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》