10kV供配电线路设计
10kV供配电线路设计
摘要：随着我国经济持续的快速发展，居民生活及工农业生产用电需求和用电
量越来越大。
同时，在多种供配电方式中，10kV供配电设计是非常突出的一种，发挥着重要的作用，可以比较好的实现电力节约的目标，能够对电能进行科学、
合理地应用。
加快配网工程建设与改造，不仅能够有效提高配电网的可靠性，而
且还利于提高人们的生活质量，与此同时，对加快国民经济发展也起着十分重要
的作用。
而这一切的实现，都在于配网工程建设与改造中，注重加强配网工程设
计的应用要点。
本文阐述了使用10kV配电线路的原因，分析了设计的方法和措施。
关键词：配网工程；设计；建设；措施
1导言
现阶段，在国内所有的电力需求与供应网络中涉及到的输电网络均是由长程
输电网络构成。
通常来讲，这一网络大多是应用在35kV以上的输变电系统当中，其将供电中断装置看成是重要的参照与依据，在实际的用户供电环节，10kV输变电系统发挥着重要作用，除了是电力工程重要的形式外，还能为其他部件提供参
照依据。
然而从了解到的情况来看，还有一些问题影响着10kV配电线路顺利运行，诸如：输变电线路拖沓、覆盖面积宽广等，此外还存在技术落后、设备陈旧
等问题。
若不及时将以上问题解决，除了会消耗大量电能外，还会严重影响到电
能生产效率，因而文章将从设计角度出发，探讨一些问题。
2 10kV配电线路设计的重要性
对于整个配电线路而言，可依据不同电压将其划分成为多个不同等级，而对
于不同等级配电线路而言，其作用也存在较大差异。
比如，35kV之上配电线路通常在远距离配电中具有较广泛应用，而在整个配电系统中10kV配电线路属于最
重要组成部分，其主要就是在电网与用户连接之间进行应用，电力输送整个过程
中其属于中间环节。
对于配电线路而言，其设备质量具有较大差异，输电线路比
较长，并且覆盖面积比较广，并且很容易受到地理因素影响，因而在电力输送过
程中一旦有故障出现，不但会对人们正常用电产生影响，并且还会导致供电企业
出现较大经济损失。
所以，需要对配电线路实行科学合理设计，注意选择具有较
好质量的电气设备，从而使10kV配电线路可靠性及安全性得以提升，最终保证
整个电力系统均能够稳定运行。
3 10kV配电线路设计技术要点
3.1设备材料的设计
在进行配电线路的设计过程中，设计人员应充分认识到设备材料对电力工程
整体质量的影响作用，在选择设备和导体的时候应严格遵循《电力装置的过电压
保护设计规范》的各项要求，从而有效提升配电线路的设计规范性。
同时，配电
设备是由绝缘子、导线、拉线、横担、杆塔以及避雷针等多个部分组成，这些设
备材料在使用过程中很容易受到气候环境的影响产生故障问题，所以在选择设备
材料的时候，设计人员应在保证设备材料的机械强度和导电性能的条件下，尽量
选择具备良好的抗腐蚀性和抗温性能的设备材料，并采取有效手段对其进行保护，从而有效提升配电设备的使用性能和使用寿命。
例如在绝缘子的设计过程中，设
计人员还可以利用线夹、螺丝钉和挂板等材料提升其平衡拉力，使绝缘子对狂风
气流的抵抗能力得到有效提升。
此外，为确保导体设备的长期运行电流能够高于
回路的最大持续运行电流，应尽量选择具备较高电压承受能力的配电设备，以此
减少避免配电设备的运行隐患。
3.2合理选择路径
在10kV配电线路设计过程中，合理选择架设线路属于十分重要的一项内容，在选择架设线路时应当注意遵循相关法律法规，对于周围架设环境应当事先进行
必要的勘探试验，并且应当较好进行记录，在与当地实际情况相结合的基础上，
选择最经济最便利路线。
在对架设路径进行选择方面，应当对以下几点要求加强
注意：
①所有施工方案均应当通过相关部门进行审核，在选择架设路径时应当和当地环保部门及电力部门之间实行及时有效沟通，在各项均同意之后才能使用；
②尽量将线路中存在拐角情况减少，尽量选择顺直线路；
③所选择架设线路应当具备较强实用性，选择方便进行施工的一些路线，从而保证在施工过程不会受到不良影响；
④若选择杆塔架设，应注意避免与人们生活区域产生交集；
⑤在对架设路径进行选择过程中，不能仅仅考虑架设方面问题，还应当对后期维护问题进行考虑。
3.3配电线路杆塔设计
对于当前10kV配电线路而言，其主要包括四种杆塔形式，即直线杆塔、耐
张杆塔、转角杆塔、终端杆塔。
在这些杆塔中，直线杆塔属于受力最小的一种杆塔，正常情况下只需要承受导线自身重力，不需要承受水平方向力，在由直线杆
塔通过时导线只需要选择悬式绝缘子在垂直方向上实行支撑。
若在直线段上需经
过一定距离，应当设置耐张杆，其主要作用就是承受在导线水平方向上存在的拉力，以保证在直线段上具有一定弧垂，由于导线在水平方向上具有较大拉力，通
常在由耐张杆通过时需使用两个绝缘子两个方向上沿着导线轴向进行拉紧，使其
达到横担之上，在两串绝缘子之间应当使用一段跳线，从而使杆塔两边导线可实
现较好连接，跳线除承受自身重力之外，在水平方向上并不承受拉力，在终端杆
及大转角杆中均会使用跳线。
3.4做好节能设计
在10kV配电线路实际设计过程中，无功补偿属于十分重要的一种节能措施，在实际应用过程中应当对以下几点加强注意：首先，在10kV配电线路设计中，
设备容量比较大，其负荷稳定性比较强，因而需要对投入时经济效益加强注意，
就地补偿设备应当独立配置，在无功损耗设备旁，应当配备无功补偿装置，使其
在无功损耗设备上直接工作，使无功补偿状态得以较好改善。
其次，应用就地平
衡补偿，其属于比较理想的一类补偿方法，其主要就是在10kV配电线路母线侧，设置并联电容器，依据电容器实际需求设置补偿柜，通过动态调节方法，使自动
化无功补偿得以实现。
在10kV配电线路低压端，依据用户端无功负荷，电容器
能够提供补偿式自动投切，在高压线路侧不会有反送无功电能产生，从而使线路
中无功损耗得以最大程度降低。
4 10kV配电网设计的合理优化
