淺析電力工程中的10kV供配電設計

孫立華

摘要：眾所周知，電能是生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供；電能的輸送的分配既簡單，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。電能在工業生產中的重要性，在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。若工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。

關鍵詞：電能；供配電系統

一、10KV供電系統在電力系統中的重要位置

電力系統是由發電、變電、輸電、配電和用電等五個環節組成的。在電力系統中，各種類型的、大量的電氣設備通過電氣線路緊密地聯結在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發生是不可避免的。由于電力系統的特殊性，上述五個環節應是環環相扣、時時平衡、缺一不可，又幾乎是在同一時間內完成的。在電力系統中的任何一處發生事故，都有可能對電力系統的運行產生重大影響。例如，當系統中的某工礦企業的設備發生短路事故時，由于短路電流的熱效應和電動力效應，往往造成電氣設備或電氣線路的致命損壞還有可能嚴重到使系統的穩定運行遭到破壞；當10KV不接地系統中的某處發生一相接地時，就會造成接地相的電壓降低，其他兩相的電壓升高，常此運行就可能使系統中的絕緣遭受損壞，也有進一步發展為事故的可能。

由于10KV系統中包含著一次系統和二次系統。又由于一次系統比較簡單、更為直觀，在考慮和設置上較為容易；而二次系統相對較為復雜，并且二次系統包括了大量的繼電保護裝置、自動裝置和二次回路。所謂繼電保護裝置就是在供電系統中用來對一次系統進行監視、測量、控制和保護，由繼電器來組成的一套專門的自動裝置。為了確保10KV供電系統的正常運行，必須正確的設置繼電保護裝置。

二、設備的選型

（一）高壓柜的選型，主要問題是開關柜跟變壓器的配合問題，現很多設計人員動不動就上真空斷路器開關柜，其實當變壓器的容量小于等于800kVA 時，用負荷開關柜加熔斷器的組合，保護既簡單，造價也節省。因負荷開關可用于分合額定負荷電流，且具有結構簡單、價格便宜等特點，加上熔斷器作為附加的保護元件，又可開斷短路電流，功能相當于斷路器。負荷開關柜好用、價格低，但也不能用過頭，特別在雙電源進線的切換就不提倡使用。有的設計人員將雙電源進線也設計成電動型的負荷開關柜進行切換，雖能達到切換的目的，但安全性就比真空開關柜差多。

（二）低壓柜的選型，現在低壓柜的設計選型一般問題不大，需要注意的是框架開關的極數，如在 TN-S 系統中，不需要斷開中性線；變壓器低壓側出口總開關與母聯開關應為 3 極，而正常供電電源與應急柴油發電機（或 EPS ）電源間的轉換開關需采用能斷開中性線的雙投四極開關；還有就是要注意低壓柜垂直母線的額定電流，因為柜廠生產的低壓柜其垂直母線的額定電流一般為 1000A ，當低壓柜供電的負荷大于 500kW時，設計應注明要求低壓柜垂直母線的額定電流為 1600A 。以免供電不上或存在發生火災的隱患。

（三）室內等防火要求高或布置條件受限制的地方宜選用干式變壓器。干式變壓器的選型主要是結線組別選的不對，推薦選用 D ， yn11的結線變壓器，在工程上 TN 系統中采用 D ， yn11結線組別的變壓器己很普遍，但仍有部分工程選用 Y ， yn0結線組別的變壓器，其原因主要是設計人員不清楚前者的優點。推薦選用的理由，主要基于 D ， yn11結線比 Y ， yn0結線的變壓器具有以下優點：

（1）有利于抑制高次諧波電流。三次及以上高次諧波激磁電流在原邊接成 △ 形條件下，可在原邊形成環流，有利于抑制高次諧波電流，保證供電波形的質量。

（2）有利于單相接地短路故障的切除。因 D ， yn11結線比 Y ， yn0結線的零序阻抗小得多，使變壓器配電系統的單相短路電流擴大 3 倍以上，故有利于單相接地短路故障的切除。

（3）能充分利用變壓器的供電能力。 Y ， yn0結線變壓器要求中性線電流不超過低壓繞組額定電流的 25% ，嚴重地限制了接用單相負荷的用電容量，影響了變壓器供電能力的利用；而 D ， yn11結線變壓器的中性線電流允許達到相電流的 75%以上，甚至可達到相電流的 100 % ，使變壓器的容量得到充分的利用，這對單相負荷容量大的供電系統是十分必要的。

三、設備的布置

（一）高、低壓配電系統接線圖與平面圖不一致，不利于施工運行。其表現形式有兩種： ① 系統接線圖與平面圖中柜、屏的排列順序相反。 ② 平面圖上雙排面對面布置的配電屏之間有母線橋，而在系統圖卻未畫出，或反之。

（二）低壓配電屏屏前、屏后通道寬度不滿足規范要求。如屏后有時僅距墻 700mm ，固定式（本地區常用）低壓屏雙排面對面布置時屏前僅相距 1700mm ，規范要求屏后維護通道 l000mm ， 固定式低壓屏雙排面對面布置時屏前相距 2000mm 。

四、電纜的選型

（一）一般電纜選型： YJV 型交聯聚乙烯電纜和 VV 型聚氯乙烯電纜，是工程建設中普遍選用的兩種電纜。 YJV 型交聯電纜與 VV型電纜相比，雖然價格略貴，但具有外徑小、重量輕、載流量大、壽命長（ YJV 型電纜壽命可長達 40 年，而 VV型電纜僅為 20 年）等顯著優點，因此建議在工程設計中應盡量選用YJV型交聯聚乙烯電纜，逐步淘汰 VV 型聚氯乙烯電纜。

（二）電纜防火特殊要求：一般采用 ZR 阻燃型，電纜萬一失火，能夠把燃燒限制在局部范圍內，保護其他的各種設備，避免造成更大的損失。在失火情況下，仍需維持一定時間內通電能力，則采用 NH 耐火型電纜，但耐火型建議不要采用礦物絕緣電纜，因為存在造價高、施工困難和絕緣較容易破壞等缺點。

五、電纜保護管的選用

（一）室外電纜套管：現許多工程的室外電纜套管設計仍采用鍍鋅鋼管，鍍鋅鋼管主要存在易腐蝕、易拉傷電纜、易產生渦流等缺點。建議跨路電纜套管選用玻璃鋼電力套管，綜合考慮電纜的截面大小采用Ф150 ，厚度為8mm 的規格；在人行道的電纜套管建議選用 CPVC電纜管，規格為Ф160×5 ，兩者均可采取混凝土包封。

（二）穿墻電纜套管：一般設計常見的是在電纜進出配電房時預埋 SC100 或者SC150 管，但都沒有考慮選用鋼性防水套管，往往造成了埋管位置的管外壁漏水，特別在混凝土連續墻，設計應注明采用防水套管（可引用國標號），且應該注明電纜穿過套管敷設完畢后的處理方法，如采用瀝青油麻加防水油膏，以防套管外邊不漏水而套管內壁和電纜間漏水。

六、總結

10KV供電系統是電力系統的一部分。它能否安全、穩定、可靠地運行，不但直接關系到企業用電的暢通，而且涉及到電力系統能否正常的運行。因此要全面地理解和執行地區電業部門的有關標準和規程以及相應的國家標準和規范。