摘要：变配电所是用来升压变电或者降压变电的地方。在供配电系统中，10kV变配电所的设计作为至关重要的环节，其安全性对整个用电网络均可造成巨大影响。本文主要围绕10kV变配电所设计的常见问题进行探究，首先分析高压供配电系统的主接线的确定，再对短路电流的计算、变配电所设计存在的问题以及设计方案进行探讨。
关键词：短路电流；主接线；10kV变配电所；平面布置
近些年来，10KV变电所的应用较为广泛，而且其设计的领域也很多，诸如工业、农业以及民用等。对于10kV变配电所得设计在供配系统中是很关键的一个内容，不仅关系到的负荷计算、等级确定以及电流计算等，还涉及到了变压器的选定和谐波的抑制和低压出线漏电监测等问题。对于变配电所设计是否安全对整个电网的影响也很大，因此，供电部门对施工图要严格的审查以确保安全和计量需要。
一、高压供配电系统的主接线
高压供电系统的主接线不仅要满足当地供电部门的要求，同时也要遵从《10kV及以下变电所设计规范》及《供配电系统设计规范》的相关规定。常用到的高压开关有两种，一种是以真空负荷开关以及SF6为代表的负荷开关（环网柜），另一种是以真空断路器为代表的断路器。但是国家对具体使用哪一种开关没有明文规定。但是鉴于负荷开关的控制简单，并且需要配合电动操作机构才能满足继电保护需求，为此对于超过800kVA的变压器一般采用断路器柜。
用于某个用户的变压器（专变）以及用于住宅配电的变压器（公变）由于管理者与产权不同，为此供电部门对此的要求也有区别。例如，对于公变的电费由于是低压每户收取，并且是由变电部门直接管理，为此单台变压器的容量控制在800kVA以下，为此允许使用环网柜，其特点是接线较为简单。
电能计量装置原则上应设在电力设施的产权分界处。对专线供电的高压用户，应在变电站出线处计量；对公共线路供电的高压用户，用电总量在315kVA以上的，应在用户受电变压器的高压侧计量，用电总量在315kVA及以下的，可在用户受电变压器的低压侧计量。特殊情况下，专线供电的用户可以在用户侧计量，公共线路供电的315kVA以上高压用户可在受电变压器低压侧计量。公用变压器供电用户采用低压计量方式。
二、短路电流的计算
1.建立模型。这里假设在110kV/10kV变电站有一台容量为40000kVA的变压器，属于三相双绕组无励磁调压式变压器。其短路阻抗为k%=10.5，连结组别为Ynd11。距离10kV/0.4kV变电所的距离为4km，使用的电缆为YJV—8.7/15kV—3x95，相应的末端变压器容量为630kVA，其短路阻抗为k%=4.5，连结组别为Dyn11。然后在此基础上计算末端变压器在高、低压侧的三相短路电流。
2.结果分析。有上述条件得到的短路电流及短路容量分别为：Id1=21kA，Sd1=382MVA；Id2=9kA，Sd2=164MVA；Id3=18.64kA，Sd3=12.9MVA。其实在实际的工程中并不一定知道前端110kV变电站距离设计的10kV变电站的距离或者前端变压器的容量，此时可以依据离前端变压器的远近来计算，并据此进行设备选择。从以上结果不难看出，距离电源点越远得到的短路电流越小。同时在同级电压中距离电源点的距离越近，短路电流越大；而在同样的短路电容下，如果电压越低，相应的短路电流就越大。目前来讲主要使用的高压开关为VS1以及VD4，相应的额定对称短路电流为16kA、20kA、25kA、31.5kA、40kA、50kA，通过合理的选择必然可以满足设计要求；在常用的低压开关中，空气断路器的额定短路电流有以下几种：125kA、110kA、100kA、85kA、75kA、65kA、50kA、42kA。而塑壳断路器的短路电流则从16kA到200kA不等。为此只要合理选择，也很容易满足规范要求。
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三、变配电所设计问题
