10kV小型变电站系统的设计(4)

10kV小型变电站主接线设计

采用负荷开关加熔丝的组合,其接线简单。在10kV负荷开关和熔断器组合的选择方面, 10kV负荷开关按正常工作条件选择和按短路状态校验。熔断器的熔体额定电流按Ie = k*I1. max进行选择,其中k为可靠系数,当不计电动机自起动时取1.1～1.3,考虑电动机自起动时取1.5～2.0; I1. max为电力变压器回路的最大工作电流。熔管的额定电流≥熔体的额定电流。 选择熔断器时,还应保证前后两级熔断器之间(多见于美式箱变)、熔断器与电源侧的继电保护之间、熔断器与负荷侧的继电保护之间的动作选择性。当本段保护范围内发生短路故障时,应在最短的时间内切除故障。当电网接有其它接地保护时,回路中的最大接地电流与负荷电流之和应小于最小熔断电流。 2.2.4 电力电缆的选择

（1）首先应根据用途、敷设方式和使用条件来选择电力电缆的类型。 YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆是目前工程建设中普遍选用的两种电缆。 YJV型电缆与VV型电缆相比, YJV型电缆虽然价格略高,但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长的显著优点( YJV型电缆寿命可长达40年, VV型电缆寿命仅为20年) ,因此在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆。

（2）电缆的额定电压UN≥所在电网的额定电压。

（3）按长期发热允许电流选择电缆的截面。但当电缆的最大负荷利用小时数

Tmax > 5000h,且长度超过20米时,则应按经济电流密度来选择。

（4）允许电压降的校验。 对供电距离较远、容量较大的电缆线路,应满足:ΔU % = 173ImaxL (rcosψ+xsinψs / U ≤5% ,U、L为线路工作电压(线电压)和长度; 错

功率因数; r、x为电缆单位长度的电阻和电抗。

（5）热稳定的校验电缆应满足的条件为:所选电缆截面应满足：

S ≥ Qd/CX100 (mm2)。Qd为短路电流的热效应, C为热稳定系数。 如某县企业

的供电电源是从紧邻的一座110kV变电所的10kV侧专线接入的,由于该企业的用电负荷不是很大,若按长期发热允许电流选择的电缆截面,或按经济电流密度来选择的电缆截面均在95 mm2以下,但在热稳定校验时,所选电缆截面至少需在120 mm2及以上。

2.3 防雷与接地

（1）10kV变电站在建设过程中,可利用钢筋混凝土结构的屋顶,将其钢筋焊接成网并接地来防护直击雷。

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10kV小型变电站主接线设计

（2）在变电站内的高压侧、低压侧及进线段安装避雷器,以防护侵入雷电波、操作过电压及暂时过电压。

（3）10kV变电站中的接地网一般由扁钢及角钢组成,也可利用建筑物钢筋混凝土内的钢筋体作接地网,但各钢筋体之间必须连成电气通路并保证其电气连续性符合要求。接地电阻值要求不大于4Ω。变压器、高低压配电装置、墙上的设备预埋件等都需用扁钢等与接地网作可靠焊接进行接地。发电机的接地系统需另行设置,不得与变电站的接地网连接。

（4）低压配电系统按接地方式的不同可分为三类:即TT、TN和IT系统。TT方式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称作保护接地系统。TN方式供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统。在TN方式供电系统中,根据其保护零线是否与工作零线分开又可分为: TN-C和TN-S方式供电系统。 TN-C方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,适用于三相负载基本平衡的情况。TN-S方式供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开,当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳、PE线电位不变。TN-S方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统。此外,在一些由用户提供的图纸中,我们还可看到TN-C-S方式的供电系统,此系统的前部分是TN-C方式供电,系统的后部分出PE线,且与N线不再合并。TN-C-S供电系统是在TN-C系统上的临时变通作法,适用于工业企业。但当负荷端装设RCD (漏电开关)、干线末端装有断零保护时也可用于住宅小区的低压供电系统。IT方式供电系统表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地,负载侧电气设备进行接地保护。IT方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好,一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格的连续供电的地方。

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10kV小型变电站主接线设计

3 10kV变电站实例设计

3.1 变电站位置的确定

变电站位置应避开大气污秽、盐雾、与邻近设施有相互影响的地区(如军事设施、通信电台、飞机场等) 、滑坡、滚石、明暗河塘等,靠近负荷中心出线条件好,交通运输方便。

浙江衢州市地处浙江省最大的内陆盆地——金衢盆地的西半部，市区境内地势平坦，环境优美。近年来，衢州市内大型企业蓬勃发展，为衢州市的经济做出了突出贡献。本文便以衢州市柯城区内一家知名企业——巨化集团企业为选址，进行厂内10kV变电站的模拟设计。

