陳澤五

摘要：配電站作為電力系統(tǒng)中直接與廣大電力客戶相連接的部分,其供電可靠性是電力企業(yè)和電力客戶都非常重視的問題, 因而也是一個(gè)非常重要的研究方向。本文針對10KV配電站設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：配電站；主接線；設(shè)計(jì)

隨著我國供配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展、全國供用電量迅速增長、10KV供配電任務(wù)越來越重。10kV配電站設(shè)計(jì),是工程建設(shè)中非常普通又非常重要的一項(xiàng)工作,其規(guī)范性和技術(shù)性都很強(qiáng),許多方面涉及到國家強(qiáng)制性條文的貫徹落實(shí)。要做好配電站設(shè)計(jì)既要執(zhí)行國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范和規(guī)程,又要滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T的具體要求,否則會(huì)出現(xiàn)種種問題,影響設(shè)計(jì)質(zhì)量和工程進(jìn)度。整個(gè)電力系統(tǒng)設(shè)施由發(fā)電、變電、輸電、配電裝置以及用戶的用電設(shè)備所組成。電壓等級在10kV及以下者為配電,而配電又分為高壓配電(6～10kV)和低壓配電(380V/220V)。把高壓配電電壓轉(zhuǎn)變成低壓配電電壓的場所稱為配電站.

1配電站站址的選擇

配電站一般是居民小區(qū)供電,根據(jù)規(guī)范GB50053-94《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》第2.0.1條規(guī)定,配電站站址的選擇應(yīng)經(jīng)以下幾點(diǎn)要求比較確定:(1)盡量靠近負(fù)荷中心；(2)盡量靠近電源側(cè)；(3)進(jìn)出線方便；(4)設(shè)備運(yùn)輸方便；(5)盡量避開污源,或設(shè)在污源的下風(fēng)側(cè)；(6)盡量避開振動(dòng)、潮濕、高溫及有易燃易爆危險(xiǎn)的場所；(7)有擴(kuò)建和發(fā)展的余地。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,配電站站址可根據(jù)業(yè)主規(guī)劃和委托設(shè)計(jì)方協(xié)商決定,但應(yīng)遵守以上幾點(diǎn)要求。

2配電站電氣主接線

配電站電氣主接線系指變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接,從而完成輸配電任務(wù)。配電站的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),主接線的確定,對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及配電站電氣設(shè)備的選擇,配電裝置的布置,繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。

2.1配電站主接線的要求

(1)安全性

在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；低壓斷路器(自動(dòng)開關(guān))的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須設(shè)低壓刀開關(guān)；在裝設(shè)高壓熔斷器—負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；配電站高壓母線上及架空線路末端,必須裝設(shè)避雷器。裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān),線路上避雷器前不必裝隔離開關(guān)。

(2)可靠性

可靠連續(xù)供電是電力生產(chǎn)最重要的要求,主接線要求簡單可靠,既能保證在事故或檢修情況下可靠供電,又能達(dá)到維護(hù)方便、運(yùn)行簡單、使用經(jīng)濟(jì)、便于施工等要素。斷路器檢修時(shí),不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí),盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間,并要保證對一級負(fù)荷及全部大部分二級負(fù)荷的供電；盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性；大機(jī)組超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠的特殊要求。

(3)靈活性

主接線的靈活性體現(xiàn)在倒閘操作方便,事故處理快捷,對操作人員的技術(shù)要求不高。配電站的高低壓母線,一般宜采用單母線或單母線分段接線；兩路電源進(jìn)線,裝有兩臺主變壓器的配電站,當(dāng)兩路電源同時(shí)供電時(shí),兩臺主變壓器一般分列運(yùn)行；當(dāng)只有一路電源供電,另一路電源備用時(shí),則兩臺主變壓器并列運(yùn)行；主接線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求相適應(yīng)；主接線方案要考慮今后可能的擴(kuò)展。

