（黔西南州水利电力勘测设计院 贵州兴义 562400）
摘要:10kV变配电所的设计，应将近期建设及远期发展相结合。通过负荷性质、用电容量、工程特点、地区供电条件、节约电能和产品选型等因素确定设计方案;再结合工程特点，进行所址选择、主接线及变压器选择、配电所型式与布置、电气接线及附属装置、对相关专业的要求委托等方面设计。设计时，还需考虑节能增效、降低能耗、节约成本等多方面因素。本文结合某备煤场10kV变配电所的设计经验，对10kV变配电所的设计进行简单分析。
关键词:煤场变配电所；设计；分析
1、设计方案的确定
项目概况:某新建备煤场设2座封闭式备煤棚，有效贮量约16万t，汽车运输，桥式螺旋卸车机卸煤，深地槽受煤，备煤棚堆取料机堆取，通过管带机长距离向老区输送;主要涉及原料煤的卸车、堆存、取料及输送等作业，以及相关配套设施的建设，具体包括:汽车受煤棚、备煤棚、汽车衡、采样机室以及办公楼、食堂宿舍楼、水泵房、变配电所等公辅设施。管带机配电所设在老区，这里不予讨论。
备煤场变配电所主要用电负荷:备煤棚、堆取料机、转运站、皮带机、螺旋卸车机、受煤棚、除铁站、采样机室、汽车衡以及各公辅设施的照明、空调、火灾报警装置等。经计算，本工程无功补偿后最大电力负荷约1.74MW，1.87MVA，功率因数为0.93。
新建煤场区域内含一级负荷，故需2路电源供电，从就近变电所引电源，而新建煤场区域用电设备的电压等级均为交流380V。根据项目实际情况，距离新建煤场区域最近的变电所为老区10kV变电所，因此需要2台10kV/0.4kV降压变压器。变压器有油浸式变压器与干式变压器两种，油浸式变压器的带负载能力强，过载能力较好，同等容量的油浸式变压器比干式变压器价格低。干式变压器一般用于高层建筑、大型建筑内使用，且工程为新建规划区域，有变配电所的位置规划，即可不考虑场地限制。综上所述，考虑到投资和运行效率，采用2台10kV/0.4kV可燃油油浸式变压器，变配电所的具体设计方案如下。
(1)变压器运行方式:当一台变压器断开时，另一台应满足全部一级、二级负荷的用电需求。
(2)建筑形式为独立两层设计，其中第一层为变压器室、低压配电室;第二层为主控室、值班室、洗手间。
(3)工程优先选用节能型产品，积极推广电气节能新技术，增加供电可靠性。
2、施工图设计分析
(1)确定所址
所址选择首先要靠近负荷中心，且进出线方便。本工程负荷中心为皮带机、堆取料机，同时考虑便于电缆敷设，再结合总图布置，变配电所所址应选在备煤棚附近，且靠近堆取料机机头方向。变配电所最好在临近的皮带通廊下方，这样电缆可以直接通过桥架上至皮带通廊，从而沿皮带通廊敷设。
另外，设计规范要求变压器应远离多尘、腐蚀性气体、污染源下风侧，且不应设在爆炸危险的环境下。本变配电所为独立建筑物，且备煤棚为封闭结构，可不予考虑。
(2)主接线及变压器选择
备煤场变压器电源取自老区10kV配电所。变压器电源侧应装设隔离开关或负荷开关，当需要带负荷操作时，宜装设低压断路器。变压器二次侧为380V，应装设隔离开关或低压断路器。
电气系统的接线方式应从可靠性、灵活性、安全性及经济性予以考虑。规范要求:变配电所的低压母线采用单母线或分段单母线接线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆单母线分段接线方式只有一组母线，接线简单、清晰，采用设备少，操作方便，是一种相对经济可靠的接线方式。不足之处是，当母线出现故障时，该母线上所有回路均停电，接线的灵活性比双母线分段差。由于本项目对供电的连续性要求不高，因此考虑经济成本、满足设备供电要求的前提下，仍选用单母线分段接线方式。
变压器容量的选择，其二次侧为380V，但负荷较集中，单台设备容量较大，可以选用大于1250kVA的较大容量变压器。经计算，本工程补偿后的最大电力负荷约1.74MW，1.87MVA，结合新建煤场长期发展，最终选用2台10/0.4kV，2000kVA动力变压器，满足厂区配电及业主长期发展要求。
