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摘要：10kV变配电房是电力系统的关键组成部分，是整个电力系统建设的基础，因此，10kV变配电房的设计至关重要。对10kV变配电房设计中常见的供电需求不明、设备布局缺乏合理性呼视节能损耗等问题进行了分析，并设计了相应对策。 关键词：10kV变配电房；设计；问题；对策 10kV变配电房是电力系统的重要组成部分，其作为电力系统与用户端直接连接的关键部分，在实际生活中发挥着非常重要的作用。10kV的安全可靠运行将会直接关系到居民的正常用电，同时还会对电力企业的经济效益产生直接影响。由于高压配电系统本身的复杂性，其设计工作对技术要求非常高，设计人员需要严格把握设计的每个细节和质量，对于设计中出现的各种问题，及时采取措施解决，从而保证10kV变配电房运行的安全性和稳定性。对10kV变配电房进行优化设计，增强电力系统的供电能力，更好地服务于社会经济建设和人民生活是现阶段电力企业急需解决的问题。 1 确定高压供配电系统主接线 高压供配电系统主接线的设计需要满足《供配电系统设计规范》以及《10kV及以下变电所设计》规范的要求[1]，同时还必须结合地方供电部门度高压供配电系统主接线的设计要求。因此，在高压供配电系统主接线设计的过程中，首先须与地方供电部门进行沟通，确定实际需求。负荷开关以及断路器是当前主要采用的高压开关柜形式，其中负荷开关主要采用环网柜形式，断路器则通常采用断路器柜形式。国家对两种高压开关的使用并未进行明确的规范，但是负荷开关的结构和控制相对较为简单，因此，一般选择负荷开关作为高压开关，只有当变压器电流大于800kVA 时，才会要求采用断路器柜作为高压开关。 用于住宅配电的公变变压器以及用于单个用户的专变变压器由于所属产权及管理者的差异，供电部门也提出了不同的要求。通常来说，公变用户由于电费是低压每户收取，并且变电所直接由电力部门管理，因此，单台变压器的容量通常不会超过800kVA，其高压允许使用环网柜，主接线相对较为简单，环网柜单电源主接线图如图1所示。
当单个用户的用电量大于100kVA，则需要专变变压器进行变压，如果用电量在315kVA以下，则可以选择环网柜进行高供低计。而在用电量大于500kVA 时，则要求断路器柜作为高压开关，并采用高供高计的形式。当用户的用电量大于400kVA，而小于500kVA 的情况下，也须采用高供高计的形式，但主接线形式则相对简单一些，只须设计一台进线柜和一台出线柜[2]。对于双电源用户来说，须配置至少两台专变变压器，并且必须采用断路器柜接入主接线，同时采用高供高计的形式，单电源断路器柜主接线形式如图2 所示。
在电源形式选择的过程中，须结合地方实际情况以及用电负荷确定。在供电条件许可的情况下，如果存在大量的一、二级负荷，则须采用双电源供电，其中，一级负荷须设置两个独立的电源，二级负荷则设计为双回路，同时配置两台变压器，并且所有电缆需要能够承载最大的一、二级负荷。 2 计算短路电流 在对高低压开关、线路以及开关设备进行选择时，需要结合计算出来的短路电流进行具体选择。下面选择630kVA变压器高压侧以及低压侧的三相短路电流进行计算。 假设110kV/10kV变电站有一台容量为40000kVA的变压器，为三相双绕组无励磁调压变压器，联结组别为Ynd11，短路阻抗为10.5Ω，具体如图3 所示，10kV/0.4kV变配电所的距离为4 km，电缆型号为YJV–8.7/15kV–3x95，末端变压器的容量为630kVA，接线为Dyn11，短路阻抗为4.5Ω，分别对末端变压器高、低压侧的三相短路电流进行计算。
在实际工程应用中，由于通常不知道前端110kV变电站的具体容量以及该变电站与所设计的10kV变配电房的实际距离。在这种情况下，可以对10kV变配电房端的短路电流值进行假设，假设在距离较远的情况下，10kV变配电房端的短路电流为200MVA，而在距离较近的情况下，10kV变配电房端的短路电流为300MVA，以具体的计算结果作为依据进行设备的选择。根据前面的计算来看，短路容量随着与电源点距离的增加而减小。在电压相同时，与电源点的距离越大，短路电流越小，而当短路容量相同时，短路电流随电压的增加而不断减小。 3 10kV变配电房设计中常见问题 3.1 供电需求不明确 10kV变配电房进行设计之前，需要调查本地区电力需求，同时明确供电电源的基本情况。但部分设计人员未经实地勘察，在电力需求不清楚、供电电源基本情况不明确的情况下，便直接展开设计，导致电源定位不准确、配电房用途性质定位不符合实际情况，影响设计质量以及后续施工，不但会导致工作效率下降，同时还会浪费大量资源。 3.2 设备布局缺乏合理性 在电费计量表方面，设计人员应该结合建设单位的实际用电需求以及具体用电情况进行差异性设计[3]。