关于10 kV变电所设计实例分析

杨立宏

摘  要：10 kV变电所作为电力系统与低压侧直接连接的变压部分，是电力系统的重要组成部分，在电力运行中起着重要的作用。高压变电系统比较复杂，做设计时对技术要求比较高，设计人员不仅要深刻理解变电所的规范，而且要结合实际情况，才能保证设计出的10 kV变电所安全稳定运行。该文结合某10 kV变电所实例，分析了变电所所址选择、供电负荷计算、电气设备选择、电气设备布置和避雷接地等，对设计人员设计10 kV变电所具有一定参考意义。

关键词：10 kV变电所  供电负荷计算  电气设备选择  电气设备布置  避雷接地

中图分类号：TM63                           文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）12（c）-0038-04

Case Analysis of 10 kV Substation Design

YANG  Lihong

（Huaibei Industrial Architectural Design Institute Co.，Ltd.， Huaibei， Anhui Province， 235000  China）

Abstract： 10 kV substation is an important part of power system and plays an important role in power operation. The high-voltage substation system is relatively complex， and the design requires high technical requirements. Designers should not only deeply understand the specifications of the substation， but also combine with the actual situation to ensure the safety and stable operation of the designed 10 kV substation. Based on the example of a 10 kV substation， this paper analyzes the substation site selection， power supply load calculation， electrical equipment selection， electrical equipment layout and lightning protection grounding， which has certain reference significance for designers to design 10kV substation.

Key Words： 10 kV Substation;Calculation of power supply load;Selection of electrical equipment;Electrical equipment layout;Lightning protection and grounding

10 kV变电所作为常用的输电线路终端，担负着受电、变压、分配电能的任务，是生产和生活供电系统的枢纽。变电所设计的正确与否不仅影响着电力负荷的供电可靠性，同时也影响着电力系统的安全可靠运行。

1  工程概况

该工程位于某矸石堆放区域附近，电源进线引自附近供电公司10 kV终端杆，10 kV电缆下线设置隔离开关、真空断路器和避雷器，采用电缆直埋引入，埋深不小于0.7 m。电缆过墙及建筑物须穿钢管保护，埋地敷设电缆出地面2 m以下穿钢管保护。该工程变电所设在办公室北侧，靠近负荷中心。

2  变电所供电负荷计算

该工程共8个雾炮机，每台有功功率均为48 kW，每台功率因数cosφ=0.8，每台无功功率48×tgφ=36 kvar。办公室有功功率为12 kW， cosφ=0.9，无功功率5.8 kvar。门卫室有功功率为8 kW， cosφ=0.9，无功功率3.9 kvar。地磅房有功功率為5 kW， cosφ=0.9，无功功率2.4 kvar。刷车机有功功率为15 kW， cosφ=0.8，无功功率11.2 kvar。配电室照明配电箱有功功率为5 kW，cosφ=0.95，无功功率1.6 kvar。1～13项负荷合计：总有功功率429 kW，补偿前总无功功率313 kvar，电容器补偿180 kvar，补偿后总无功功率133 kvar，总视在功率450 kVA，经计算选择500 kVA变压器，变电所电源进线电缆选用YJV22-10 kV 3×35 mm2型交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。

3  变电所电气设备选择

变电所内高低压母线均采用单母线接线，变电所电气供配电系统图见图1。500 kVA变压器10 kV侧计算电流29 A，0.4 kV侧额定电流722 A。高压柜为1台进线计量柜，型号为KYN28A-12，高压负荷开关FN-12 630 A，高压柜电流互感器变比为40/5，精度0.2 S，电压互感器10 000/100，精度0.2 S，高压熔断器为RN2-10 0.5A，过电压保护器KY2-B/10-Ⅰ，高压带电显示器DXN-10，铜母线型号为TMY-50×5。高压柜至变压器高压负荷开关为FN3-10R/50A，熔断器为RN1-10 40A。变压器型号为SC11-500/10/0.4，D/Yn11，防护等级IP30。低压柜共3台，1台进线柜，1台电容器补偿柜，1台出线柜。进线和出线柜型号为GGD2型，电容器补偿柜型号为GGJ2型。低压进线柜隔离开关为HD13BX-1000/31，塑壳断路器整定值为800 A，电流互感器变比为1000/5，电容器无功补偿180 kvar，出线柜隔离开关HD13BX-1000/31，电流互感器变比为1000/5，雾炮机馈出回路塑壳断路器整定值为125 A，刷车机馈出回路塑壳断路器整定值为63 A，办公室、门卫室、地磅房、配电室照明箱馈出回路塑壳断路器整定值均为40 A，低压柜均用多功能数显表显示电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率等电气参数。

4  变电所电气设备布置和避雷接地

高压柜、变压器和低压柜并排布置，因为左侧墙上布置高压负荷开关，高压柜左侧距墙2 m，柜后距墙1 m，低压柜右侧距墙1 m，柜前距墙2.1 m。壁挂式直流屏挂墙安装底边距地1.5 m。变电所两头分别开2 m门和1.2 m门。

变电所按三类建筑作防雷设计，屋面采用φ10热镀锌圆钢作避雷带，网格不大于20 m×20 m， 房屋伸缩缝上方避雷带作成U型，在引下线处与柱内4根主筋（>φ12）焊接引下。避雷带支架间隔为1.0 m，避雷带装设在屋脊及屋檐上。防雷引下线利用构造柱内靠外侧2×φ16主筋或大于φ10的4根主筋（绑扎或焊接）作为一根引下线将其通长焊接引下，共做4组引下线上部应与避雷带焊接，下部与接地装置相连，引出连接板距地面1.0 m。建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上。低压配电系统接地采用TN-S型式，功能接地、保护接地和防雷接地合并，组成联合接地系统，实测接地电阻不得大于1 Ω，否则增加接地极，接地极埋地深度不小于1 m。接地装置利用结构基础桩及底板内主钢筋（各至少2根大于φ16）做接地体并将引下线与接地体钢筋可靠焊连。接地连接线采用-40×4热镀锌扁钢在基础底板处环行敷设，与所有经过的柱内主钢筋焊接，该系统应设置总等电位联结，包括进线配电箱的PE母排、金属管道及结构、电缆桥架及其支架、所有进出建筑物的预埋钢管、各电气设备的金属外壳和金属构件等。各电气设备的金属外壳及金属构件均应牢固接地。图2为变电所设备安装平面图。

5  结语

该文结合实际设计经验，概述了变电所设计的主要内容，其中包括变电所所址选择、供电负荷计算、电气设备选择、电气设备布置和避雷接地等，设计人员要在熟练掌握变电所规范基础上结合实际情况，不断学习探索，逐步提高10 kV变电所设计水平。

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