⑴要对供电区域内的电能使用情况以及规模有所掌握，并对未来可能发展的
走向与趋势有一定的评估，这些前期准备工作对于制定出最优的10kV配电线路
设计优化方案十分重要。
与此同时，在进行上述分析过程中要与这一区域的地理
特征、电能来源、工业发展程度等方面的情况进行综合考虑，这样才能确保优化
改造后的线路不会对当地原始的供电造成不利影响；
⑵在实际的优化设计过程中，数值上满足10kV的配电网在出现故障的情况下依然保证全部电载荷的转化，并不会受到故障出现环节或部分的影响，在这一部分配电网辐射的范围内不存在电力断供的情况；
⑶在整个的优化设计方案当中需要单独制定一些措施，借助这些措施能够有效的提升10kV配电网的稳定性与可靠性。
为了保障配电网的稳定性，通常需要在变电基站周围采用特殊的接线方式，即10kV环网接线。
在进行接线的过程中还应该竭力避免电磁环网的出现，在最终优化方案确定前一定要考虑到后期线路维护的难易程度，最大程度的降低后期的维修更换难度，缩减运营成本。
⑷对于空中的架空线路，为了确保其可靠性，需要选择中性点不接地的优化方式，通过这种模式能够避免频繁出现接地故障，降低出现故障的风险和概率。
结束语：
综上所述，在10kV配电线路实际运行过程中，为能够保证其能够得以更加稳定良好运行，十分重要的一点就是应当进行合理设计，从而为线路更好运行奠定理想的基础。
在10kV配电线路实际设计过程中相关工作人员应当充分认识配电线路设计的重要性及相关步骤，在此基础上从各个方面入手进行合理设计，从而使整体设计合理性及科学性能够得到较好保证，进而保证配电线路能够实现更好运行。
参考文献：
[1]杨柯.配电线路设计及施工管理探讨[J]．低碳世界，2017(24):99－100.
[2]程传飞.配电线路路径优化设计及选择[J]．电子测试，2017(2):77－85.
[3]李瑞强.配电线路设计及施工管理探讨[J]．中国高新技术企业，2017(9):185－186.。
10kV架空配电线路
2.2气象条件
2.2.1最大设计风速应采用当地空旷平坦地面上离地10 m高统计所得的30年一遇10 min平均最大风速。10kV及以下架空配电线路设计基本风速重现期为30年，设计基本风速离地高为10m.
2.2.2根据浙江省的实际气象区情况，分浙A、浙B、浙C三个气象区（分别对应原浙江省浙Ⅰ、浙Ⅳ、浙Ⅲ气象区），作为本标准化设计设计用气象区。本次山地区典设采用浙C气象区，其中覆冰厚度按线路所处的高程确定：海拔高程300米以下的取5mm，300-600米取10mm，600-800米的取15mm。(800米高程以上按微气象区处理，本次典设不考虑)。
《浙江省电力公司标准化设计汇编》编委会
浙江省电力公司设计工作管理办公室
2011年03月30日
附录架空配电线路铁附件图集
第1章标准化设计依据
1.1设计依据性文件
10KV供配电系统电压暂降解决方案设计
10KV供配电系统电压暂降解决方案设计
1.采用电压调节器：安装电压调节器是解决电压暂降问题的常用方案
之一、电压调节器能够根据系统电压的变化情况及时调整输出电压，以保
持电压稳定在设定范围内。
2.调整电缆线路参数：在电缆线路设计中，可以适当调整电缆的截面积、电阻和电感等参数，以降低电缆线路的电压暂降程度。
例如，可以增
加电缆线路的导体截面积，减小线路电阻的大小，以提高线路的传输能力
和电压稳定性。
3.配备合适的设备保护系统：为了保护电力设备和电网的安全稳定运行，可以在10KV供配电系统中配备合适的设备保护系统。
这些保护系统
可以及时检测电压暂降的发生，并采取相应的措施，如自动切断电源或调
整负载，以保护设备和系统的正常运行。
4.定期进行系统维护和检修：定期对10KV供配电系统进行维护和检
修是保证系统稳定运行的重要环节之一、通过定期的设备检测、测量和维护，可以及时发现和处理电压暂降问题，以保证系统的正常运行。
5.提高系统可靠性和抗干扰能力：在10KV供配电系统设计中，可以
通过增加备用设备、提高设备可靠性和抗干扰能力，以减少电压暂降的发
生频率和程度。
例如，可以增加备用变压器或开关设备，以保证系统在发
生故障时仍能正常供电。
总之，解决10KV供配电系统电压暂降问题需要综合考虑电压调节器、电缆线路参数调整、设备保护系统、系统维护和检修以及提高系统可靠性
和抗干扰能力等多种方案。
通过合理选用和组合这些解决方案，可以有效
解决10KV供配电系统电压暂降的问题，保障电力设备和电网的正常运行。
某现代住宅小区10KV配电工程详细电气设计说明书
电气设计说明一. 工程概况1) 本工程位于**市**园区,是由******置业置业有限公司开发建设的“**”商住小区变配电工程。
2）根据******股份有限公司电力事业部的高压供电方案：该10/0.4KV配电工程安装变压器5台，变压器总装见总容量3190KVA；其中：居民住宅与商业用电变压器630KVA 3台；重要负荷用电变压器800KVA 1台；冲电桩用电变压器500KVA；1台自备柴油发电机580KW一台。
3) 本商住小区负荷类别为三级,但因其含有重要负荷，对供电可靠性要求高,故第一路10KV电源（主供）引自10KV**线**山水城环网柜出线供电，第二路10KV电源（备供）引自10KV**线**幼儿园支线2#杆“T”接供电（正常情况只供重要负荷），重要负荷应急电源采用自备柴油发电机供电。
10/0.4KV变配电室安装10KV开关柜共10台，SCB11-800KVA变压器1台、SCB11-630KVA变压器3台、SCB11-500KVA变压器1台、580KW柴油发电机1台，设于一期地下车库。
二. 设计依据1) 根据业主提供设计委托书、设计要求及土建、公用专业提供的相关图纸和设计资料；2) 当******股份有限公司电力事业部的用电批复。
