电力论文:浅谈10KV及以下变电所设计

　　浅谈10KV及以下变电所设计
　　黎荣山
　　中国化学工业桂林工程有限公司
　　摘要：在工程电气专业设计中，变电所的设计是否合理、规范，不仅影响到设备运行和检修，同时也可能影响整个电网安全运行。针对多年来在10KV及以下变电所设计中发现的一些问题，依据国家现行规范和标准进行简要分析，并提出改进意见。
　　关键词：变电所存在问题规范改进意见
　　一、设计中存在的问题
　　1. 主变压器容量，台数及形式选择
　　（1） 变压器容量偏小
　　（2） 变压器数量不够
　　（3） 变压器形式不合理
　　2. 接地系统描述错误
　　3. 电气设备选择
　　（1） 低压断路器分断能力偏小
　　（2） 电源进线安全性不合理
　　（3） 电缆选择不合理
　　4. 变电所布置
　　（1） 变电所位置不合理
　　（2） 变电所安全出口不合理
　　（3） 设备操作通道尺寸偏小
　　二、原因分析及解决方案
　　1.主变压器容量，台数及形式选择
　　(1) 主变压器容量的选择。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台及以上主变压器。但在工程设计中，变压器容量选择偏小，其原因主要是设计时仅考虑两台变压器各供1/2负荷。据GB50053－94《10kV及以下变电所设计规范》中第3.3.2条规定：装设两台及以上变压器的变电所，当其中任一台变压器断开时，其余变压器容量应能满足一、二级负荷用电。所以变压器容量的选择除应满足总负荷要求外，还应根据一、二级负荷容量较验，否则当一、二级负荷容量所占比例较大时，变压器容量选择偏小，给运行和检修带来不便。
　　(2) 变压器数量的设置。在低压配电室设计中，仅安装一台变压器及一路电源进线，其主要原因是设计时仅根据用电负荷容量来考虑，觉得负荷容量不大，一台变压器足以满足。据GB50052－95《供配电系统设计规范》中第2.0.6条规定：二级负荷的供电系统，宜由两回路线路供电。所以为了保证供电可靠性，变压器数量的选择除应满足总负荷容量要求外，还应根据负荷性质是否含有一、二级负荷确定。
　　(3) 变压器形式的选择。最近几年，TN系统已普遍被采用，但在工程设计中，仍有选用Y，yn0结线组别的变压器，其原因主要是不清楚D，yn11结线的优点。据GB50052－95《供配电系统设计规范》中第6.0.7条规定：“在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D，yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器”。因为D，yn11结线比Y，yn0结线的变压器具有以下优点：1）有利于抑制高次谐波电流。2）有利于单位相接地短路故障的切除。3）能充分利用变压器的设备能力。所以应优先选用D，yn11结线变压器。
　　2、接地系统描述错误。工程设计时，在设计说明中把三相四线制的TN－S系统误称为三相五线制。其主要原因是对接地系统概念混淆不清。据GB50054－95《低压配电设计规范》第37页“名词解释”中已明确指出，“三相四线制是带电导体配电系统的型式之一，三相指L1、L2、L3三相，四线指通过正常工作电流的三根相线和一根N线，不包括不通过正常工作电流的PE线”。所以TN－S接地型式配电系统属三相四线制。
　　3、电气设备选择
　　(1) 低压断路器分断能力偏小。目前断路器已被广泛用于作配电线路的短路保护和过载保护。在低压配电室设计时，低压柜较小电流的出线回路选用微型断路器（如：C65N/H），其主要问题是没有进行短路电流计算，仅按负荷额定电流值选用电器。据GB50054－95《低压配电设计规范》第2.1.1条规定：用于断开短路电流的电器，应满足短路条件下的通断能力。低压配电柜处短路电流值约为30KA~50KA（视系统短路容量、变压器容量及位置而定，也许有不同值）。微型断路器（C65N/H）的分断能力仅分别为6kA、10kA,所以选择断路器应先计算其出口端的短路电流，低压配电柜中不宜选用微型断路器，改用短路分断能力更高的塑壳断路器。
　　(2) 电源进线安全性不合理。工程设计时，电源从建筑外引入，此电源箱的进线开关仅采用普通断路器，据GB50054－95《低压配电设计规范》第6.0.10条规定：由建筑物外引入的配电线路，应在室内靠近进线点便于操作的地方装设隔离电器。由于市场产品的多样性，不是所有的断路器均具有隔离功能，所以工程设计时应在电源进线开关前加装隔离电器，或表明此进线断路器需具有隔离功能。
　　(3) 电缆选择不合理。
　　1） 电缆选型。YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆，是工程建设中普遍选用的两种动力电缆。YJV型交联电缆与VV型电缆相比，虽然价格略贵(5~10%)，但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长等显著优点，因此在工程设计中宜选用YJV型交联聚乙烯电缆，在爆炸气体性环境内采用桥架敷设时宜采用阻燃型电缆。
　　2） 电缆截面选择。电缆作为导体的一种，其截面选择应满足GB50217－94《电力工程电缆设计规范》第3.7章要求。其中之一条为：电缆压降需满足要求。工程使用中，出现设备无法正常工作，其相当一部分原因是其电源电缆截面选择时偏小导致电缆压降过大，用电设备端电压过低。所以电缆截面的选择除了载流量要满足计算电流要求外，还应按电压损失进行校验。
　　4、变电所布置
　　（1） 变电所位置不合理。在工程设计中，变电所为多层建筑或其位于地下室时，配电室正上方为常积水区域（如：厕所），或变电所与常积水区域共用隔墙。据GB50053－94《10kV及以下变电所设计规范》中第2.0.1条规定，其中一点要求是所址不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。此时应调整配电室或集水场所的位置，或让土建专业在配电室与其上方集水场所间增加一层隔板，或在共用隔墙处增加一面墙。
　　（2） 变电所安全出口不合理。工程设计时，配电柜后通道的出口数量不满足规范要求。作为规范强制性条文，GB50053－94《10kV及以下变电所设计规范》第4.2.6条规定“配电装置长度大于6m时，其柜后通道应设两个出口，低压配电装置两个出口间的距离超过15m时，尚应增加出口。”这一条要强制执行的理由，是为了当高压柜、低压柜内电气设备有突发性故障时，在柜后的巡视或维修人员能及时离开事故点。
　　（3） 设备操作通道尺寸偏小。低压配电柜前、柜后通道宽度不满足规范要求。如柜后距墙为800mm或靠墙安装，抽屉式低压柜双排面对面布置时仅相距1800mm.根据规范GB50053－94《10kV及以下变电所设计规范》第4.2.9条规定，低压配电室内成排布置配电柜的柜前、柜后的通道最小宽度为：其柜后通道，固定式和抽屉式均为1000mm；其柜前通道，抽屉式双排面对面布置为2300mm。只有当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部分的通道宽度可减少200mm.
　　三、小结
　　综上所述，在变配电所设计中还存在各种各样的问题。为使我们的设计成果能更好的为项目服务，为项目增值，我们需掌握规范要求，不断学习相关知识，进行设计工作总结，及时分析项目设计的经验及教训，实施持续改进。
　　主要参考文献及资料：
　　1. GB50053－94《10kV及以下变电所设计规范》
　　2. GB50052－95《供配电系统设计规范》
　　3. GB50054－95《低压配电设计规范》
　　4. GB50217－94《电力工程电缆设计规范》
　　5. GB50058－92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》

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