10kV 配电房配电设计研究

杨跃

摘要：配电房的配电设计对用电质量及供电可靠性具有直接影响，本文以某10kV 配电房工程为实例，针对供配电系统设计、负荷估算、电气设备选型路进行了大体分析，并围绕电力主接线系统优化、短路电流计算、变配电节能设计三个层面，探讨了有关10kV 配电房设计的具体优化措施，以期为供配电设计工作提供参考。

关键词：10kV 配电房;配电设计;供配电系统;变压器

前言

10kV 配电房是电力供应体系的关键构成要素，在电力系统与用户终端间承担着连接结构的作用。在实际设计环节，线路负荷条件、电缆电线使用环境、设备布局等较为复杂，配电设计的合理性将直接影响到电力系统的使用效果与节能状态，因此需注重针对10kV 配电房配电设计进行优化，保障其功能的有效发挥。

1.      10kV配电房设计内容分析

1.1   供配电系统设计

1.1.1         供配电系统设计

基于节能目标进行供配电系统设计，首先应尽量减少变配电级数，同一电压下的变配电级数需控制在两级以内，并针对接线方式进行简化设计;其次应结合用电负荷特点进行变压器选择，合理调节变压器容量，缩短其与负荷中心的距离，依托较短的供电半径实现减小损耗的目标;再次应结合系统负荷变化进行变压器数量的灵活调整，避免因轻载增加损耗;最后可依据系统情况适当增大供电电压，保障收获良好的节能效益。

1.1.2         供配电线路设计

为减少因线路电阻引发的功率消耗，需注重结合负荷特征进行供电电压设计，尽量缩短供电路径、合理配置导线截面面积、选用铜材质线缆;将配电房布设在靠近负荷中心位置，缩短配电箱与用电负荷间的距离，借此有效缩短供电线路半径，减少功率消耗与运行费用。

1.2   负荷测算

以某10kV 配电房设计项目为例，该项目为某医院新建科研楼，建筑面积2.1万平方米，结合筑面积、用电指标、与用电需求等参数，总计容量同时最大负荷为945kW。在负荷估算环节，需综合考虑负荷性质与未来负荷增长情况，确保选取的变压器等设备容量能够为未来5～10年的负荷增长留足裕量，并且兼顾建筑物消防、照明等系统的负荷数量、开关数目，综合围绕设备容量、电流等因素做好计算容量、计算电流数值的标注，便于为后续变压器、开关、导线等设备的选择提供参考信息。例如在该工程中已知本项目新装负荷约945kW，依据北京市地方标准“DB11T1147-2015？10kV 及以下配电网建设技术规范”，本项目用电等级为二级重要用户：

S=P/COSΦ/K2

S-- 变压器总容量确定参考，kVA; P-- 用户预计最大负荷，kW;

COSΦ-- 功率因数，取0.95; K2—变压器负债率，按50%计算;

得出变压器总容量为1989kVA， 因此计划采用新增2台容量为1000kVA 的變压器。

1.3   电气设备设计

1.3.1         变压器选取

在电气设备选取环节，需综合考虑用电环境、电压等级等因素确定变压器的容量与类型，在该项目中计划新增2台1000kVA 变压器，结合原配变形式选取干式变压器，为未来阶段用电设备的新增留足裕度，并且易于维护检修。

1.3.2         高低压开关选择

在高压开关的选择上，该项目选取的新增变压器为干式变压器、容量为1000kVA，因此宜选用负荷开关柜进行配电房进出线的控制，选取组合柜进行变压器的保护，可在变压器短路时自动隔离故障点、起到延时保护作用。

低压开关通常包含 A、B 类断路器两种类型：①A 类断路器，此类断路器无短路延时保护，仅为瞬动短路、过载长延时;②B 类断路器，此类断路器可采用人为设计的方式实现延时保护，在上级断路设备短路时自动跳闸，提供0.1s 的短路延时，便于实现设备分离、保障上级断路器保持不变。在低压开关的选择上，当变压器高压开关采用断路器柜或组合柜时，宜选取B 类断路器作为低压总开关，起到全额保护配合作用。

