、通讯规约等问题。
3.2抗干扰问题
变电站自动化系统的抗干扰技术措施是确保变电站自动化系统可靠和稳定地运行的基础，传统变电站自动化设备出厂抗干扰试验仅仅做一些开关电焊机、风扇、手提电话等简单的实验，到现场后通常也只是加上开合断路器的试验，二缺少对抗干扰问题的研究。
3.3主接线不符合要求
主接线达不到电力部门的计量及对功率因数补偿的要求，主要是由于和电力部门的沟通工作做得不到位。有些设计人员缺乏对电力部门的产权分界点的划分，有些是由于不了解电力部门对功率因数达不到要求要实行罚款的规定，有些不清楚保证电源高可靠性要收取费用，而盲目地将负荷等级提高或降低，这都造成了设计的不合理或概算的不准确。
3.4平面布置不合理
有些设计文件变电所的出入口达不到要求或者是设备的通道达不到要求。当变配电设备采用干式时，允许与主体建筑放在一起，并且门要采用防火门。当建筑长度超过7米时，要设置两个出入口，并且其中的一个出入口要达到设备搬运的要求，当长度超过60米时，中间还要增设出口。
4.10kV变配电所主设计方案
4.1变配电所主接线
变配电所内高低压母线采用单母线接线，10kV配电所至各变压器、箱变采用放射式供电， 配电所馈出回路设电流速断、过电流保护。配电所内继电保护采用微机保护。其电气主接线图如下所示：
（a）环网柜接线 （b）断路器柜单电源主接线
4.2短路电流计算
4.2.1短路电流计算的意义
在变配电站的电气设计中，对短路电流的计算是一项极为重要的环节，其重要主要有以下几点：
（1）在选择电气设备时，为了确保设备在故障和正常运行情况下都能够安全、可靠地工作，同时又为了节省资金，就必须对短路电流进行全面的计算；（2）在选择电气主接线时，为了判断某一接线是否应该采取限制短路电流的措施，或对各种接线方案进行比较时，都需要进行对短路电流进行必要的计算。
4.2.2短路电流的计算方法
对于电力系统网络，我们可以运用某一运算曲线来计算任意时刻的短路电流，即根据我国电力系统统计得到汽轮发电机的参数，逐一对在不同的阻抗条件下某个时刻的短路电流进行计算，然后再求取所有这些短路电流的平均值作为运行曲线，最后再计算电抗和某个时刻情况下的短路电流大小。
4.3电气设备的选择
电气设备的选择应遵循以下两个原则：（1）按正常工作状态选择；（2）按短路状态校验。
按正常工作状态选择的具体条件：
（1）额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般可以按照电气设备的额定电压Uzd不低于装设地点的电网的额定电压UN；UzdUN。（2）额定电流：所选电气设备的额定电流IN不得低于装设回路最大持续工作电流Imax；INImax。
按短路状态校验的具体条件：
（1）热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过允许值I2·timaI·t。
（2）动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏。
其中对变电器容量的选择很重要，要注意下面两点：
（1）变压器的容量ST（可近似地认为是其额定容量SN·T）应满足配电所内所有用电设备计算负荷S30的需要，即ST≥S30；
（2）低壓0.4Kv的主要变压器单台容量一般不宜大于1000kV·A（JGJ/T16-92规定）或1250kV（GB50053-94规定）。如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，则可选用较大容量的变压器。（这们选择的原因：一是由于考虑到负荷密度，选用1000-1250kV·A的变压器更接近于负荷中心，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断流容量。）
4.4配电所防雷部分设计
变配电所的防雷保护主要有两个重要方面，一是要防止变配电所建筑物和户外配电装置遭受直击雷；二是防止过电压雷电波烟进线侵入变电所，危机变配电所电器设备的安全。变电所的防雷保护常采用以下措施：
4.4.1防直击雷
一般采用装设避雷针（线）来防止直击雷。如果变配电所位于附近的高大建筑（物）上的避雷针保护范围内，或者变电所本身在室内的，则不必考虑直击雷的防护。
4.4.2雷电波的侵入
对35kV进线，一般采用在沿进线500～600m的这一段距离安装避雷线并可靠接地，同时在进线上安装避雷器，即可满足要求。对6～10kV进线可以不装避雷线，只要在线路上装设FZ型或FS型阀型避雷器即可。
5.结束语
10kV变配电所设计是一项系统的工程，设计的每个步骤并不是单独进行的，需要统一考虑，如在变、配电所所址选择时需要考虑到基地内变电所的数量、容量、负荷分布及电源等因数，同时在满足技术要求的前提下还要对不同方案从技术经济方面进行比较选择，尽量节约投资，降低企业的生产成本。
【参考文献】
[1]刘瑞邦.关于10kV变电所设计的分析与讨论[J].河南科技，2010，（08）.
[2]林兆权.10kV变配电所设计中常见的问题分析[J].沿海企业与科技，2010，（02）.
[3]叶志东.住宅变配电所设计应注意的问题[J].电工技术，2008，（10）.
[4]陶余魁，高宏.关于变电站电气设计方案的探讨[J].机电信息，2011，（24）.