10kV小型变电站系统的设计(3)

10kV小型变电站主接线设计

（2）电能损失小

合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自偶变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能损失。

（3）占地面积小

电气主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。 在可能和允许条件下应采取一次设计、分期投资、投产、尽快发挥经济效益。 4．电气主接线具有将来发展和扩建的可能性。

1.3 电气主接线形式的分类

变电站的主接线形式指的是变电站采用的电压等级，各级电压的进出线善及其横向联络关系。进出线确定以后，其横向联络的形式分为两大类：有横向联络形式与无横向联络形式。

1．有横向联络的接线形式

按联络方式不同，此种接线分为有母线形式和无母线的简易接线形式，有母线形式设有一组或两组汇流母线，其作用是实现各进、出线支路的并联。分别称为单母线接线和双母线接线。单母线接线按母线是否设立分段断路器而分为单母线分段接线和单母线（不分段）接线。

双母线接线按每条支路使用的断路器数目分为双母线单断路器接线、双母线3/2断路器接线和双母线双断路器接线。每条支路只有一个断路器的接线，在断路器检修时该支路停电，为了解决断路器检修问题，在母线上设备用断路器（旁路断路器PD）通过旁路母线（PM）实现与各支路断路器的并联。因此，出现有旁路系统的接线形式。

有母线的接线形式布置清晰、运行方便、便于扩建，是电力系统特别是大型发电厂、变电站高、中压电压等级普遍采用的接线形式。

简易接线形式是不用汇流母线实现各进、出线并联的接线形式。它包括多角形接线和桥形接线。多角形接线是将母线支路的断路器连接成一个多角形，每条支路接在多角形的顶点上而实现各支路的并联。桥形接线是每两条支路之间经过一断路器（3DL），该断路器称为桥开关。这时省掉一侧支路断路器，可视桥开关由这些支路提供。由于支路上缺乏断路器，因此这些支路故障将导致联络断路器的切除，即易于解除联络。因此不宜于用于进、出线大于4回的情况。

有横向联络的接线形式可以提高运行的灵活性，使各支路构成相互备用的关系，但需要增加投资并增大短路电流。

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2．无横向联络的接线形式

当不用发电机电压对周围供电时，发电机不在机端并列运行，可将发电机与变压器直接串联不设断路器，这种接线形式称为无横向联络形式。

1.4 一次设备

一次接线上的设备称为一次设备，其中包括：开关电器、限流电器、互感器以及电缆等。 1.4.1 开关电器分类

根据电压范围，开关电器可分为高压开关电器和低压开关电器两大类。 高压开关电器按其功能与作用又可分为高压断路器，隔离开关和负荷开关及熔断器等。

高压断路器在电路中的符号是DL按其灭弧介质与绝缘方式可划分为4种；即油开关，六氟化硫（SF6）开关，空气开关，真空开关。

高压隔离开关在电路中的符号是G，具有明显可见的断口，其额定电流只表示开关处于闭合位置时可以长期通过的电流，而不能切断负荷电流，但必须具备与断路器相同的动热稳固性，仅用于设备检修时的隔离电源和切断与接通电压互感器和避雷器。

高压负荷开关在电路中的符号是FK。是一种性能介于隔离开关和断路器之间的简易开关。负荷开关与隔离开关的主要不同之处是负荷开关有灭弧栅，专门用来接通或断开正常运行的负荷电流，不允许开断短路电流。将负荷开关与高压熔断器串联组合使用时，可由熔断器切断过载及短路电流，由负荷开关接通与断开负荷电流，用于35kV及以下功率较小和对保护性能要求不高的场所。

高压熔断器在流过短路电流或较长时间过电流时熔断，以保护电气设备，主要产品有限流式和跌落式熔断器两类。 1.4.2 限流电器

限流电器是用以增加电路的短路阻抗，从而达到限制短路电流目的的装置。由于限流电器作为一个阻抗元件串接在电路中，当正常工作电流流过时，在其上产生电压降而影响供电电压的质量，因此在选择限流电器的类型及参数时，关键的问题在于如何解决既使之达到限制短路电流的目的，又不使正常工作电流情况下引起的电压损失过大的矛盾。

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在变电站电路中加装限流电抗器目的在于使发电机回路及用户能采用轻型断路器，从而减少电气设备投资。限流电抗器是单相空心电感线圈，按中间有无抽头分为普通电抗器和分裂电抗器（中间有抽头）两种。根据安装地点和作用不同可称为出线电抗器和母线分段电抗器。为解决限制短路电流与限制正常压降的矛盾，可采用分裂电抗器。 1.4.3 互感器

互感器是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号以反应一次系统的工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。使用互感器的一个极为重要的问题是其铭牌数据中的额定变比与实际运行变比（实际变比）的差别（误差）。前者用于计算：由幅边电度计算原边电度以收取电费或由原边电压、电流计算副边电压、电流以整定继电保护的动作值等级。

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2 10kV变电站主接线形式与设备选择

10kV配电网所处的地位十分重要。在配电工程中,能否保证系统安全、经济、可靠地运行,主接线形式与设备的选择是一个重要条件. 本章就10kV变电站的设计思路进行探讨.