3) 国家现行主要设计规范、标准规定：《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95 (2005年版)《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-2011《低压配电设计规范》GB50054-2011《电力工程电缆设计规范》GB 50217-2007《供配电系统设计规范》GB 50052-2009《20KV及以下变电所设计规范》GB 50053-2013《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010《建筑设计防火规范》GB 50016-2014《住宅建筑电气设计规范》JGJ242-2011三. 设计范围（1) 从10KV**线**山水城环网柜出线和10KV**线**幼儿园支线2#杆“T”接至居民住宅用电表箱、其它用电负荷至一级配电箱。
10KV典设
前言福建省电力公司根据全省各地区经济发展和配电网现状,遵循“安全、经济、实用、适度超前”的原则，特组织编制了《福建省电力公司10KV配电及业扩工程典型设计10KV配电站房设施部分》图册。
本图册由福州汇创电力勘测设计有限公司承接设计，经全省各市县供电公司技术专家多次认真的审查讨论，最终定稿编印，在此谨向所有参与本图集设计、审定人员表示衷心的感谢。
福建省电力公司10KV配电站房设施工程典型设计工作组牵头单位：福建省电力公司营销部成员单位：福州汇创电力勘测设计有限公司成员：刘升陈石川周小燕陈淑芝温周项何晓兰设计总工程师：周小燕校核：周小燕陈俊峰李映红编写：陈淑芝温周项何晓兰编著者2007.0510kV配电站房设施总体说明1. 概述1.1本图集界定为初步设计阶段,其目的是：1.1.1 全省规范设计、统一标准、方便运行维护、方便设备招标、提高质量、降低造价、缩短工期，提升服务水平,实现总体效益最大化；1.1.2 用户可根据各供电单位批准的供电方案及自身资金情况、土地面积、管理水平、建筑风格从菜单中选出适合本单位的一种配电站设计图纸；1.1.3 用于常规10kV配电站房施工设计本体部分的套用，以简化工程设计及施工设计审查。
但在具体工程套用本图集时，仍然需要委托有相应资质的设计单位承担工程设计，在套用过程中，应该验证配电工程所接入电网的系统条件、确认建设规模、总平面与所址环境的协调（包括进出线方向、进所道路、上下水、通风环境条件等等）、根据工程设计确定的工程量编制工程概预算。
1.2 主要设计方案说明本单元典型设计按七卷进行分类第一卷：10kV带计量配电站房10kV侧电气图纸；第二卷：10kV不带计量配电站房10kV侧电气图纸；第三卷：10kV带计量配电站房主变及0.4kV侧电气图纸；第四卷：10kV不带计量配电站房主变及0.4kV侧电气图纸第五卷: 10kV配电站房典型方案示例第六卷: 10KV箱式变电站电气图纸第七卷：配电箱及电度表箱电气图纸本单元按开关柜柜型及变压器种类的不同进行细化分类形成各典型菜单图纸。
10KV电力配网工程系统设计方案探究_4
10KV电力配网工程系统设计方案探究发布时间：2021-10-26T07:14:27.262Z 来源：《中国电业》2021年第16期作者：邵豪峰1 孙艺静2[导读] 电力行业作为关系国家民生的基础产业，其行业发展与建设本身就具有一定的特殊性，再加上社会进步、其他经济行业发展，对电能质量的要求也越来越高，国家电网公司开始了对城市和农村电网的改造。
邵豪峰1 孙艺静21郑州祥和电力设计有限公司高新区分公司，河南省郑州市4500012河南朗宏置业有限公司，河南省郑州市 451200摘要：电力行业作为关系国家民生的基础产业，其行业发展与建设本身就具有一定的特殊性，再加上社会进步、其他经济行业发展，对电能质量的要求也越来越高，国家电网公司开始了对城市和农村电网的改造。
10kV配网工程作为电力工程中的重要组成部分，与居民的日常生活密切联系，其工程整体质量直接影响到居民用电体验及对公司服务的满意度。
此外，10kV电力配网工程建设与市政道路、工厂设施、居民住宅、农业用地等有着直接或间接的联系，涉及相当多的专业和单位，覆盖面广，很大程度上增加了管理难度。
关键词：10kV电力配网工程系统;设计方案引言10kV电力配网工程系统设计对电力企业经营效率具有严重影响，并影响人们生活工作电力保证问题。
作为电力企业在发现设计问题时应进行及时处理，并严格监督确保电力企业能够良好发展，给予人类造福。
1 10kV电力配网工程的特点10kV电力配网工程管理一般包括项目立项、项目可研、方案设计、工程施工、竣工验收等流程，其管理重点贯穿项目立项至工程竣工验收，通过项目前期规划设计、物资协调、施工管控的手段，实现项目总体成本、质量、进度、用户满意度最优化，其管理特点如下：10kV电力配网工程建设较一般的建筑工程建设有一定的特殊性，其涉及的单位相对较多，譬如：设计单位、施工单位、监理单位等，各家单位相互制约的同时又相互联系，需要项目建设方的统筹协调才能保障项目的正确实施。
10kv架空输电线路设计规范
10kv架空输电线路设计规范篇一：110KV~750KV架空输电线路设计规范(GB 50545-XX) 强制性条文 word整理版GB 50545-XX 110KV~750KV架空输电线路设计规范强制性条文1. 第条：海拔不超过1000m时，距输电线路边相导线投影外20m处且离地2m高且频率为时的无线电干扰限值应符合表的规定。
表无线电干扰限值2. 第条：海拔不超过1000m时，距输电线路边相导线投影外20m处，湿导线条件下的可听噪声值应符合表的规定。
表可听噪声限值3. 第条：导、地线在弧垂最低点的设计安全系数不应小于，悬挂点的设计安全系数不应小于。
地线的设计安全系数不应小于导线的设计安全系数。
4. 第条：金具强度的安全系数应符合下列规定：1 最大使用荷载情况不应小于。
2 断线、断联、验算情况不应小于。