3.2 电气主接线方案的选定

巨化集团是浙江省最大的化工基地。公司决策中心在浙江杭州，生产基地位于浙江衢州，主要生产氟化学制品和基本化工原料等17大类200多种产品。巨化集团生产的化工原料一般会对环境产生高污染，如果发生泄露事故，都会对当地的生产生活造生大的损失。据此巨化集团企业内的负荷等级应为Ⅱ类负荷，Ⅱ类负荷供电要求在线路维修时，允许短时停电或部分长期，但不允许线路全部长期停电。为避免因停电带来安全生产事故，必须选择安全可靠的电气主接线方案。从这一方向出发可有两种主接线方案，一为高低压负荷均为单母线分段接线方案，二为高低压负荷均为双母线不分段接线方案（双母线不分段接线以下简称双母线接线）。下面分别对两种接线方案进行比较讨论。

双母线接线，它的可靠性非常高。采用双母线可以在任何一段母线维修时将该段负荷切换的另一母线上，并且不用长期停电，短时停电为切换母线时的操作时间，大大提高了供电可靠性。它的优点在于：一是便于扩建，在扩建时只用横向建设，不必另加入母线。二是灵活性高，有多种运行方式。缺点是进行调度并网操作复杂，其安全性相对低，在母线故障时倒闸操作复杂，易产生误操作，稍有不慎会造成带负荷拉开隔离开关的重大事故。二是经济上双母线由于有二条母线，它所配备的设备也要相应增加，对应负荷的断路器与隔离开关也要增加，所以它的建设投资大。由于它连接母线的设备较多维修的对象多，它的维护费用也多，经济性较差。

双母线接线图：

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电源进电源进线2线1母母母母图3.1 双母线接线图

单母线分段接线较双母线接线，可靠性偏低，但经济性较好，所配备的设备较少，也克服了单母线不分段接线的可靠性低的缺点，提高了供电可靠性。在任一母线的隔离开关维修时，该段母线上的回路都要停止工作，但不会形成全部停电，而是部分停电。检修任一电源或出线断路器时，该回路要长期停电，由此可以分别把负荷接在不同分段母线上同时供电。这样不但满足了对Ⅱ类负荷的供电要求，也能满足对Ⅰ类负荷的要求。安全上单母线分段接线简单，在维护的倒闸时的操作简单。灵活性高调度方便，可以快速并网。在扩建时建设方便只用横向建设，不必多加入母线。在经济性上由于母线数少，增加出线回路的投资不高。由于连接母线的重要设备少，所以维护设备的费用也少，运行维护费用不高，经济性好。

通过对两中方案的比较，从可靠性上：双母线比单母线分段的可靠性高。从安全性灵活性上：双母线接线倒闸操作复杂，易发生是事故，维护不便。单母线分段接线的倒闸操作简单，调度灵活。在经济性上：单母线分段的运行与维护费用比双母线要少，扩建的投资也比双母线经济。进行综合的考虑，本次设计中虽然双母线的可靠性比单母线分段的高，但是从灵活性安全性和经济性上：单母线分段比双母线都要好，经过讨论比较，可以发现单母线分段的接线方案比双母线接线的方案更适合本次设计，所以最终采用单母线分段作为变电站的接线方案。

单母线分段接线图：

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电源进线1电源进线2段段段段图3.2 单母线分段接线图

3.3 变电站(所)的配电设计

本设计中，拟定2个配电房间，一间用以安放配电设备和变压设备（下面统称配电房），一间用于监控运行的主控室。配电房内有4台变压器，2台10/6KV的和2台6/0.4KV的变压器，统一按照单母线分段接线方式安装。10/6KV的2台变压器在房间最里面，他们之间有3米的距离间隔，3米是便于维修和巡查设备的回车道，变压器离墙面保持2米的安全距离。10/6KV的变压器与6/0.4KV的变压器之间有高压开关柜和电容柜，高压开关柜和电容柜离变压器有3米的间隔距离。以Ⅰ段和Ⅱ段为分界，每段各有1个高压开关柜和电容柜，两段各组之间有3米的回车道。

主控室主要用于监控变压器与设备的正常运行，观察继电保护动作的情况，监视中央音响设备的报警情况，里面的设备都属于二次设备，接线属于二次接线，因此在这里不做具体论述。配电房布置图如下：

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