1.3.3         高低压开关设计

在本工程项目中，高压部分采用双电源进线，同时运行。低压母线为单母线分段供电，将新装2台1000kVA 变压器分列运行，设置母线联络开关。结合该建筑物的整体用电特征，将变压器采用3段母排进行连接，如图1所示，其中 K1、K21、L2开关为机电连锁，三合二，保证在任何情况下只同时合其中的两个开关;Z1、Z2开关为机电连锁，二合一，保证当双路市电同时失电时，才启动柴油发电机，保证重要负荷、消防负荷供电可靠性。

通过针对接线方式进行优化设计，实现对负荷的可靠供电，并且易于后期进行维修，满足建筑物负荷需求。

2.      10kV配电房设计的具体优化措施探讨

2.1   电力主线系统优化

基于《供配电系统设计规范》进行10kV 配电房主线系统的优化设计，需结合用电规模、负荷环境等因素进行公变变压器、专变变压设备的合理区分。例如针对以住宅建筑为代表的公变用户，其变压器单台容量往往不大于1000kVA，对此可选取负荷开关柜结构进行接线设计，实现接线系统的简化设计。对于个体用户用电量大于100kVA 的情况，可结合实际用电量数值进行管理模式的设计，例如针对用电量小于315kVA 时，可选用“高供低计”管理模式，以负荷开关柜作为开关;针对双电源线路的情况，需设置2台及以上的专变变压器，当单台变压器容量大于或等于1250kVA 时，高压柜需选取断路器柜，反之也可选取负荷开关柜，完成配电设计。

2.2   短路电流计算

针对不同容量的变压器，根据变压器结构特点进行组别、短路阻抗的调整，控制好变压器与配电房的距离，优化电缆型号的选取，并合理调节末端变压器的容量。在实际计算过程中，还应关注终端电容量与电源点距离间存在的关系，在电源点距离增大时将短路电流减小，优化配电设计效果。

2.3   变配电节能设计

2.3.1         导线节能设计

在配电线路设计环节，通常针对一类负荷、二类负荷的情况宜选用铜材质导线，而针对三类负荷等其他条件下则选取铝芯导线，并采用缩短导线长度、增大导线截面等方式，实现节能目标。

2.3.2         变压器节能设计

在变压器设备的选取上，通常可选用 SCB10、SCB11等节能型变压器，基于供电可靠性、经济负载率指标进行变压器容量的合理设计，确保结合不同电力负荷进行容量的恰当分配，保障变压器在运行过程中可达到70%～80%的最佳负荷率。

2.3.3         电缆线节能设计

在电缆线设计上，需结合10kV 配电房结构、距离等因素进行电缆线型号的合理设计，当前普遍采用 YJY22高压电缆、VV、YJV 低压电缆，配合PVC 材料管提升线路的机械强度、耐磨性能与载流量水平，有效保障电缆线路的安全运行。

2.3.4         提高功率因数

为有效降低线路损耗，可选用有补偿电容器提高用电设备的功率因数，调节电机的空载运转，并采用就地补偿、集中补偿等方式进行补偿装置的配置，达成降低线损的目标。

结束语：

为保障电力设计的合理性，需严格基于设计规范与供配电需求进行用电环境分析，做好负荷估算与变压器、高低压开关等设备的选型，保障电力设计与配网系统间达成匹配关系、优化设备布局，并且运用技术管理手段实现电力线路与设备的技能设计，借此提高电力设计水平，保障配电房投入使用后的综合效益。

参考文献：

[1]    丁雄.10kV 配电网电气设计与施工管理[J].工程技术研究，2019（14）：212-213.

[2]    何欣欣，徐寧，赵文博，等.智能配电房信息监测模型与融合业务研究[J].电力系统装备，2019（4）：157-159.

[3]    DB11T1147-2015？10kV 及以下配电网建设技术规范.