(3)配电所形式与布置
工程变配电所设计为两层结构，其中第一层为变压器室、低压配电室，第二层为主控室及值班室、洗手间。变压器室的布置应靠近电源侧，满足设计规范要求的变压器外轮廓与墙壁、门之间的最小间距，并且便于安装、操作，设计采用长宽4500mm×5000mm的2个变压器室，结合相关标准图集，最终确定变压器布置形式及孔洞、埋件等具体尺寸。
低压配电室布置应考虑电源进线方向。经统计，本工程需电源进线柜2面，无功补偿柜4面，低压配电柜14面，共计20面柜体，同时预留4面位置，双排面对面布置。根据规范要求的间距，低压配电室设计为13000mm×6000mm，同时留出3000mm楼梯间位置。
第二层布置主控室、值班室及洗手间，其中洗手间不能设置在变压器室及低压配电室正上方。第二层为主控室及值班室、洗手间。由于变配电室不应设在洗手间等有积水场所的正下方，所以设计时洗手间的布置应避开变压器室及低压配电室。主控室应布置在低压配电室的正上方，以便于电缆桥架敷设及电缆走线，主控室应设防静电地板，电缆在地板内敷设即可。
(4)并联电容器装置
变压器应设无功补偿装置以提高功率因数，无功补偿采用并联补偿电力电容器。由于供电变压器同时通过有功功率和大量的无功功率，因此功率因数较小会降低变压器的供电能力。设计规范要求，电容器的开关及导体等载流部分的长期允许电流，高压电容器不应小于电容器额定电流的1.35倍，低压电容器不应小于电容器额定电流的1.5倍。工程采用低压电容器，按照其额定电流的1.5倍进行选型即可。另外，当电容器的额定电压与电力网的标称电压相同时，应将电容器的外壳和支架接地;当电容的额定电压小于电力网的标称电压时，应将每相电容器的支架绝缘，其绝缘等级应和电力网的标称电压相配合，设计时需予以说明。
低压电容器可设置在低压配电室内，电容器的总容量不大，不设置单独的房间。本项目采用双面布置方式，在电容器柜布置时，应注意其柜面与墙面的距离、柜间距离均比低压配电柜的柜面与墙面的距离、柜间距离要大，分别为1.3m、2.0m。
(5)对相关专业的要求
变配电所的设计对相关专业的要求，主要涉及防火、建筑、采暖及通风、防雷接地及其他相关要求。
对防火的要求主要包括:耐火等级及承重构件要求。工程为可燃油油浸变压器室，其耐火等级应为一级，应选用甲级防火门。无功补偿柜与低压配电柜均设在低压配电室内，低压配电室的耐火等级不低于三级，屋顶承重构件为二级。
对建筑的要求主要包括:变压器室、配电室的门应向外开启;内墙及顶棚刷白，楼面要采用高标号水泥抹面压光;低压配电室长度超过7m，应设置2个出口且分别设在两端;设置防止雨雪和蛇鼠类等小动物从门、窗、电缆沟等进入室内的设施;电缆沟应采取防水、排水措施;根据工程特点，确定是否设通向室外的平台或通道的出口。
对采暖及通风的要求主要包括:由于本工程附近无热力外线及环保部门对小型锅炉的限制，故该区域内采暖均使用冷暖空调。其中，低压配电室、主控室宜采用变频空调，变压器室采用自然通风。
对防雷接地的要求:防雷系统应在屋顶避雷带防雷设计，通过柱内钢筋与地下接地极相连，接地系统采用TN－C－S系统，总接地电阻不大于1Ω。
3、结束语
10kV变配电所主要是从建筑材料、节能型照明灯具、变频空调、电气设备选型等方面进行节能增效和节约投资。该变配电所主要电气设备:无功补偿柜、低压配电柜、PLC柜、UPS柜、人机操作界面等均选用了节能型产品，有效降低了运行期费用及维护成本。建筑材料引进了商品混凝土，节省了人工费和运费，缩短了工期，也给业主带来了积极效益。
论文作者:李孝春
论文发表刊物:《电力设备》2016年第10期
论文发表时间:2016/7/24
标签：变压器论文; 电容器论文; 煤场论文; 低压论文; 母线论文; 接线论文; 变配电论文; 《电力设备》2016年第10期论文;