电力科技 浅谈高压配电系统设计分析 梁妍华 【广州汇隽电力工程设计有限公司，广东广州５１ １４００） 【摘要】本文根据笔者多年来的工作经验，简要探讨高压配 电系统设计分析，希望对加快我国电力行业的发展具有一定的帮助。 ・Ａ的变压器更接近于负荷中心，减少低压配电线路的电能损耗、电 压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断流 容量。） 【关键词】高压；配电系统；设计 １引言 当前，随着我国基础设施建设的不断完善，电力行业在我国得 到了空前的发展。如何做好配电系统设计工作，对于满足电力用户 的需要具有重要的意义。配电系统的设计应该将满足人们的生活需 要及社会发展的需要放在首位。人们生活条件的不断改善，对配电 系统的设备要求也越来越高，供电企业在进行设计以及安装配电系 统时，要结合不同地区的配置情况及用电的需求情况进行区别对待， 选择最适当的设计方案，确保“安全用电，稳定用电”的目标得以 实现。 ２高压配电系统设计注意要点 ２．１电业部门对配电系统设计图纸，进行严格把关 配电系统设计，并不是设计院设计完成，就可直接按图纸进行 施工，而是要提交给电业部门进行审核，审核通过方可进行施工。 实际工作中经常发生一些设计院提交的设计图纸被打回的情况，这 就是电业部门，严格把好审核关工作的体现。在审核中，只要发现 不符合要求的地方就应发回修改，直至达到国家的具体标准图纸方 可通过审核。 ２．２设计部门严格按照有关规范、标准进行设计 目前对于１０ｋｖ高压配电系统设计内容，已有详尽的规范和标 准，设计人在设计图纸时，要严格按照规范、标准设计，不得随意 变动标准。设计部门的领导一定要把好设计的复核关工作，没有达 到国家的标准的就应该返工。努力提高设计水平，务求达到设计的 质量要求。 ２．３电气设备、元件和材料的选用、新材料的推广 电力系统的发展与这个高速发展的时代同步，许多新材料都被 应用到了电力系统。在配电系统设计时要时时关注新材料的发展， 比如早就被发达国家广泛应用的交联聚氯乙烯电缆。在设计过程中 不仅要关注新材料的发展，更应关注这些新材料和电气元件能否在 现有条件下，应用到配电系统中，这才是关键。 ３高压配电系统设计方案 ３．１电气设备的选择 。 电气设备的选择应遵循以下两个原则：１．按正常工作状态选择； ２．按短路状态校验。 ‘ ． 按正常工作状态选择的具体条件： （１）额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回 路的最高运行电压 一般可以按照电气设备的额定电压ｕ 不低于装 设地点的电网的额定电压ＵＮ；｛ （２）额定电流：所选电气设备的额定电流１ｗ不得低于装设回路 最大持续工作电流 ； 惫 。 按短路状态校验的具体条件： （１）热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效 ３．２线路设计 ３．２．１配电所电气主接线设计 变配电所内高低压母线采用单母线接线，１０ｋＶ配电所至各变压 器、箱变采用放射式供电，配电所馈出回路设电流速断、过电流保 护。高压房一般采用环网柜或者是中置柜，中置柜是用于终端用户使 用的一类开关柜，而环网柜是用于环网中，用于联接二个电源或部 分的一类开关柜。配电所内继电保护采用微机保护。其电气主接线 图如下所示： 瓣 （ａ）环网柜接线 （ｂ）断路器柜单电源主接线 ３．２．２配电干线设计应注意以下问题 ’ （１）在配电干线负荷计算时，可根据管理方提出的负荷指标， 计算配电干线容量，其需要系数 可取值在０．７～１。投资允许的情 况下，考虑配电干线更换困难，建议尽量按管理方要求的容量预留 （２）在配电干线电缆选择时，应对配电距离较长的线路进行电 压降计算。 （３）在配电干线设计时，应预留室外用电的配电干线回路，中 庭临时活动用电的配电干线回路。 ３．３短路电流计算 ３．３．１短路电流计算的意义 在配电系统的电气设计中，对短路电流的计算是一项极为重要 的环节，其重要主要有以下几点： （１）在选择电气设备时，为了确保设备在故障和正常运行情况 下都能够安全、可靠地工作，同时又为了节省资金，就必须对短路 电流进行全面的计算； （２）在选择电气主接线时，为了判断某一接线是否应该采取限 一 １ ～一 制短路电流的措旌，或对各种接线方案进行比较时，都需要进行对 短路电流进行必要的计算。 ３．３．２短路电流的计算方法 对于电力系统网络，我们可以运用某一运算曲线来计算任意时 刻的短路电流，即根据我国电力系统统计得到汽轮发电机的参数， 逐一对在不同的阻抗条件下某个时刻的短路电流进行计算，然后再 求取所有这些短路电流的平均值作为运行曲线，最后再计算电抗和 某个时刻情况下的短路电流大小。 ３．４变配电房设置 应不应该超过允许值 嚣瑟 （２）动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应 因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏。 其中对变电器容量的选择很重要，要注意下面两点： （１）变压器的容量ｓｔ（可近似地认为是其额定容量ｓＮ・Ｔ）应 满足配电所内所有用电设备计算负荷Ｓ３０的需要，即ｓｔ≥嚣 ； （２）低压０．４Ｋｖ的主要变压器单台容量一般不宜大于１０００ｋＶ・ Ａ（ＪＧＪ／Ｔ１６一ｇ２规定）或１２５０ ｋＶ（ＧＢ５００５３—９４规定）。如果用电设 备容量较大、负荷集中且运行合理时，则可选用较大容量的变压器。 （这们选择的原因：一是由于考虑到负荷密度，选用１００Ｏ一１２５０ ｋＹ 变配电房的设置对整个工程设计影响非常大，如选址不当会造 成设计不合理、工程造价增加、管理不便等诸多问题。以下是变配 电房设置应注意的问题： ． （１）尽早确定配电系统方案，在建筑方案设计时应提出变配电 房的位置及面积，变配电房的空间应留有适当的备用位。 （２）变配电房尽可能设置在负荷中心。 （３）变配电房设置考虑防水，不宜设在最底层，还应考虑变配 电房净高、荷载是否满足要求、以及进出线及设备搬运的方便性。 ３．５监控系统设计 本设计中，监控系统要采用数字化的监控模式进行监测管理， （下转第２ｌ５页） ２０１３．０５ Ｉ ２０５ Ｉ 电力科技 浅谈神东矿区变电站接地系统存在的问题及改进方法 ， 刘玉录 （神华神东煤炭集团供电中心，陕西神木７１９３１５） 【摘要】神东矿区地处蒙陕交界毛鸟苏沙坩，该地区土层薄 且土层大多为风化石、砂子，土壤电阻率高给变电站接地带来了很 他设备。近年来我辖区刘家堰３５ＫＶ站、五当沟３５Ｋｖ站就相继出现 过类似事件，造成上述情况的主要原因如下：～是设备的接地引下 线与接地网焊接不良，接地网水平接地体的接头处焊接不符合要求， 有些设备接地引下线与设备外壳用螺丝连接，经过长时间的腐蚀形 成电气上的开路。二是变电站扩建时没有及时扩建接地网，设备接 地引下线的截面小，经过长时间的锈蚀，从地下锈断造成开路。 改进方法：（１）对于腐蚀严重的变电站接地装置应选用铜材料， 腐蚀轻微的变电站一般选用镀锌扁铁。对于铁制接地装置一般采用 降阻防腐剂，减弱对铁制接地网的腐蚀作用。（２）扩建变电站时应 按要求改扩建接地网，使其符合要求。接地网与接地体之间要用搭 接焊的方式进行连接，确保接触具有足够的接触面。为了减小对接 地体的腐蚀，回填时应采用无腐蚀或腐蚀性小的土壤，避免用施工 废料进行回填，并在接地体拐弯处填埋适量的石灰提高土壤的ＰＨ 值。一般接地体引下线ｌＯ￣２０ｃｍ处最容易被腐蚀，可在此段加装一 段绝缘护套。 大影响。变电站的接地直接关系到人身和设备安全，一旦出现问题 势必会造成设备损坏变电站停运事故，给矿井安全生产带来极大危 害。 【关键字】接地装置，接地电『且，均压。 １接地装置的作用及要求 接地装置的作用是减小接地电阻以降低雷电流通过避雷针（线） 或避雷器上的过电压。《交流电气装置的接地》（ＤＬ／Ｔ６２１—１９９７）中对 接地电阻值有具体的规定，一般情况下规定通常不大于０．５ Ｑ。在高 土壤电阻率地区．当要求接地装置做到规定的接地电阻在技术经济 上很不合理时，大接地短路电流系统接地电阻可以为Ｒ≤５Ｑ，但应 采取相应措施，如防止高电位外引、均压设计、验算接触电势、跨步 电压等。根据规程规定，主要是以发生接地故障时，接地电位的升高 不超过２ｋＶ进行控制，其次以接地电阻不大于０．５０和５Ｑ进行设 计。实际中，人们往往认为，接地电阻测量值小于０．５ ０即为合格， 大于０．５ ０就是不合格，而没有认清其背后的杌理，忽视短路电流的 大小、均压等问题，这是不恰当的。 ２变电站接地网存在问题及改进 ２．