10KV配电设计的技术要点

10KV配电设计的技术要点

潘渊峰

(福建省南安市笋塔水库管理处福建南安)

摘要：10kV配电线路是电力用户和电力系统连接的关键环节，其设计的合理性直接影响着整个电力系统的稳定可靠运行，必须得到电力部门的高度重视。如果在对10kV配电线路进行设计的过程中，有关部门缺乏足够的重视，导致设计中存在缺陷和问题，轻则引发较大的电能传输损耗，重则影响配网运行安全。本文从10kV配电线路设计的基本流程出发，从配电装置、导体电器、路径选择、杆塔设计等方面，就10kV配电设计的技术要点进行了研究和讨论，希望能够为电力部门提供一定参考。

关键词：10KV；配电线路设计；路径选择；杆塔设计

前言：工业化进程的持续加快，使得社会发展对于电能的依赖性不断增强，也因此推动了电力行业的繁荣。电力系统包括了发电厂、变电站、输配电线路以及用户端负荷，配电线路作为电能输送的最终环节，与电能质量存在密切联系，做好配电线路设计也就显得尤其重要。就目前来看，我国已经基本实现了电网的全面覆盖，无论是城市还是山区，基本上只要有人居住的地方就有电，而在配网工程建设和改造的过程中，10kV配电线路处于非常关键的位置，需要切实做好设计工作。

一、10kV配电线路设计的重要性

依照具体用途，可以将电力系统中的配电线路划分为多个不同等级，如10kV、35kV、110kV、220kV乃至500kV等，基本上，电压等级在35kV以上的配电线路都是远距离配电线路，10kV配电线路则是连接电网和电力用户的关键，也是整个配电系统的核心所在。考虑到配电线路本身存在线路长度大、覆盖范围广的特点，加上受不同区域经济发展水平的影响，配电设备的质量参差不齐，在电能传输过程中，很容易出现线损或者故障，其不仅会导致用户用电质量的下降，还会影响电力企业的经济效益。对此，电力结构需要高度重视10kV配电线路的设计工作，依照沿线实际情况，选择恰当的电气设备，切实提高配电线路设计方案的可靠性，确保其在正式投运后，能够保障自身的运行安全，降低电能传输过程中的损耗，以此来确保配电系统乃至整个电力系统运行的稳定性和安全性[1]。

二、10kV配电线路设计的基本流程

10kV配电线路覆盖面广，经过的区域并不总是具备良好的运行环境，也有不少地区如山区、丘陵区域等外界环境恶劣，对于配电线路的影响较大，这就要求设计人员在针对10kV配电线路进行设计的过程中，必须将各方面的影响因素考虑在内，确保设计方案具备良好的可行性和可靠性。例如，在城市地区，10kV配电线路多采用地埋式设计，能够减少对于地面空间的占用，保证配电线路运行安全，不过在设计环节需要关注市政地下管线的位置，保证设计施工的效果；在山区，10kV配电线路采用架空式设计，需要充分考虑植被、基础等的影响[2]。

一般情况下，如果没有特殊要求，10kV配电线路设计的基本流程包括：1）设计单位通过投标等方式承接10kV配电线路设计任务，依照相应的设计要求，对10kV配电线路的起点和终点进行测量，明确线路长度，并依照线路的实际长度、负荷量及今后扩展趋势，选择恰当的导线截面。信息技术飞速发展背景下，线路的勘测以及长度的确定可以结合谷歌地图、百度地图等软件进行，这样能够显著提升测量的效率；2）通过实地考察的方式，对10kV配电线路沿线的地形地貌进行调查，然后运用专业的计算机软件，编制出相应的设计方案，对比实际情况做好更加准确的分析和计算工作，以计算出的精确参数，绘制出完整详细的10kV配电线路路径图；3）从10kV配电线路的设计要求着眼，依照已经确定好的导线截面、档距乃至沿线的地势和气候条件等因素，进行线路杆塔位置的选择和明确，对相邻杆塔之间的距离进行合理把控；4）针对得到的设计方案，从可行性、经济性等方面进行分析研究，列出所需的设备、材料清单，套用现行定额标准、计费程序，做好设计预算文件的编制工作，保证其完整性和可靠性；5）对得到的多个设计方案进行全面比对分析，从实际情况出发，选择技术可行、经济合理的方案，并依照具体的设计要求，进行设计方案的优化调整，进一步完善设计内容[3]。

