10 kV电力增容的技术改进与应用分析

王 师

（江门市泰恒建设工程有限公司，广东江门 529000）

随着全球工业化和城市化的不断推进，电力需求正日益增长。稳定的电力系统在现代生活中起着至关重要的作用，其支撑着家庭、学校、企业及基础设施的正常运行。然而，随着电力需求的不断增加，传统的电力分配和传输系统面临着巨大的压力和挑战。在这种情况下，电力增容技术成为了一个备受关注的焦点。

电力增容技术的目标是提高现有电力系统的容量和效率，同时减少能源浪费和环境影响。这项技术的改进和突破对于确保电力系统的可持续性和可靠性至关重要，特别是在面临可再生能源集成、电动汽车普及和智能城市发展等新挑战的背景下。

文章结合“鹤山市共和中学用电增容改造项目”案例，深入探讨了电力设备设施的现状，并提出改进电力增容技术的创新方法，这些方法将有望改善电力系统的性能，减少能源浪费，降低碳排放，并提高能源的可访问性。

电力增容技术的改进不仅涉及工程和技术方面的创新，还需要深刻理解电力系统的运行原理和市场机制。通过深入研究和技术改进，有望更好地满足未来电力需求，并为实现可持续能源供应和清洁能源转型作出贡献。

1 共和中学配电设备及设施现状

由于共和中学新建实验楼及艺术楼的供电需求日益增大，原有配电室无法满足学校新增用电，其主要原因包括供电不稳定、负荷波动及能源浪费等问题，同时存在变压器及高低压配电设备严重老化、绝缘等级不满足现国标要求等情况，存在严重安全隐患。为提高系统容量和性能，确保其能正常安全运行，保障学校用电安全，故需进行电力增容改造。

2 电力增容技术改造的主要目的

（1）满足增长的电力需求。确保电力系统能满足不断增长的电力需求。

（2）提高电力系统可靠性。通过提高系统容量和性能，可提高电力系统的可靠性，减少停电风险。

（3）降低能源浪费。通过改进电力系统的效率，可以减少能源浪费，提高能源的可持续性。

3 电力增容技术改造方案

新建10 kV 配电室，主供电源为共和镇供电公司变电所，容量2 500 kVA。配电室安装630 kVA 的变压器2台，正常运行时只投入其中1台变压器，另1台作为备用变压器。新建10 kV 配电室投入使用后，原有10 kV 配电室退出运行，配电室原有馈线由新建配电室转带，在新建配电室低压母线上设置出线开关，馈出低压电缆至原配电室电缆出线处续接，带原有负荷运行。

3.1 电气主设备选择

本工程选用的高低压配电设备均为国内统一设计、普遍采用的通用型产品。主要配电设备明细见表1。

表1 配电设备明细

3.2 主接线方式

3.2.1 高压一次系统

新建配电室高压部分采用10 kV 单母线分段接线方式，这种方式在正常运行时，主供电源负责承载全部负荷，当主供电源发生故障或需要维护时，备供电源会自动连接，继续为全部负荷供电，两路电源各自独立，互不干扰，确保了供电的稳定性和持续性，同时还设置分段开关作为检修断点使用。

（1）10 kV 电源采用单回路供电。

（2）采用高供高计，高压计量表（CT 变比：40/5，0.2 S）1套，安装负荷管理终端1套。

（3）计量柜配闭锁电磁铁，计量CT 采用0.2 S 级，计量PT 采用0.2 级（容量≥30 VA），预留二次接线及安装位置，计量仪表面板装观察孔，计量室门、计量CT 及PT 二次接线端子盒应配有供电部门的铅封装置口，计量装置及负荷管理终端装置由供电部门提供，计量柜配闭锁电磁铁并加装开门报警触点，计量电流互感器的额定二次负荷要求为3.75～15 VA。

（4）高压开关柜尺寸均采用800 mm×900 mm×1 900 mm。

（5）新装高压柜均满足“五防”装置要求，在柜门上加装电磁锁，柜后门加装观察窗，系统设置故障闭锁装置和故障显示，继保装置留485接口并接至端子排。

（6）进出线方式为电缆下进线下出线方式，所有设备均应接地良好，接地电阻不大于4 Ω，高压柜外壳防护等级不小于IP4X。图1为高压一次系统。

图1 高压一次系统

3.2.2 低压一次系统

新建配电室0.4 kV 侧接线方式如下。

（1）1 号和2 号变压器均采用单母线接线方式。在正常运行时，1号变压器起着主要供电作用。而2号变压器则通过1号联络开关与母线相连，随时保持与母线的连接。当1号变压器因维护或故障需要退出运行时，可由2号变压器带母线运行，确保电力供应的稳定。