5. 第条：在海拔高度1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的绝缘子最少片数，应符合表的规定。
耐张绝缘子串的绝缘子片数应在表的基础上增加，对110～330kV输电线路应增加1片，对500kV输电线路应增加2片，对750kV输电线路不需增加片数。
表操作过电压及雷电过电压要求悬垂绝缘子串的最少绝缘子片数6. 第条：在海拔不超过1000m的地区，在相应风偏条件下，带电部分与杆塔构件(包括拉线、脚钉等)的间隙，应符合表和表的规定。
表 110～500kV带电部分与杆塔构件(包括拉线、脚钉等)的最小间隙（m）表 750kV带电部分与杆塔构件(包括拉线、脚钉等)的最小间隙（m）注：1 按雷电过电压和操作过电压情况校验间隙时的相应气象条件，可按本规范附录A的规定取值。
2 按运行电压情况校验间隙时风速采用基本风速修正至相应导线平均高度处的值及相应气温。
3 当因高海拔而需增加绝缘子数量时，雷电过电压最小间隙也应相应增大。
4 500kV空气间隙栏，左侧数据适合于海拔高度不超过500m地区；右侧是用于超过500m但不超过1000m的地区。
10KV配电系统 PPT
10KV馈出线
12
变电站/开闭所/配电房
开闭所的适用范围
开闭所作为变电站的延伸，其产权归属于供电部门，没有 电费计量装置，适用于用电负荷相对集中，用户产权相互独 立的场合。
例如： 光谷金融港，光谷生物城，用电产权彼此独立，而用电负 荷点较多，故设置多座开闭所。
13
变电站/开闭所/配电房
中心配电房位于变电站或开闭 所的下一级，在配电网中起到 电源支撑、分配的作用，它能
供电方案的选择
全主全备的适用场合： 全主全备是从高压端控制切换供电回路，每一路都 可以承载全部的负荷容量，其投入的建设成本很大，因 此，全主全备一般用于一、二级负荷，例如：行政事业 单位、银行、医院以及对供电可靠性有特殊要求的工厂 等。
供电方案的选择
进线柜
全主全备项目应用案例： 金融港二期汉口银行数据中心及九江银行光谷数据中 心：采用全主全备的供电方式，两路进线，主备供负荷比 例为1:1，以满足供电可靠性要求。
供电方案的选择
环网线路接入示意图
供电方案的选择 全主全备： 一路电源工作、一路电源 备用的运行方式，主备供负荷 比例,1:1，正常情况下，母线 分段开关是闭合的，由主供回 路对全系统进行供电，如果主 供电源进线发生故障或进行检 修时，在切除该进线后，互锁 机构动作，备供合闸，立即投 入运行，对全系统进行供电， 满足系统负荷要求。
供电方案的选择
供配电系统主接线的基本要求 （1）可靠性：应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。 例如，对一、二级重要负荷，其主接线方案应考虑两台主 变压器，且应为双电源供电。 （2）安全性：应符合国家标准和有关技术规范要求，能充 分保证人身和设备的安全。 （3）灵活性：应能适应供电系统所需的各种运行方式，便 于操作维护，并能适应负荷的发展，有扩充改建的可能性。 （4）经济性：在满足上述要求的前提下，应尽量使主接线 简单，投资少，运行费用低。
基于10kV变配电所供配电系统的设计重点与难点分析
基于 10kV变配电所供配电系统的设计重点与难点分析摘要：10kV变配电所作为电力系统与低压侧直接连接的变压部分，是电力系统的重要组成部分，在电力运行中起着重要的作用。
高压变电系统比较复杂，做设计时对技术要求比较高，设计人员不仅要深刻理解变电所的规范，而且要结合实际情况，才能保证设计出的10kV变电所安全稳定运行。
本文就10KV变配电所供配电系统的设计重点和难点进行了简要分析。
关键词：10kV；变配电所；供配电系统；设计；重点难点110kV变配电所供配电系统设计难点1.1科学布局系统结构规划10kV变配电所供配电系统设计中的难点，还包括设备布局，以系统结构为设备布局规划前提。
在规划前需对整体用电情况进行分析，要做到设备布局规划有针对性，避免在设备布局规划方面影响系统运行稳定性及安全性。
用户用电性质应分类正确；供电电压选择合理；用户接入工程应就近接入电网。
应根据地形、地貌和道路规划要求就近选择接入电源点。
路径选择应短捷、顺直，减少道路交叉，确保用户受电端有合格的电能质量。
变配电所位置应设置在负荷中心，减小供电半径，降低线路损耗。
例如：如果是针对城市综合体供电，要分析到城市综合体供用电类型、各领域用电复杂性，在设备布局规划前，划分各领域的用电类型，包括：商业用电、办公用电、家庭用电等。
然后，相关工作人员会根据电费计量表，对设备布局合理设计或调整，确保电费计量表与各领域用电类型符合[1]。
此外，在电费计量表布置过程中，还需考虑到多设、漏设等问题的发生，依然会对电力系统运行稳定性有一定影响。
需从技术角度分析，遵循平面设计、配网系统匹配原则、电柜排列顺序一致原则等，确保设备布局规划合理性。
1.2保证系统设计的科学性我国相关部门对10kV变配电所供配电系统设计工作相当重视，并且还由专业化工作队伍对系统内部结构、应用功能、各领域用电要求等因素全面分析，一方面，能够为10kV变配电所供配电系统设计提供重要依据，使电力资源终端使用条件更充分；另一方面，还考虑到特定机房设备服务要求，对10kV变配电所供配电系统设计难点、重点详细探究，突出10kV变配电所供配电系统设计必要性。
10kV架空线路标准设计总论
南方电网公司10kV架空线路标准设计第一卷总论总论一、概述1.1设计依据1.1.1设计依据性文件南方电网公司关于配网工程标准设计的编制原则和指导意见。
