10KV變電站系統設計及常見問題(二)

3)變電所主變壓器臺數，容量及類型的選擇。

4)變電所主接線方案的設計。

5)短路電流的計算。

6)變電所一次設備的選擇。

7)變電所二次回路方案的選擇及繼電保護裝置的選擇與整定。

8)變電所防雷保護與接地裝置的設計。

9)編寫設計說明及主要設備材料清單。

10)回執變配電所主接線圖、平面圖和必要的剖面圖，二次回路圖及其他施工樣圖。

由于筆者專業知道有限，本文僅對1~12項內容進行探討，其中部分內容只做淺型分析。

方案選擇及節能優化

變電站的主接線對變電站內電氣設備的選擇、配電裝置的 布置及運行的可靠性與經濟性等都有密切的關系，是變電站設 計中的重要環節。主接線的形式多種多樣，在10kV變電站的設 計中常用的有單母接線、單母分段接線、線路一變壓器組接線、 橋式接線等，每種接線均有各自的優缺點。通過對幾種能滿足 負荷用電要求的主接線形式在技術、經濟上的比較，選擇最合理的方案：

技術指標包括：①供電的可靠性與靈活性；②供電電能質 量：③運行管理、維護檢修條件；④交通運輸及施工條件；⑤分 期建設的可能性與靈活性：⑧可發展性。 經濟指標包括：①基建投資費用；②年運行費。

在本設計中，考慮到減小配電裝置的占地面積和占用空間，消除火災、爆炸的隱患及環境保護的要求，主接線不采用帶 旁路的單母線分段接線，且斷路器選用性能比少油斷路器性能更好的真空斷路器。所以選第二種方案較合適。

常見問題及處理方案

變電站位置的確定

變電站的位置是非常關鍵的，在選擇位置時，不能選擇一些大氣 污穢、鹽霧、滑坡、滾石、明暗河塘及與周邊設施有影響的地方 （通信 電臺、軍事基地、飛機場） 等，最好選擇靠近負荷中心，而且交通運輸 方便及出線條件好的地帶。如果要在居民區中建設的變電站必須要考慮 周圍的建筑物，應與其他建筑物距離不能小于5米。因為變電站在建設 完成后一旦開始使用，會產生一定的噪聲，因此還應在設計中考慮到變 電站產生的噪聲對附近居民的影響，如果噪聲過大，可以根據現場要求 有必要采用相應措施對噪聲影響進行降低。變電站的選位是非常重要 的，一旦建設開工后就難以改變。由于本次變電所位置在地下室變配電房內，所以只需著重考慮與其他建筑物距離以及噪聲控制上面。

主變壓器的選擇

在10kv的變電站中，主變壓器起到關鍵的作用，選擇時應考慮節 能環保型及性能優越的變壓器。根據負荷計算與負荷分級的結果來確定 變電站中的變壓器臺數和容量，再結合其經濟運行再做選擇。根據實際 情況，對于一、二級負荷量大的、集中荷載較大的及季節性負荷變化大 的就應裝備兩臺或兩臺以上的變壓器。這樣當任一臺變壓器出現故障 時，還有備用變壓器可滿足供電需要。在選擇變壓器的容量時候，這些 也要進行充分的考慮，同時，進行考慮周圍環境溫度與通風散熱條件等 因素，再做出選擇。對一些高層建筑或小區的沖擊性大負荷、季節性容 量大負荷，因此，對于電梯、消防等設備，可以為它們備用電源的負荷 專設用變壓器，這樣不僅可保障供電的可靠性和電能的質量，這也符合 電費有關的電價政策。對于安裝在高層建筑內部的變壓器，通常是采用 干式變壓器；如果變電站安裝在周圍大氣環境較差地方，應選用的要是 防腐型或密閉型這類變壓器，目的是防止變壓器受到侵蝕而迅速老化。 10kV變電站主變分接頭的電壓應該為10.5kV，這樣可以使到配電運行 中的電壓保持穩定。同時分接范圍油浸要變為正負5％，干式則變為正負2×2.5％，這些對變壓器的選擇都起到關鍵的影響。

電氣主接線的選擇

在變電站建設中，選擇主接線也十分重要，其對電氣設備選擇、 配電的裝置布置、運行的經濟性及可靠性等方面均有著密切的關系，對 變電站的設計環節起著重要的作用。電氣主接線的形式又是有多種多 樣，在設計10kv變電站中的接線方式一般有：單母分段接線、單母接 線、線路一變壓器組接線及橋式接線等，這些接線方式各有各的優缺 點。而選擇合適的接線方式也是很有必要的，應比這幾個可以滿足負荷 用電要求，再通過結合主接線形式經濟上及技術進行比較主要布線形式 在技術和經濟性，從而選擇出比較合理的設計方案。包括幾個技術指 標：1） 供電的質量；2） 輸送的可靠性和靈活性；3） 交通運輸與施工 條件；4） 運行管理及維護檢修條件；5） 分期建設的靈活性和可能性； 而經濟指標是基建投資費用和每年運行費。