比如，城市综合体的用电类型非常复杂，不仅包括商业用电，同时还包括办公用电以及家庭生活用电，部分设计人员在进行电费计量表设计时，并未按照用电类型进行差异性设计，导致供电部门按照统一的标准进行计量收费，引发了非商业用户的不满。另外，在设计过程中常常还存在电费计量表多设、漏设的情况，对电能表精度计量产生了严重的影响。配电设备布置不合理的问题也经常存在，比如平面设计与配网系统图不匹配、中柜排列顺序不一致等。在工程设计过程中，各部门会审意见缺乏统一管理，不了解实际施工情况，缺乏与建设施工单位的沟通等，都可能导致配电设备布局不合理。 3.3 忽视节能降耗，浪费资源 在线缆选型过程中，设计人员并未对线缆长期运行的环境以及成本要求等因素进行综合考虑，对整个配电系统的运行效果产生了不利的影响。在小区工程中，由于负荷路数较多，需要大量不同规格的电缆，电缆统计工作中容易出现误差。如果设计人员计算出现错误，并且在审核过程中也未发现问题，就可能造成巨大的经济损失。在选择导线的过程中，设计人员通常忽略了能耗方面的问题，造成电力资源浪费。在变压器选择方面，虽然当前国家已经在大范围推广S13 型变压器，该变压器具有能耗低、噪音小、免维修等特点[4]，然而从实际来看，仍然大量选择S9 高能耗变压器，资源浪费问题非常突出。 4 10kV变配电房的设计 4.1 优化配电设计 4.1.1 严格遵循相关规定 当前，我国已经出台了配电设计相关的国家标准，设计人员在进行变配电房设计的过程中应该严格执行相关的规范要求，不能随意进行变更。同时，相关部门应该严格执行审核程序，对于不符合规范要求的设计应该及时反馈，并要求设计人员按照规范要求修改，最终的设计结果不仅要满足供电部门的要求，同时还要符合相关规范的要求。另外，设计单位应该定期对设计人员开展专业培训。 4.1.2 加强调研与沟通 设计人员在开始进行设计之前，首先应该做好前期调研工作，综合考虑建设单位的用电环境、用电容量、用电规模等，确定最佳的设计方案。在制图之前应该对建筑设计院提供的电气施工图进行认真校核，明确供电电源，做好设备的选型等工作。在线缆路径选择上尽量避免土地占用，选择交通便利、运行维护方便的地段，同时应该避开人群集中的区域，确保安全。另外，须加强与建设单位、施工单位以及供电部门的沟通，督促建设单位在初步设计完成之后进行用电申报，并与供电部门初步达成供用电协议，进而指导变配电所设计工作的开展。 4.1.3 合理布局 配电房的设计应坚持接线简单灵活、检修方便的原则，对各类设备的位置和数量进行合理设计，结合实际供配电需求做好备用回路的设计。在进行合理布局的基础上，逐渐进行优化，使变配电房的设计能够符合行业标准和实际应用需求。 4.2 节能措施 4.2.1 配电线路的合理选择 在配电房设计的过程中，为了达到节能降耗的目的，须选用电导率较小的材质做导线，在负荷较大的一、二类建筑中采用铜导线，在三类负荷或者负荷较小的供电需求下，可以采用铝芯导线，减小导线的长度，增大线缆的横截面积[5]。 4.2.2 合理选择变压器设备 合理选择变压器对于降低有功功率的损耗具有重要作用，S11和S13系列变压器均属于节能变压器，在节能降耗方面具有非常明显的优势。相对S9系列而言，S11和S13系列变压器空载损耗平均降低29.25% 以上，空载电流降低37.9% 以上，因此，应用频率较高。在高压配电设计过程中，须对用电负荷进行合理分配，同时对变压器的容量和设备数量进行合理选择，确保其处于工作高效区间，降低变压器的总体损耗。 4.2.3 线缆的合理选型 线缆的合理选型对于节能降耗非常重要，针对10kV变配电房，通常采用YJV22 和VV22型聚乙烯电缆，由于YJV22型电缆重量轻、耐磨性能高、载流量大等特点，能够很好地满足10kV变配电房运行要求，得到了较为广泛的运用。电缆套管的选择须结合实际情况的变化，PVC电工套管具有良好的绝缘性，抗电流击穿电压较高，小区工程中的配电房设计通常选用PVC 套管。导线选择需要选用电导率较低的材质，铜具有较强的导电性、机械强度以及耐腐蚀性能，是理想的导电材料，但是比铝的成本更高，同截面、通常都条件下，铝芯线缆的成本远低于铜芯线缆，并且铝的重量更轻，在施工过程中更加节省材料和人力的投入。因此，在满足要求的情况下，应该优先选择铝芯线缆。 5 结束语 10kV变配电房的设计是一项非常复杂的工作，对技术要求较高，同时要求设计人员熟悉相关的设计规范，这样才能保证10kV变配电房设计的科学性，确保配电系统的稳定可靠运行。针对10kV变配电房的重要性，希望能够有更多的科研人员投入到该课题的研究中。论文虽然对10kV变配电房常见的设计问题进行了分析，但是还存在一些不足，希望能够进一步深入研究，为我国电力系统健康发展做出应有的贡献。 来源：变压器技术杂志 |
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