1.1.2主要设计标准、规程规范GB 50061-2010 《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50052-2009 《供配电系统设计规范》GB14049-1993 《额定电压10kV、35kV架空绝缘导线》GB50010-2002 《混凝土结构设计规范》GB4623-2006 《环形混凝土电杆》GB 50009 《建筑结构荷载规范》GB/T16434-1996 《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》GB50545-2010 《110kV～750kV架空输电线路设计技术规范》DL/T 5440-2009 《重覆冰架空输电线路设计技术规程》DL/T 5220-2005 《10kV及以下架空配电线路设计规程》DL/T 5131-2001 《农村电网建设与改造技术导则》DL/T 599-2005 《城市中低压配电网改造技术导则》DL/T 499 2001 《农村低电压电力技术规程》DL/T 601-1996 《架空绝缘配电线路设计技术规程》DL/T 5130 2002 《架空送电线路钢管杆设计技术规程》DL/T 5154-2012 《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》DL/T 620-1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 599-1996 《城市中低压配电网改造技术导则》DL/T 621-1997 《交流电气装置的接地》Q/CSG 10012-2005 《中国南方电网城市配电网装备技术导则》Q/CSG 10703-2009 《110kV及以下配电网装备技术导则》Q/CSG 11501-2008 《35kV及以下架空电力线路抗冰加固技术导则》1.2设计范围1．本次10kV架空线路标准设计G3层包括小档距混凝土杆安装部分、杆上设备安装部分、机电组装图部分和安健环部分。
10~0.4kV变电所供配电系统初步设计
10~0.4kV变电所供配电系统初步设计摘要:从负荷计算、无功补偿、站址选择、主接线选用、短路电流、设备选型、继保配置、防雷接地、照明、配网自动化等方面论述了10kV变电站设计的主要内容和设计程序.关键词: 10kV变电站; 设计; 负荷计算; 无功补偿10kV配电网属中压配电网,它延伸至用电负荷的中心或居民小区内,直接面对工矿企业和居民等广大用户的供电需要,起着承上启下确保用户供电的作用,因此10kV配电网所处的地位十分重要. 在配电工程中,能否保证系统安全、经济、可靠地运行,工程的设计质量是一个重要条件. 本文就10kV变电站的设计思路进行探讨.1 负荷计算及负荷分级计算负荷是确定供电系统,选择主变容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据,也是整定继电保护的重要数据. 因此,正确进行负荷计算及负荷分类是设计的前题,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段. 此阶段需要的原始资料有: ①供电区域的总平面图; ②供电区域逐年及最终规模的最大负荷、年耗电量、功率因数值及项目投产日期; ③每回出线的名称、负荷值、各负荷的性质及对供电可靠性或其它方面的特殊要求; ④供电部门对电源电压、供电方式、电源路数及继电保护、自动装置等方面的相关意见; ⑤用户对变电站设置方面的数量、容量、位置等的设想及资金准备情况等.计算负荷的方法多种多样,如需用系数法、二项式法、利用系数法等. 目前多数采用需用系数法与二项式法相结合的方法,部分采用利用系数法. 但是由于利用系数法其理论依据是概率论和数理统计,计算结果比较接近实际,因此也适用于各类的负荷,在以后的负荷计算工作中将占主导地位.负荷根据其对供电可靠性的要求可划分为一、二、三级负荷. 对于一级负荷,如医院的手术室等必须有两个独立的电源供电,如同时具备两个条件的发电厂或变电所的不同母线段等,且当两个独立电源中任一电源失去后,另一电源能保证对全部一级负荷的不间断供电. 对于一级负荷中的特别重要负荷,也称保安负荷. 如用于银行主要业务的电子计算机及其外部设备、防盗信号等必须备有应急电源,应由两个独立的电源点供电. 如两个发电厂、一个发电厂和一个地区电网或一个电力系统中的两个区域性变电所等. 独立于正常电源的发电机同样可作为应急电源,实行先断后通. 对于二级负荷一般需有两个独立电源供电,且当任一电源失去后,另一电源能保证对全部或部分的二级负荷供电. 对于三级负荷,通常只需一个电源供电. 在各类负荷中,除了保安负荷外,都不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计.2 无功补偿的确定在电力系统中,存在着广泛的、大量的感性负荷,在系统运行中消耗大量的无功功率,降低了系统的功率因数,增大了线路的电压损失,电能损耗也增高. 因此,国家供用电规则规定:无功电力应就地平衡,用户应在提高用电自然功率的基础上设计和装置无功补偿设备,并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除,防止无功倒送. 目前广泛采用并联电容器作为无功补偿装置,分集中补偿和分散补偿两种. 在确定无功补偿方案时应注意如下问题:2. 1 补偿方式问题目前无功补偿的出发点还放在用户侧,只注意补偿用户的功率因数,而不是立足于降低电力网的损耗. 如为提高某电力负荷的功率因数,增设1台补偿箱,对降损有所帮助,但要实现最有效的降损,可通过计算无功潮流来确定各点的最优补偿量及补偿方式,使有限的资金发挥出最大的效益.2. 2 谐波问题电容器具备一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏,且电容器对谐波有放大作用,因此使系统的谐波干扰更严重. 动态无功补偿的控制容易受谐波干扰的影响,造成控制失灵. 