第2章負荷計算

負荷計算的內容及目的

負荷計算的內容

負荷計算的目的

計算負荷是確定供電系統 ,選擇主變容量 、電氣設備 、導線截面和儀表量程的依據 ,也是整定繼電保護 的重要數據 .因此 ,正確進行負荷計算及負荷分類是設計的前題,也是實現供電系統安全、經濟運行的必要 手段.此階段需要的原始資料有 :①供電區域的總平面圖 ;②供電區域逐年及最終規模的最大負荷、年耗電 量 、功率因數值及項目投產日期 ;③每回出線的名稱 、負荷值 、各負荷的性質及對供電可靠性或其它方面的 特殊要求;④供電部門對電源電壓、供電方式、電源路數及繼電保護、自動裝置等方面的相關意見;⑤用戶 對變電站設置方面的數量 、容量 、位置等的設想及資金準備情況等 .

負荷計算

負荷核算

負荷的計算方法

計算負荷的方法多種多樣 ,如需用系數法 、二項式法 、利用系數法等 .目前多數采用需用系數法與二項 式法相結合的方法,部分采用利用系數法 .但是由于利用系數法其理論依據是概率論和數理統計, 計算結 果比較接近實際 ,因此也適用于各類的負荷,在以后的負荷計算工作中將占主導地位

負荷的分類

負荷根據其對供電可靠性的要求可劃分為一、二、三級負荷。對于一級負荷，如醫院的手術室等必須有 兩個獨立的電源供電,如同時具備兩個條件的發電廠或變電所的不同母線段等, 且當兩個獨立電源中任一電源失去后,另一電源能保證對全部一級負荷的不間斷供電.對于一級負荷中的特別重要負荷,也稱保安負荷.如用于銀行主要業務的電子計算機及其外部設備、防盜信號等必須備有應急電源, 應由兩個獨立的電源點供電 .如兩個發電廠、一個發電廠和一個地區電網或一個電力系統中的兩個區域性變電所等.獨立于正常電源的發電機同樣可作為應急電源 ,實行先斷后通.對于二級負荷一般需有兩個獨立電源供電,且當任一電源失去后,另一電源能保證對全部或部分的二級負荷供電.對于三級負荷 ,通常只需一個電源供電。在各類負荷中,除了保安負荷外, 都不應按一個電源系統檢修或故障的同時另一電源又發生故障進行設計。

負荷計算

無功功率補償核算

在電力系統中,存在著廣泛的、大量的感性負荷 ,在系統運行中消耗大量的無功功率, 降低了系統的功率因數 ,增大了線路的電壓損失 ,電能損耗也增高.因此 ,國家供用電規則規定:無功電力應就地平衡 ,用戶 應在提高用電自然功率的基礎上設計和裝置無功補償設備, 并做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除 , 防止無功倒送.目前廣泛采用并聯電容器作為無功補償裝置, 分集中補償和分散補償兩種.在確定無功補 償方案時應注意如下問題 :

補償方式問題

目前無功補償的出發點還放在用戶側 ,只注意補償用戶的功率因數, 而不是立足于降低電力網的損 耗 .如為提高某電力負荷的功率因數 ,增設 1臺補償箱, 對降損有所幫助, 但要實現最有效的降損, 可通過 計算無功潮流來確定各點的最優補償量及補償方式 ,使有限的資金發揮出最大的效益 .

諧波問題

電容器具備一定的抗諧波能力, 但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響, 甚至造成電容器的過 早損壞 ,且電容器對諧波有放大作用 ,因此使系統的諧波干擾更嚴重.動態無功補償的控制容易受諧波干 擾的影響,造成控制失靈.因而在有較大諧波干擾的地方補償無功 ,還應考慮添加濾波裝置 。

無功倒送問題

無功倒送會增加線路及變壓器的損耗 ,加重線路的負擔 ,因此是電力系統所不允許的。

電容器容量的選擇

(1)集中補償容量(kvar):QC =P(tanψ1 -tanψ2).P為最大負荷月的平均有功功率, kW;tgψ1為補償前功率因數的正切值;tgψ2為補償后功率因數的正切值; 

(2)單個電動機隨機補償容量(kvar):QC = 3 I0 Un.Un為電動機的額定電壓, kV;I0為電動機的空 載電流, A.

 (3)按配電變壓器容量確定補償容量(kvar).在配電變壓器低壓側安裝電容器時,應考慮在輕負荷時防止向10kV配電網倒送無功,以取得最大的節能效果 .QC =(0.10 ～ 0.15)Sn.Sn為配變容量, kVA

無功功率補償計算