１均压问题及改进 通过对辖区６Ｏ余座３５ＫＶ变电站接地网的电位分布测试，发现 接地网的均压大多不符合要求，特别是横向电位分布，电位梯度大， 跨步电压超标。这是由于在接地网设计时把接地电阻作为主要的技 术指标，而忽略了地网的均压和散流、或只用长孔地网而很少用方 孔地网计算。由于地网的均压不好，在短路电流或冲击电流入大地 时会造成地网的局部电位升高，高压向低压反击烧坏保护控制设备 或低压系统。 改进方法：在３５ＫＶ及以上变电站一般采用以水平接地线为主， 水平与垂直接地极相结合的复合型地网。在高压配电装置的地面下 设置人工接地网。接地网常采用４０＊４ｍｍ的扁钢或中２０ｎ￣ｎ的圆钢水 平敷设，排列成方孔形，埋设深度不宜小于０．６ａ，其面积大体与变 电站大面积相同，接地网的外缘闭合，网内设置水平接地带间距约 为３－１０ ｍ的均压带；尽可能地将建筑物的钢筋、埋于地下的金属管 道以及其他可利用的金属结构物等连成通路，且与接地网可靠连接。 采用这一措施，可将接地网内的最大接触电势降低到（０．１～０．１５） ｕ，（ｕ．为接地短路时产生的接地电位）；同是也可构造一个均衡电位 的接地系统，避免出现危险的电位差。 ２．２接地体网开路或接触不良及改进 当变压器、断路器、隔离开关、避雷器、电压互感器等设备接 地引下线与接地网开路或连接不良时，会发生雷击时烧坏断路器、 隔离开关、互感器和套管，也会出现由于接地不良残压高而损坏其 （上接第２０５页） ２．３接地连接体截面不符合要求 通过对辖区内部分箱式变电站进行抽查，发现接地引下线及接 地体截面积偏小的现象较为普遍。由于接地体或设备的接地引下线 截面积偏小不能满足短路电流热稳定的要求，在发生接地短路时， 接地引下线往往会被烧断，使设备外壳上有较高的过电压，有时会 反击到低压二次回路，使事故扩大。 改进方法：（１）随着神东矿区原煤年产２亿吨奋斗目标的确立， 在新建变电站接地体截面积选择时，应考虑未来３ ５年各矿井的生 产、生活用电负荷的增加，进行电网接地体热稳定校验。有些变电 站是经过扩建而成的，对接地网应及时进行改造，以使地网符合要 求。（２）接地工程是一个隐蔽性工程，一旦施工完就不容易检查， 有些旌工单位为了谋取利益会出现偷工减料，不按图施工，这在新 建时便留下了事故隐患。在施工过程中应强化项目管理，加强现场 监理力度，选择信誉度高、长久合作的施工单位。 ３结束语 综上所述，变电站接地工程，是一项非常重要的系统工程。必 须加以重视，统筹考虑，并认真分析已发现的以及有可能存在的各 种接地问题；同时，还应根据具体的地形、地质情况，综合对比分 析各种防腐、降阻措施在功能、成本以及运行维护等方面的特点， 从中选择最优方案，并灵活采取多种措施，将接地电阻降至规程规 定，从而最终确保变电站的人身和设备安全。 ‘ 参考文献： ｜１１变电站接地网存在的问题及整改措施冲国水利水电出版社，２００５． 作者简介： 刘玉录●１９８４一），男，汉族，鄂尔多斯人，助理工程师，２００６年 毕业于东北电力大学，现任神东煤炭集团供电中心检修队副队长。 并可以连接智能电力监控仪表、直流屏、中压综合保护继电器、 变压器、低压断路器等，以达到远程信息监控的功能。设计时，首 先要提供人机界面，借助全图形方式进行图形画面的编辑，确保用 户能够非常方便地编辑、定位以及查看信息信息。其次，为了完善 监控管理，要设置监控现场采集层。现场采集层借助现场监控单元 来对每个变电所的数据进行实时地采集分析及处理。对每一回路断 路器的状态等参数进行实时地监测并上传，并执行上位系统所下达 的命令，包括控制断路器分合闸、修改设置参数任务等。不仅如此， 还可以配合上位软件可以将中压线路的过流、过流速断、变压器过 热以及单项接地等故障信号及时反映给监控中心。 ４结束语 总而言之，合理地对高压配电系统进行设计，不仅能够最大限 度的满足人们用电，而且还节省了国家的资源，完全符合我国走可 持续发展战略的需要。 参考文献： 【１】何瑜琳．相关变电站电气设备安装技术分析Ⅱ】．才智，２００９（２Ｓ）． 【２］杨一平．浅谈３５ｋＶ电力变压器的微机继电保护Ⅱ】．机电信 息，２０１１（０９）． 【３】林勇锋．２２０ｋＶ变电站直流系统及其优化Ⅱ】．上海电力，２００３（０１）． 【４］章舸．谈两台变压器用户的自备发电机切换方式Ⅱ】．农村电 工，２００５（０９）． ２０１３．０５ ｌ ２１５