因而在有较大谐波干扰的地方补偿无功,还应考虑添加滤波装置.2. 3 无功倒送问题无功倒送会增加线路及变压器的损耗,加重线路的负担,因此是电力系统所不允许的.2. 4 电容器容量的选择(1) 集中补偿容量( kvar) :QC = P ( tanψ1 - tanψ2) . P为最大负荷月的平均有功功率, kW; tgψ1为补偿前功率因数的正切值; tgψ2为补偿后功率因数的正切值;(2) 单个电动机随机补偿容量( kvar) :QC = 3 I0Un. Un 为电动机的额定电压, kV; I 0为电动机的空载电流, A.(3) 按配电变压器容量确定补偿容量( kvar) . 在配电变压器低压侧安装电容器时, 应考虑在轻负荷时防止向10kV配电网倒送无功,以取得最大的节能效果. QC = (0. 10 ～0. 15) Sn. Sn 为配变容量, kV A.3 变电站位置的确定变电站位置应避开大气污秽、盐雾、与邻近设施有相互影响的地区(如军事设施、通信电台、飞机场等) 、滑坡、滚石、明暗河塘等,靠近负荷中心出线条件好,交通运输方便. 当前,在一些居民区变电站的建设中,有部分居民对实际情况不了解或看到一些报刊杂志上的片面宣传资料,对配电设备的环境影响产生了误解或恐惧心理,引发“要用电,但拒绝供电设备”的矛盾. 根据上海市辐射环境监理所对上海市内不同类型的已投运的100余座10kV变电站历时两年多的实测和调研,结果如下:(1) 具有独立建筑物的10kV变电站: ①变电站产生的电场经过实心墙体的屏蔽,得到有效的衰减,基本无法穿出. 在距铁门、百叶窗等非实心墙体外3～4米处,电场强度已衰减至环境背景值的水平. ②磁感应强度对实心墙体的穿透力较强,其垂直分量大于水平分量,随着空间距离的增长有明显的衰减. ③实际测得的最大电场与磁场强度值远低于我国环境标准所规定的居民区电场与磁场参考限值.(2) 置于大楼内的10kV变电站: ①电磁场在户内所测得的数值相对比户外的数值要高. ②无论户内或户外,实际测得的最大电场与磁场强度值均比我国环境标准所规定的参考限值有较大的裕度.(3) 10kV预装式变电站: ①10kV预装式变电站附近的电场强度与上述具有独立建筑物变电站的情况相当,磁感应强度在总体上偏小. ②电场与磁场实测最大强度值均远低于我国环境标准所规定的参考限值.在《浙江省农村低压电力设施装置标准》中也要求变电站离其它建筑物宜大于5米. 在设计中,还应考虑到变电站的噪声对周围环境的影响,必要时采用控制和降低噪声的措施.4 主变压器选择在10kV变电站中,要选用性能优越、节能低损耗和环保型的变压器. 变压器的台数及容量要根据负荷计算和负荷分级的结果并结合经济运行进行选择. 当有大量的一、二级负荷,或季节负荷变化较大,或集中负荷较大时,宜装设两台及以上的变压器. 当其中任一台变压器断开时,其余变压器应满足一级负荷及大部分二级负荷的用电需要. 定变压器容量时还要综合考虑环境温度、通风散热条件等相关因素. 对冲击性较大的负荷、季节性容量较大的负荷、小区或高层建筑的消防和电梯等需备用电源的负荷等可设专用变压器,此方法既保障了电能的质量及供电的可靠性,又结合了电费电价政策,做到经济运行.为了使变压器容量在三相不平衡负荷下得以充分利用,并有利于抑制3n次谐波影响,宜选用的变压器接线组别为D, yn11. D, yn11接线的变压器低压侧单相接地短路时的短路电流大,也有利于低压侧单相接地故障的切除. 在改、扩建工程中,为了满足变压器并列运行条件,选用的变压器接线组别与原有的保持一致,短路阻抗百分比接近,容量比不超过1∶3. 如我县某企业,其设备的用电规格与我国不相一致,根据用户的意见,我们将容量为630kV A的主变接线组别定为D, dn,并要求变压器设单独的接地系统,以此满足用户的供电要求. 设在高层建筑内部的变电站,主变采用干式变压器. 设在周围大气环境较差的变电站,应选用密闭型或防腐型变压器. 为了不降低配电运行的电压, 10kV变电站的主变分接头宜放在10. 5kV上,分接范围油浸变为±5% ,干式变为±2 ×2. 5%.5 电气主接线的选择变电站的主接线对变电站内电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都有密切的关系,是变电站设计中的重要环节. 主接线的形式多种多样,在10kV变电站的设计中常用的有单母接线、单母分段接线、线路—变压器组接线、桥式接线等,每种接线均有各自的优缺点. 通过对几种能满足负荷用电要求的主接线形式在技术、经济上的比较,选择最合理的方案.技术指标包括: ①供电的可靠性与灵活性; ②供电电能质量; ③运行管理、维护检修条件; ④交通运输及施工条件; ⑤分期建设的可能性与灵活性; ⑥可发展性.经济指标包括: ①基建投资费用. ②年运行费.我县西部的甲乙两企业,以前均由长广的6kV线路供电,现都要求改为电网10kV供电. 在甲企业中,由于其预计运行的时间只有3年左右,且周围均为10kV电网供电,经过技术及经济比较,采用了保留原有供电设备,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器来满足用电要求的方案,节省了投资,节约了时间.在乙企业中,其新增设备的额定电压为10kV,在企业周围还有部分采用6kV电压等级供电的负荷,如同样采用甲企业的方法,仅增一台特殊变比(10kV /6kV)的变压器,则该企业有可能成为一个新的6kV电压等级供电点,对用电的管理及电网的运行均产生不利的影响. 经技术及经济比较,向用户列举了10kV供电的诸多优点,动员用户对原有供电设备进行了改造. 此方法对用户、电网和用电管理部门都是一个较理想的选择.6 短路电流计算在供电系统中危害最大的故障是短路,为了正确选择和校验电气设备,须计算短路电流.在10kV变电站的短路电流计算中,一般将三相短路电流作为重点. 