三、10kV配电线路设计的技术要点

1、线路总体设计

（1）初步设计

在10kV配电线路规划设计中，总体线路编制包括了设计依据、线路走径以及具体的工程概况，设计依据强调结合设计原则，关注区域实际情况，参考相应的文件规范，为设计方案的执行提供可靠保障。在初步设计环节，应该将工程设计对于各方面的资质要求全部罗列出来，如招标书、设计合同、审批文件等。可以从路径长度层面来确定路径设计方案，关注路径沿线的环境条件，如地质水文、交通运输条件、森林矿物资源等，通过全面对比来明确相应设计方案的优势，找出最佳线路走径方案。工程概况更应该包括10kV配电线路设计的所有内容，确保施工单位和运行管理部门能够以此为依据，了解工程的运行状况。

（2）路径选择

10kV配电线路设计的质量受路径选择影响巨大，在路径选择上，既要考虑设计方案在技术和经济层面的合理性，同时也要考虑10kV配电线路后续的运行维护是否存在困难。因此，想要保证10kV配电线路路径选择的合理有效，单纯凭借地图和资料是远远不够的，需要设计人员深入到实地做好现场勘查工作，与测量人员、政府机构人员等共同进行讨论，验证路径方案中存在的不足和问题，及时做出修改。路径的选择应该保证合理性，尽可能减少耕地占用和施工纠纷问题，为后续施工提供便利，而在对配电线路进行定位的过程中，应该坚持几个基本原则：1）在条件允许的情况下，以直线为最佳，尽可能减少路径的曲折系数，这样能够缩短路径的长度，满足经济性、合理性的要求，如果条件不允许，则必须尽量少占农田，同时避开一些不良地形地质和关键性区域，如机场、油库、墓地等；2）可以在10kV配电线路的出线端设置相应的电缆沟，可以是十二线、十六线，也可以是二十四线，需要设计人员依照工程的具体要求作出选择，以减少重复施工的情况[4]；3）在对光缆进行设置时，应该与10kV架空线路同敷设，配备的光缆如果没有特殊要求，应该将长度控制在1000-2000m，如果光缆长度不足，会导致接头数量的增加，引发信号的衰减问题，如果光缆长度过大，则会给后续的线路施工以及运行维护工作带来不便；4）对于配电线路路径需要经过的区域，应该尽量减小地形高度差，将档距控制在50-60m的范围内，杆塔的设置必须确保导线和地线都能够具备均匀平滑的弧垂，实现均匀受力，以预防张力不平衡引发的杆塔扭转问题；5）如果10kV配电线路中存在有大跨越线路，设计方案需要从其具体情况出发，开展技术指标对比工作，以切实保证路径选择的合理性。

2、装置设备设计

（1）配电装置设计

10kV配电线路中的配电装置有很多，在对其进行设计的过程中，需要关注的内容有很多，具体来讲，一是应该重视导线选型。可以从电力设备设计的相关规范以及10kV配电线路的具体要求出发，做好导线选型工作，确定好合适截面；并对导线的规格、型号等进行验证，明确其机械和电气特性。在导线选型的过程中，应该对其相关参数（如导线的最大使用应力、安全系数、各种温度下的架设弧垂值等）进行确认，从配电线路本身的力学特性着眼，绘制出准确的导线特性曲线，方便进行后续的分析计算；二是应该做好防振设计。10kV配电线路运行环节，如果采用架空敷设的方式，受高度、地形、风速风向等因素的影响，可能会产生振动的情况，继而引发线路故障。基于此，需要做好10kV配电线路的防振设计，采取有效措施来降低线路振动的负面影响；三是关注环境影响。环境对于配电装置的影响大致可以体现在两个方面，一方面是温度，另一方面是湿度。在对电器以及裸导体进行选择的过程中，需要充分考虑环境温度的影响，以多年平均值为基准进行分析，如果电器和裸导体位于室内且缺乏相应的通风设计资料，则室内温度分析应该以最热月平均最高温为基准，提高5℃。若环境极端最低温低于电器运行最低允许温度，则需要采取相应的保温措施来防范低温危害。湿度的控制需要以区域内湿度最高月份的平均相对湿度为基准，依照具体情况选择配电装置类型，如湿热区域选择湿热型配电装置，亚湿热区域选择普通配电装置；四是降低噪音污染。在条件允许的情况下，配电装置应该尽量远离居民区和工业区，如果是在城市人口密集区域，必须将其设置在上述两个区域，则应该对装置运行产生的噪声进行严格控制，确保其能够满足《城市区域环境噪声标准》等相关规范的要求；五是关注海拔高度[5]。对于一些海拔高度超过1000m的区域，在配电装置设计选择的过程中，应该考虑高海拔带来的负面影响，选择适合该区域的设备，确保其能够具备较强的外部绝缘冲击抵抗能力。