(4)經(jīng)濟(jì)性

主接線方案應(yīng)力求簡單,采用的一次設(shè)備特別是高壓斷路器少,而且應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品；由于小區(qū)配電站一般都選用安全可靠且經(jīng)濟(jì)美觀的成套配電裝置,因此配電站主接線方案應(yīng)與所選成套配電裝置的主接線方案配合一致。柜型一般宜采用固定式,只在供電可靠性要求較高時(shí),才采用手車式或抽屜式；有防火要求,地方較小,與大樓建筑成為一體,經(jīng)濟(jì)方面比較寬裕的情況下,則應(yīng)采用真空斷路器或SF6斷路器。斷路器一般采用就地控制,操作多用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu),但這只適用于三相短路電流不超過6kA(10kV的SK3≤100MVA)的電路中。如短路電流較大或有遠(yuǎn)控、自控要求時(shí),則應(yīng)采用電磁操作機(jī)構(gòu)或彈簧操作機(jī)構(gòu)；電源進(jìn)線,應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜,其互感器只供計(jì)費(fèi)的電度表用。應(yīng)考慮無功功率的人工補(bǔ)償,使最大負(fù)荷時(shí)功率因素達(dá)到規(guī)定的要求；優(yōu)化接線及布置,減少變電所占地面積。

2.2主接線的方案與分析

(1)單母線

優(yōu)點(diǎn):接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置；

缺點(diǎn):不夠靈活可靠,任一元件(母線及母線隔離開關(guān)等)故障檢修,均需要使整個(gè)配電裝置停電,單母線可用隔離開關(guān)分段,但當(dāng)一段母線故障時(shí),全部回路仍需短時(shí)停電,在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。

適用范圍:一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器的以下三種情況:6～110kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過6回；35～63kV配電裝置的出線回線數(shù)不超過3回；110～220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回。

(2)單母線分段接線

優(yōu)點(diǎn):用斷路器把母線分段后,對重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路,有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障,分段斷路器自動(dòng)將故障段切斷,保障正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。

缺點(diǎn):當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí),該段母線的回路都要在檢修期間停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí),常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均等擴(kuò)建。

適用范圍:6～10kV配電裝置出線回路數(shù)為6及以上時(shí)；35～63kV配電裝置出線回路數(shù)為4～8回時(shí)；110～220kV配電裝置出線回路數(shù)為3～4回時(shí)。

2.3電氣主接線的確定

采用單母線分段的結(jié)線:

單母線分段是借助于分?jǐn)嚅_關(guān)進(jìn)行分段,當(dāng)母線故障時(shí),經(jīng)倒閘操作可切除故障段,保證其它段繼續(xù)運(yùn)行,當(dāng)母線檢修可分段進(jìn)行,這能始終保證一臺主變的供電,當(dāng)進(jìn)線電源一回發(fā)生故障,通過倒閘操作可保證兩臺主變的供電,單母線分段的結(jié)線可以做分段運(yùn)行,也可做并列運(yùn)行,采用分段運(yùn)行時(shí),各段相當(dāng)于單母線運(yùn)行狀態(tài),各段母線所帶的主變壓器是分列進(jìn)行,互不影響任一母線故障或檢修時(shí),僅停止該段母線所帶變壓器的供電,兩段母線同時(shí)故障的機(jī)率很小,可以不予考慮,采用并列運(yùn)行時(shí),電源檢修無需母線停電,只需斷開電源的斷路器及其隔離開關(guān)就能保證兩臺主變壓器的供電。

3 配電站的布置

配電裝置的布置,應(yīng)便于設(shè)備的操作、運(yùn)行、檢修和試驗(yàn)。

(1)高、低壓配電系統(tǒng)圖與平面圖應(yīng)一致。在系統(tǒng)圖和平面圖上都應(yīng)面向(屏)的正面從左至右按順序排列。平面圖上雙排面對面布置的配電屏之間有母線橋,在系統(tǒng)圖也應(yīng)畫出。

(2)高壓配電室內(nèi)各種通道最小寬度應(yīng)滿足新規(guī)范要求。根據(jù)規(guī)范GB50053-94第4.2.7條規(guī)定,高壓配電室內(nèi)成排布置開關(guān)柜的柜前、柜后的通道最小寬度為:其柜后通道,固定式和手車式均為800mm；其柜前通道,固定式單排布置為1500mm,手車式單排布置為單車長度(800mm)+1200mm=2000mm,固定式雙排面對面布置為2000mm,手車式雙排面對面布置為雙車長度(1600mm)+900mm=2500mm。固定式開關(guān)柜為靠墻布置時(shí),柜后與墻凈距應(yīng)大于50mm,側(cè)面與墻凈距應(yīng)大于200mm。通道寬度在建筑物的墻面遇有柱類局部凸出時(shí),凸出部分的通道寬度可減少200mm。