1.主接线不符合设计要求。实际中出现的主接线不满足电力部门对于功率因数以及计量要求主要是由于和电力部门的沟通不畅所致。导致这一问题的原因有：设计人员对于电力部门的产权界限划分不明确；不清楚保证电源的高可靠性需要收取费用，从而盲目的提升或者降低等级；不了解电力部门对于功率因数达不到设计要求要罚款的规定等均会造成设计的不合理。
2.平面布置不合理。设计变电所的文件要满足一系列的要求，例如变电所的出入口设计或者通道设计方面：当变电所设备采用干式时可以与主建筑放于一起，但是要费用防火门；当位于高层建筑内要设置气体自动灭火装置与自动报警装置；当建筑物长度超过了7m要设置两个出口，并且至少一个出口要满足设备的搬运要求；如果建筑的长度超过60要在中间加设出口；如果设备本身的长度超过了6m就要在背后设置两个通道，如超过15m还要在中间增设通道。同时在布设通道时要首选直线形，避免U或者是L形，从而减少中间接头。
3.进线电缆及变压器容量的选择不合理。在设计中有时会出现将100—1000kVA的变压器的高压侧统一使用YJV—8.7/15kV—3x50的电缆，这种选择尽管可以满足在流量的需要，但是不能满足热稳定要求。例如在630kVA的高压侧要至少使用3×70的电缆。此外当使用两台变压器时，使用的变压器及电缆的选择要首先考虑到100%的一、二级荷载的容量。
四、10kV变配电所设计中相关解决措施
1.自动化装置选型。在变配电所自动化装置选型中，必须要根据不同建筑物10kV变配电所的实际情况进行全面的分析，以此选出合适的自动化系统。选择合适的自动化装置，能够有效的降低出现问题次数，节约建设成本，减少不必要材料的浪费。同时当具备着良好的系统功能后，有着较高的质量和可靠性，并提高10kV变配电所电力系统的可信度，有利于电力系统的安全稳定运行。
2.接口问题。在设计接口问题时，要对建筑物用电的要求和当地供电企业的需求进行有效的分析，同时工作人员和厂家要进行有效的沟通，同时由相关的人员将不必要问题进行有效的协调，以此减少接口出现不必要的问题。
3.抗干扰问题。在解决10kV变配电所的抗干扰问题时，必须要对电力系统的抗干扰性进行科学合理的试验。在对抗干扰性进行试验时，在利用风扇、手提电话和开合断路器等设施时，同时可以利用高温、耐热和动模试验等方式以此进行抗干扰性试验。
4.进线微机保护装置的问题。在进线微机保护装置存在的问题方面，在过载保护设置在变压器回路上，当哪一个回路出现过载的现象时，那么这个回路就会出现跳闸的现象，全工程不会出现过载跳闸现象。在进线微机继电保护装置进行设计时，保护装置主要包括过载保护、速断保护和失压跳闸保护。为了节约出线开关跳闸的时间，可以在进线开关方面设置过载保护。当电力系统出现短路故障时，速断保护可以将故障电流回路进行及时快速的切断。
五、结语
总之，10kV变配电所设计是一项系统的工程，设计的每个步骤并不是单独进行的，需要统一考虑，如在变、配电所所址选择时需要考虑到基地内变电所的数量、容量、负荷分布及电源等因数，设计人员、电力部门要同心协力不断地对设计进行优化，促使变配电所的发展。
参考文献：
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[2]陶余魁，高宏.关于变电站电气设计方案的探讨[J].机电信息，2011，（24）.
[3]汪晓猛.浅谈10kV高压配电设计中的常见问题[J].企业技术开发.2013(20)
论文作者:杜国武
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：变压器论文; 电流论文; 变配电论文; 高压论文; 变电所论文; 接线论文; 低压论文; 《电力设备》2017年第16期论文;