2.1 电气主接线的选择

正如1.1节所讲：变电站的主接线对变电站内电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系,是变电站设计中的重要环节。1.3节中列举了电气主接线的主要接线形式。其中，在10kV变电站的设计中常用的有单母接线、单母分段接线、线路—变压器组接线、桥式接线等,每种接线均有各自的优缺点. 通过对几种能满足负荷用电要求的主接线形式在技术、经济上的比较,可以选择出最合理的方案。可以用下面的例子来作说明：

某县西部的甲乙两企业,以前均由6kV线路供电,现都要求改为电网10kV供电。在甲企业中,由于其预计运行的时间只有3年左右,且周围均为10kV电网供电,经过技术及经济比较,采用了保留原有供电设备,仅增一台特殊变比(10kV/6kV)的变压器来满足用电要求的方案,节省了投资,节约了时间.在乙企业中,其新增设备的额定电压为10kV,在企业周围还有部分采用6kV电压等级供电的负荷,如同样采用甲企业的方法,仅增一台特殊变比(10kV/6kV)的变压器,则该企业有可能成为一个新的6kV电压等级供电点,对用电的管理及电网的运行均产生不利的影响。经技术及经济比较,向用户列举了10kV供电的诸多优点,动员用户对原有供电设备进行了改造. 此方法对用户、电网和用电管理部门都是一个较理想的选择。

2.2 设备的选择

在进行电气设备选择时,应根据工程的实际情况,在保证安全、可靠的前题下,积极而稳妥地采用新技术,注意节约投资. 2.2.1 主变压器选择

在10kV变电站中,要选用性能优越、节能低损耗和环保型的变压器。 变压器的台数及容量要根据负荷计算和负荷分级的结果并结合经济运行进行选择。当有大量的一、二级负荷,或季节负荷变化较大,或集中负荷较大时,宜装设两台及以上的变压器。 当其中任一台变压器断开时,其余变压器应满足一级负荷及大部分二级负荷的用电需要。定变压器容量时还要综合考虑环境温度、通风散热条件等相

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关因素。对冲击性较大的负荷、季节性容量较大的负荷、小区或高层建筑的消防和电梯等需备用电源的负荷等可设专用变压器,此方法既保障了电能的质量及供电的可靠性,又结合了电费电价政策,做到经济运行。

为了使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用,并有利于抑制3n次谐波影响,宜选用的变压器接线组别为D, yn11。 D, yn11接线的变压器低压侧单相接地短路时的短路电流大,也有利于低压侧单相接地故障的切除。在改、扩建工程中,为了满足变压器并列运行条件,选用的变压器接线组别与原有的保持一致,短路阻抗百分比接近,容量比不超过1∶3。如某县企业,其设备的用电规格与我国不相一致,根据用户的意见,我们将容量为630kVA的主变接线组别定为D,dn,并要求变压器设单独的接地系统,以此满足用户的供电要求。设在高层建筑内部的变电站,主变采用干式变压器。设在周围大气环境较差的变电站,应选用密闭型或防腐型变压器。为了不降低配电运行的电压,10kV变电站的主变分接头宜放在10.5kV上,分接范围油浸变为±5% ,干式变为±2×2.5%. 2.2.2 10kV开关柜的选择

容量为500kVA及以上的变压器一般均配有10kV开关柜. 10kV开关柜可分为固定式和手车式开关柜.就绝缘介质而言,目前10kV开关柜的主流产品又可分为SF6气体绝缘和真空绝缘. SF6气体绝缘的开关柜体积小,一般20年内免维护,但价格高,其气体的泄露还会造成环境污染. 真空绝缘的开关柜体积适中,相对同等档次的SF6气体绝缘的开关柜来说价格略低,使用过程中不会造成环境污染,但每二年就需做一次试验,增大了运行维护的工作量. 因此开关柜的选择除按正常工作条件选择和按短路状态校验外,还应考虑开关柜放置的场合和对开关柜性能的要求等条件. 如我县某工程,其预留的10kV变电站位置在地下室,该工程在建筑上并没有考虑变电站的通风问题,且在建筑施工时设置的变电站大门只有2.05米净高,用电可靠性要求较高. 在这里,选用SF6气体绝缘的开关柜显然违背了《国家电网公司电力安全工作规程》中在SF6电气设备上的工作这一节的相关条款。但一般的真空开关柜高度均在2.2米以上,通过对一些开关柜制造厂家的咨询,最后采用了高度为1.9米的非标型真空开关柜.

2.2.3 10kV负荷开关和熔断器组合的选择

在10kV变电站的设计中,对主变容量在400kVA及以下的变电站,高配部分通常

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