（2）低压进线开关采用电动分励脱扣和取消失压脱扣、分断能力不小于35 kA，采用3段保护，所有出线回路取消失压脱。

（3）所有开关带分合闸状态辅助触点并接入智能仪表内，加装分励脱扣。

（4）低压配电柜采用母线槽上进线、电缆下出线方式。

（5）电容补偿柜选用具有谐波监测功能的控制器，可实现手动及自动投切。低压一次系统如图2所示。

图2 低压一次系统

（6）计量CT 采用0.2 S 级。计量室门、计量CT二次接线端子盒配有供电部门的铅封装置口。

（7）并网断路器需装设过载长延时、短路短延时、短路瞬时、剩余电流保护（500 mA），并加装失压脱扣线圈。

3.2.3 电力电缆

考虑电力电缆的敷设条件、用途及安全性等方面，经计算和热稳定校核，主变10 kV 侧电缆选用ZRC-YJV22-8.7/15 kV-3×70 mm2电力电缆，截面积为70 mm2。

3.3 电容补偿及谐波治理

（1）电容补偿。在本次改造方案中，针对用电高峰时段功率因数不应低于0.9的问题，本项目在0.4 kV母线上各装设电容补偿柜1台，用于无功补偿。电容补偿柜中装设无功功率自动补偿控制器，可对电容器分步进行自动或手动投切，运行方式灵活简便，满足无功补偿需要。

（2）谐波治理。针对用电设备可能产生的高次谐波对设备及电网造成的危害，本项目在0.4 kV 母线上配备了1台有源滤波柜进行谐波治理。滤波装置通过检测电路能够检测出电流电压中的畸变部分，然后产生与谐波成分大小相等、方向相反的谐波电流。该电流注入电网后，能够抵消电网中的谐波，从而保护用电设备和电网免受谐波的危害，提高供电质量。

3.4 10 kV开关柜保护测控

3.4.1 保护测控

10 kV 开关柜的二次保护测控采用精密的微机保护测控一体化装置，具备高效率和精确的检测、控制功能。针对10 kV 电源进线柜，配置有三段式定时限过流保护，其中一段为可自投和自退的充电保护，有效保护电源进线的稳定性和安全性。

10 kV 变压器柜则配备了定时限三段式过流保护及主变过温、网门保护，确保变压器的正常运行和防止可能出现的异常情况。另外，10 kV 分段开关柜也具备定时限三段式过流保护，能够有效防止因电流异常引起的设备故障。

通过这些综合的保护措施，能够大幅提高10 kV开关柜运行的稳定性和安全性，有效降低设备故障的概率，从而保证电力系统的稳定运行。

3.4.2 闭锁回路

10 kV两路电源不能并列运行，本配电室10 kV主、备供电源进线开关控制回路装设电气闭锁回路，当主供电源进线开关在合闸状态时，备供电源进线开关合闸回路被闭锁不能合闸；当备供电源进线开关在合闸状态时，主供电源进线开关合闸回路被闭锁不能合闸。

本项目在变压器10 kV 侧室门上装设微动开关闭锁10 kV 主变受电开关，若变压器室门未关闭，主变受电开关不能合闸；在主变运行时变压器室门被闭锁不能打开，若强行打开则主变受电开关跳闸。

3.5 接地及过电压保护

（1）接地。本工程配电室内所有电气设备及构架均须接地，并有可靠的接地线，接地电阻要求4 Ω以下，地网采用16 m 直径镀锌圆铁连接。

（2）过电压保护。本工程过电压保护采用在10 kV 母线上加装避雷器。

3.6 智能化电力监控系统

本项目电力监控系统改造，采用高级的智能监控系统[1]，与智能综合控制仪、微机保护测控装置、直流屏、中央信号屏、有源滤波及电容补偿控制器等智能设备进行通讯，

该智能化电力监控系统应用电力自动化技术、计算机技术及信息传输技术，实现了对学校配电系统的远程监控。现场设备层的电气设备配备了RS485接口及MODBUS 通讯规约。智能化电力监控系统如图3所示。

图3 智能化电力监控网络

智能化电力监控系统具备以下功能：①以配电一次图的形式直观、清晰展示配电线路的运行状态；②可实时监控高压及低压配电各回路的功率、功率因数、电流、电压等电参数信息，便于电能管理，实现全面监控、数据共享、自动化管理，无人或少人值守；③可自动生成曲线图、数据报表等信息，有利于统计配电室的用电状况。

4 结束语

综上所述，用电增容是满足用电需求不断增加的重要技术手段。随着现代技术的飞速发展，越来越多的解决方案涌现出来。升级变压器、利用高压直流输电技术、建立微电网、建设智能电网都是行之有效的方法。鉴于各种方法的优缺点各不相同，应该选取合适的方法进行实施，以最大化地提高电网的容量，满足人们对电力的需求。