浅析10kV变配电所主要一次、二次电气设备的选择

杨 浩

煤炭工业合肥设计研究院电厂所，安徽 合肥 230041

1 电气设备选择的原则

10kV变配电所是工矿企业内部供配电系统重要组成部分，它即包含了将一路或两路10 kV电源分配成多路10kV电源并经线路送至其他用电点，也包含10/0.4kV变电配电部分。

10kV变配电所设计的一个重要环节是一次、二次电气设备的选择，其原则是应便于安装维修，能满足在当地环境下正常运行、能满足短路和过电压等状态的要求，满足《10kV及以下变电所设计规范(GB50053-94)》等规范的要求,并遵循以下几项原则。

1）按正常工作条件选择额定电压和额定电流；

2）按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定；

3）按装置地点的三相短路容量来校验高压断路器的遮断容量。

2 高压开关柜的选择

10kV变配电所几乎都选用成套开关柜，高压开关柜按结构可分为固定式、移开式。固定式开关柜中主要有KGN和XGN系列；移开式开关柜主要有JYN和KYN系列。

移开式或手车式柜的代号用大写字母Y表示：柜内的主要电器元件是安装在可抽出的手车上的，手车柜有很好的互换性，可以大大提高供电的可靠性。铠装式手车柜的特点是柜型采用积木式结构，开关柜由手车室、母线室、电缆室、继电仪表室四部分组成。这种柜型具有检修方便、安全，供电可靠性高等优点，并且能满足高压开关柜应具有的“五防”功能要求。

固定式柜用大写字母G表示：柜内所有的电器元件均为固定式安装的，固定式开关柜比较简单经济。其特点是隔室数目少于铠装型和间隔型，板的防护等级达不到规定的要求，结构简单，代表产品是XGN系列等。

综合各种柜的特点及运行中的情况，笔者认为，10kV变配电所推荐使用移开式、铠装型柜。

3 电力变压器选择

电力变压器的选择应根据用电负荷特点、经济运行条件、节能和降低工程造价等因素综合而定。

变压器分为油浸式和干式两大类。油浸式变压器的主要产品是S7，SL7，SF7，SZL7，S9系列等。S9系列变压器与S7系列相比，空载损耗降低8%左右，负载损耗降低25%左右。而S11系列变压器是在S9系列的基础上改进结构设计，选用超薄型硅钢片，空载损耗进一步降低，目前S11系列变压器的空载损耗比S9系列降低了30%，但投资相对比较高。

干式变压器的主要产品是SC系列，这种变压器具有难燃、防尘、耐潮、局部放电小和抗震性能好等优点。干式变压器主要分为浸渍式干式变压器和树脂干式变压器两大类。

浸渍式干式变压器多用于水电站、高层建筑，防火性好。变压器绝缘分为B、F、H、C级。这种变压器受环境的影响比树脂式干式变压器大，外型及重量也大，在国内外产量均趋于减少。

树脂式干式变压器设计和浇注工艺科学合理，线圈被环氧树脂包封，具有难燃、防火、防爆、免维护、无污染、体积小等优点，可直接安装在负荷中心。树脂式干式变压器局部放电量更小，噪声低，散热能力强，在强迫风冷条件下可以在125%额定负载下长期运行。

正常环境下应优先采用S9、S11等系列低损耗变压器，如果周围环境恶劣，应选用具有防尘、防腐蚀性能的全密闭电力变压器BS7及BS9型。对于高层建筑、地下铁道、隧道、机场等消防要求高的场所，宜选用干式电力变压器SC及SCB等。

4 高压断路器选择

断路器分油、真空、SF6断路器，少油断路器具有体积小，性能较好和开断电流较大等优点，且价格便宜，但检修维护工作量大，不能频繁操作，适用于不重要的变配电所或操作不频繁的回路。

真空断路器的主要特点是：触头开距短，体积小，重量轻，操作功小，动作快，能防火防爆；燃弧时间短（一般只需半个周波），且与开断电流大小无关；熄弧后触头间隙介质恢复速度快，使用寿命长，操作噪音小，可频繁操作且不用维修等。

目前新产品永磁高压真空断路器是一种采用永磁操动机构的真空断路器。永磁操动机构（简称“永磁机构”），它采用永磁保持，电子控制。与传统的断路器操动机构相比，永磁机构采用了一种全新的工作原理和结构，工作时主要运动部件只有一个，无需机械脱、锁扣装置，故障源少，具有较高的可靠性，机械寿命可达10万次。永磁真空断路器的缺点是价格较高。

SF 6 断路器具有如下优点：开断能力强，断口电压做得较高，允许连续开断次数较多，适用于频繁操作，噪音小，无火灾危险，机电磨损小等，是一种性能优异的"无维修"断路器。

一般大型变配电所或频繁操作并且故障较多的回路宜采用真空断路器和SF6断路器。

5 继电保护二次设备选择

变配电所继电保护方式可分为：电磁式保护、晶体管式保护和微机式保护方式。晶体管式保护目前已经淘汰。电磁式继电保护过去一直是供电系统的主要保护方式，它的主要特点是性能较稳定、可靠、价格便宜，缺点是占地面积大且智能化程度较低，不便于上一级部门的集中控制、调度。

微机式保护是一种数字式保护方式，它可以完成变配电所的自动控制和保护，具有监测、控制、保护、记录、RTU远动终端等功能，有相应的软件平台，能够很方便的组成系统以发挥数字保护的通讯优势，达到远方的监控。

微机保护系统在新建变配电所中已经广泛推广使用。

[1]中国航空工业规划设计研究院，等.工业与民用配电设计手册.中国电力出版社.3版，2005-2-1.

[2]电力工业部西北电力设计院.电力工程电气设备手册（电气一次部分）.中国电力出版社，1998-10-1.

[3]刘介才.工厂供电.机械工业出版社.4版，2004-8-1.

[4]谢毓城.电力变压器手册.机械工业出版社，2003，2.