为了简化短路电流计算方法,在保证计算精度的情况下,可忽略一些次要因素的影响. 其规定有:(1) 所有电源的电动势相位角相同,电流的频率相同,短路前电力系统的电势和电流是对称的.(2) 认为变压器为理想变压器,变压器的铁芯始终处于不饱和状态,即电抗值不随电流大小发生变化.(3) 输电线路的分布电容略去不计.(4) 每一个电压级均采用平均额定电压,只有电抗器采用加于电抗器端点的实际额定电压.(5) 一般只计发电机、变压器、电抗器、线路等元件的电抗.(6) 在简化系统阻抗时,距短路点远的电源与近的电源不能合并.参照以上原则,给出变电站在最大运行方式下的等效电路图,运用同一变化法或个别变化法分别得出:(1)次暂态短路电流( I ”) ,用来作为继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流容量.(2) 三相短路冲击电流( Ish ) ,用来校验电器和母线的动稳定.(3) 三相短路电流稳态有效值( I ∞) ,用来校验电器和载流导体的热稳定.(4) 次暂态三相短路容量( S ”) ,用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值,作为选择限流电抗器的依据.7 设备的选择及校验在进行电气设备选择时,应根据工程的实际情况,在保证安全、可靠的前题下,积极而稳妥地采用新技术,注意节约投资.7. 1 10kV开关柜的选择容量为500kV A及以上的变压器一般均配有10kV开关柜. 10kV开关柜可分为固定式和手车式开关柜.就绝缘介质而言,目前10kV开关柜的主流产品又可分为SF6气体绝缘和真空绝缘. SF6气体绝缘的开关柜体积小,一般20年内免维护,但价格高,其气体的泄露还会造成环境污染. 真空绝缘的开关柜体积适中,相对同等档次的SF6气体绝缘的开关柜来说价格略低,使用过程中不会造成环境污染,但每二年就需做一次试验,增大了运行维护的工作量. 因此开关柜的选择除按正常工作条件选择和按短路状态校验外,还应考虑开关柜放置的场合和对开关柜性能的要求等条件. 如我县某工程,其预留的10kV变电站位置在地下室,该工程在建筑上并没有考虑变电站的通风问题,且在建筑施工时设置的变电站大门只有2. 05米净高,用电可靠性要求较高. 在这里,选用SF6气体绝缘的开关柜显然违背了《国家电网公司电力安全工作规程》中在SF6电气设备上的工作这一节的相关条款. 但一般的真空开关柜高度均在2. 2米以上,通过对一些开关柜制造厂家的咨询,最后采用了高度为1. 9米的非标型真空开关柜. 7. 2 10kV负荷开关和熔断器组合的选择在10kV变电站的设计中,对主变容量在400kV A及以下的变电站,高配部分通常采用负荷开关加熔丝的组合,其接线简单. 为提高工作效率,笔者综合了各部门对400kV A及以下变电站建设的意见和建议,制作了一套400kV A及以下变电站设计的标准图,取得了良好的效果.在10kV负荷开关和熔断器组合的选择方面, 10kV负荷开关按正常工作条件选择和按短路状态校验. 熔断器的熔体额定电流按Ie = k I1. max进行选择,其中k为可靠系数,当不计电动机自起动时取1. 1～1. 3,考虑电动机自起动时取1. 5～2. 0; I 1. max为电力变压器回路的最大工作电流. 熔管的额定电流≥熔体的额定电流. 选择熔断器时,还应保证前后两级熔断器之间(多见于美式箱变) 、熔断器与电源侧的继电保护之间、熔断器与负荷侧的继电保护之间的动作选择性. 当本段保护范围内发生短路故障时,应在最短的时间内切除故障. 当电网接有其它接地保护时,回路中的最大接地电流与负荷电流之和应小于最小熔断电流.7. 3 0. 4kV开关柜的选择0. 4kV开关柜的主流产品目前有GGD、GCK、GCS等. 按正常工作条件选择,按短路状态校验. 一般对于接线简单、出线回路少的场合采用GGD型. 对于出线多、供电可靠性较高、供电设备较美观的场合采用GCK或GCS型. 无论采用何种柜型,其所配置的开关都应根据负荷的用电要求及用户的资金准备情况加以合理选择,使其具有较高的性价比.7. 4 电力电缆的选择(1) 首先应根据用途、敷设方式和使用条件来选择电力电缆的类型. YJV型交联聚乙烯电缆和VV型聚氯乙烯电缆是目前工程建设中普遍选用的两种电缆. YJV型电缆与VV型电缆相比, YJV型电缆虽然价格略高,但具有外径小、重量轻、载流量大、寿命长的显著优点( YJV型电缆寿命可长达40年, VV型电缆寿命仅为20年) ,因此在工程设计中应尽量选用YJV型交联聚乙烯电缆.(2) 电缆的额定电压UN ≥所在电网的额定电压.(3) 按长期发热允许电流选择电缆的截面. 但当电缆的最大负荷利用小时数T max > 5000h,且长度超过20米时,则应按经济电流密度来选择.(4) 允许电压降的校验. 对供电距离较远、容量较大的电缆线路,应满足:ΔU % = 173 ImaxL ( r cosψ+xsinψ) / U ≤5% , U、L为线路工作电压(线电压)和长度; cosψ为功率因数; r、x 为电缆单位长度的电阻和电抗.(5) 热稳定的校验电缆应满足的条件为:所选电缆截面S ≥Q d /C X 100 (mm2 ). Qd为短路电流的热效应, (A2 S) ; C为热稳定系数. 如我县某企业的供电电源是从紧邻的一座110kV变电所的10kV侧专线接入的,由于该企业的用电负荷不是很大,若按长期发热允许电流选择的电缆截面,或按经济电流密度来选择的电缆截面均在95 mm2以下,但在热稳定校验时,所选电缆截面S ≤Q d /C X 100 (mm2 ) ,电缆截面至少需在120 mm2及以上.8 继电保护的配置当变压器故障时,在保护的配置上一般有两种途径:如选用断路器或开关来开断短路电流,则配以各类的微机保护. 如一次设备选用的是负荷开关,则选用熔断器来保护. 