(3)低壓配電屏屏前、屏后通道寬度應(yīng)滿足新規(guī)范要求。根據(jù)規(guī)范GB50053-94第4.2.9條規(guī)定,低壓配電室內(nèi)成排布置配電屏的屏前、屏后的通道最小寬度為:其屏后通道,固定式和抽屜式均為1000mm；其屏前通道,固定式單排布置為1500mm,抽屜式單排布置為1800mm,固定式雙排面對面布置為2000mm,抽屜式雙排面對面布置為2300mm。只有當(dāng)建筑物墻面遇有柱類局部凸出時(shí),凸出部分的通道寬度可減少200mm。

(4) 電柜(屏)后通道的出口數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)范要求。作為規(guī)范強(qiáng)制性條文,GB50053-94第4.2.6條規(guī)定“配電裝置長度大于6m時(shí),其柜(屏)后通道應(yīng)設(shè)兩個(gè)出口,低壓配電裝置兩個(gè)出口間的距離超過15m時(shí),尚應(yīng)增加出口?！边@一條要強(qiáng)制執(zhí)行的理由,是為了當(dāng)高壓柜、低壓屏內(nèi)電氣設(shè)備有突發(fā)性故障時(shí),在屏后的巡視或維修人員能及時(shí)離開事故點(diǎn)。

4 接地設(shè)計(jì)

幾種常見接地形式:

防雷接地:為將雷電流瀉入大地,對防雷設(shè)備而作的接地,稱防雷接地。

保護(hù)接地:電氣設(shè)備的金屬外殼由于絕緣損壞有可能帶電,為防止這種電壓危及人身安全而將設(shè)備金屬外殼進(jìn)行的接地,稱為保護(hù)接地。

工作接地:為保證電氣設(shè)備在正常或故障情況下能安全可靠地工作,防止因設(shè)備故障而引起高電壓,按系統(tǒng)運(yùn)行需要而設(shè)置的接地,稱工作接地。

本站保護(hù)接地系統(tǒng)為TN-C-S系統(tǒng)防雷接地和保護(hù)接地合為一體。

本設(shè)計(jì)戶外接地極采用600×600×30mm厚生鐵板,上下各敷焦碳200mm厚,埋深0.8m,戶外地下接地網(wǎng)接地線距離建筑外墻不小于1.5m,埋深0.8m,主要出入口及通道部分接地線埋深不小于1.0m。如不能滿足要求應(yīng)增設(shè)接地極。戶外接地線必須在地下進(jìn)入戶內(nèi),不得暴露在戶外。

所有電氣設(shè)備和金屬構(gòu)件均應(yīng)與接地線可靠連接,電氣設(shè)備及金屬構(gòu)件接地均從接地母線連接,所有網(wǎng)門等鐵構(gòu)件,配電裝置室、控制室內(nèi)所有柜、屏、端子箱等,槽鋼基礎(chǔ)必須與接地母線可靠連接,所有門與接地母線用35mm2帶護(hù)套多股軟銅線連接。所有照明配電箱、檢修電源箱、潛水泵配電箱、風(fēng)機(jī)配電箱及空調(diào)配電箱應(yīng)用40×4熱鍍鋅扁鋼與接地母線相連。

由戶外引入戶內(nèi)或敷設(shè)于戶內(nèi)地坪混凝土層內(nèi)接地母線必須留出10～20cm接頭,以便接地母線和基礎(chǔ)槽鋼或設(shè)備連接。戶內(nèi)接地母線與墻保持10～15mm間隙,安裝位置在踢腳線上50mm處,用固定鉤與墻面固定,間距1000mm。屋頂避雷線引下線直接與接地極相連。

5 結(jié)束語

總之，配電站的根本任務(wù)是盡可能經(jīng)濟(jì)且可靠地將電力供給各用戶，安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、可靠是對電力系統(tǒng)的根本要求。配電網(wǎng)處于電力系統(tǒng)末端,直接與用戶相連,是包括發(fā)電系統(tǒng)、輸變電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)電力系統(tǒng)與用戶聯(lián)系、向用戶供應(yīng)電能和分配電能的重要環(huán)節(jié)。

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