两者比较如下.(1) 断路器或开关具备所有的保护功能与操作功能,价格较昂贵. 负荷开关只能分合额定负荷电流,不能开断短路电流,需配合高遮断容量后备式限流熔断器作为保护元件来开断短路电流,价格较便宜.(2) 在切空载变压器时,断路器或开关会产生截流过电压. 负荷开关则没有此种现象.(3) 对变压器的保护,断路器或开关的全开断时间为继保动作时间、自身动作时间、熄弧时间之和,一般会大于油浸变发生短路故障时要求切除的时间. 限流熔断器具有速断功能,但必须防止熔断器单相熔断时设备的非全相运行,应在熔断器撞击器的作用下让负荷开关脱扣,完成三相电路的开断.(4) 由于高遮断容量后备式限流熔断器的保护范围在最小熔断电流到最大开断容量之间,且限流熔断器的时间特性曲线为反时限曲线,短路发生后,可在短时内熔断来切除故障,所以可对其后所接设备如CT、电缆等提供保护. 使用断路器或开关则要提高其它设备的热稳定要求. 但就限制线性谐振过电压方面来说,在变压器的高压侧应避免使用熔断器.9 防雷与接地(1) 10kV变电站在建设过程中,可利用钢筋混凝土结构的屋顶,将其钢筋焊接成网并接地来防护直击雷.(2) 在变电站内的高压侧、低压侧及进线段安装避雷器,以防护侵入雷电波、操作过电压及暂时过电压.(3) 10kV变电站中的接地网一般由扁钢及角钢组成,也可利用建筑物钢筋混凝土内的钢筋体作接地网,但各钢筋体之间必须连成电气通路并保证其电气连续性符合要求. 接地电阻值要求不大于4Ω. 变压器、高低压配电装置、墙上的设备预埋件等都需用扁钢等与接地网作可靠焊接进行接地. 发电机的接地系统需另行设置,不得与变电站的接地网连接.(4) 低压配电系统按接地方式的不同可分为三类:即TT、TN和IT系统. TT方式供电系统是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统,称作保护接地系统. TN方式供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统,称作接零保护系统. 在TN方式供电系统中,根据其保护零线是否与工作零线分开又可分为: TN C和TN S方式供电系统. TN C方式供电系统是用工作零线兼作接零保护线,适用于三相负载基本平衡的情况. TN S方式供电系统是把工作零线N和专用保护线PE严格分开,当N线断开,如三相负荷不平衡,中性点电位升高,但外壳、PE线电位. TN S方式供电系统安全可靠,适用于工业与民用建筑等低压供电系统. 此外,在一些由用户提供的图纸中,我们还可看到TN C S方式的供电系统,此系统的前部分是TN C方式供电,系统的后部分出PE线,且与N线不再合并. TN C S供电系统是在TN C系统上的临时变通作法,适用于工业企业. 但当负荷端装设RCD (漏电开关) 、干线末端装有断零保护时也可用于住宅小区的低压供电系统. IT方式供电系统表示电源侧没有工作接地,或经过高阻抗接地,负载侧电气设备进行接地保护. IT方式供电系统在供电距离不是很长时,供电的可靠性高、安全性好,一般用于不允许停电的场所,或者是要求严格的连续供电的地方.10 照明10kV变电站内的照明电源从低压开关柜内引出,管线选用BV 500铜芯塑料线穿管后沿墙或顶暗敷,电线的管径按规定配置,所配灯具应具有足够的照度,在安装位置上不应装设在变压器和高、低压配电装置上,应安装在墙上设备的上方或周围,要留有一定的距离来保证人身及设备的安全,同时应避免造成照明死区. 灯具安装高度应高于视平线以避免耀眼,还要避免与电气设备或运行人员的碰撞.11 配网自动化配电自动化是指利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的管理工作有机地融合在一起,改进供电质量,与用户建立更密切、更负责的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性需要,力求供电经济性最好,企业管理更为有效. 配网自动化以故障自动诊断、故障区域自动隔离、非故障区域自动恢复送电为目的. 目前配电自动化主要考虑的功能有: ①变电站综合自动化; ②馈线自动化; ③负荷管理与控制; ④用户抄表自动化.就国情而言,配网自动化系统目前还处于试点建设阶段,缺乏大规模实现中低压配电网络配电自动化的物质基础,但配网自动化是今后发展的方向. 因此,在进行站内设计时,要结合配网自动化规划,给未来的实施自动化技术改造(包括信息采集、控制、通信等提供接口和空间等方面)留有余地. 在技术上实现配电自动化的前提条件是: ①一次网络规划合理,接线方式简单,具有足够的负荷转移能力; ②变配电设备自身可靠,有一定的容量裕度,并具有遥控和智能功能. 除此之外,还可考虑通过实现配电半自动化方式来提高供电可靠性水平,因为可自动操作的一次开关价格昂贵,而二次设备相对便宜,故实现配电半自动化的具体方法可考虑采用故障自动量测和定位、人工操作开关、隔离故障和转移负荷的方式. 如在目前的设计中,采用了短路故障指示器,能准确、迅速地确定故障区段,站内都备有通信、集抄装置的位置等. 对重要用户多、负荷密度高、线路走廊资源紧张、用户对供电可靠性较为敏感的区域的用户进行设计时,尽可能选用可靠的一次智能化开关. 配网自动化系统因投资大、见效慢,应统一规划,分步实施. 因此,在10kV变电站的设计中,我们要结合配网自动化的进程,及时用先进、科学的方法来完善我们的设计,完善我们的电网.参考文献:[ 1 ] 芮静康. 现代工业与民用供配电设计手册[ S]. 北京:中国水利水电出版社, 2004.[ 2 ] 蓝毓俊,戴继伟. 各类10KV配电站对环境影响的测量与分析[ J ]. 上海电力, 2003, (4).[ 3 ] 吴致尧,何志伟. 10KV配电系统无功补偿的研究进展[ J ]. 电机电器技术, 2004, (5).。