（2）导体电器设计

一是必须对电器的绝缘水平进行严格控制，确保其能够满足国家相关标准要求，这样能够有效减少电器设备的损坏。二是所选电器设备能够承受的最高电压不能低于该回路的最大运行电压，其允许的最大长期运行电流也应该等于或者超过该回路的最大持续工作电流，以此保障导体和电器的稳定安全运行。三是需要对导体与电器的动稳定性、热稳定性以及开断电流进行验算，一般采用短路电流验算方法，必须关注设计规划的要求，从电力系统稳定运行和长远发展的角度进行考量。例如，在对导体短路引发的热效应进行验算时，应该以主保护时间加上断路器全分闸所需的时间。四是如果电压互感器回路保护设计中采用的是熔断器，则不需要对热稳定和动稳定进行验算，而对于受到高压限流熔断器保护的电器及导体，设计人员可以参照限流熔断器的特性，做好热稳定和动稳定的验算工作。五是必须明确，多余绝大多数裸导体而言，正常状态下的工作温度应该在70℃以内，如果考虑室外条件下的日照因素影响，可以适当将这个温度上限提高，但是对于管型导体或者钢芯铝线而言，工作温度依然不能超过80℃；若裸导体接触面存在有比较可靠的覆盖层，如镀锡层，则工作温度最高可以提升到85℃。六是当配电线路处于正常运行或者短路工况时，必须确保电器引线最大作用力不会超出电器端子允许负荷的范围，对于设置在室外环境下的设施及附件，必须从区域气候条件出发，做好必要的力学计算[6]。

3、线路杆塔设计

对于10kV配电线路而言，因为传输距离远，除去城市地区，一般都会采用架空敷设的方式，杆塔也就变得不可或缺。通常来讲，10kV配电线路设计中，杆塔形式大致可以分为四种，一是直线杆塔，其本身的结构最为简单，受力也相对较小，在正常运行的情况下，只会承受导线本身的重力作用，并不会承受水平应力，导线经过直线杆塔也仅需要设置相应的悬式绝缘子即可；二是耐张杆塔，其主要作用，是对导线中的水平应力进行承受，使得导线可以在直线段保持一定弧垂。从这个角度分析，基本直线段在经过一定的距离后，都需要设置耐张杆塔来保障线路的稳定和安全，而导线在经过耐张杆塔时，通常需要在两个方向，利用悬式绝缘子于横担上拉紧轴向，而在两个悬式绝缘子之间，导线的连接可以采用跳线的方式，而跳线本身并不会承受水平拉应力，只会承受自身重力；三是终端杆塔，即用于线路一侧，承受导线张力的杆塔；四是转角杆塔，简单来讲，就是能够对线路的水平方向做出改变的杆塔。事实上，除了耐张杆塔，终端杆塔和转角杆塔同样会用到跳线。在进行线路杆塔设计的过程中，应该尽可能选择典型设计结构，或者选择一些经过实践验证的成熟杆塔形式。从设计人员的角度，在进行10kV配电线路杆塔选择的过程中，需要在设计方案中将杆塔的特点、适用环境、承载能力等技术指标，以及混凝土用量、钢铁用量等经济指标充分体现出来，综合考虑杆塔基础、线路走廊等因素的影响，在完成杆塔形式选择后，对其高度等进行确定，在这个过程中，应该始终坚持经济性和便利性的原则[7]。在对耐张杆塔进行设置的过程中，应该尽量选择高度较低的杆塔，这样才能保证其具备良好的受力性。除去需要跨越河流、树木或者建筑的情况，悬挂点的高度应该适中，同时保证排杆定位导线和地线的平滑性，这样才能实现均匀受力。

4、防雷设计

对10KV配电线路进行防雷设计。一要降低杆塔和有关电器的接地电阻。二要针对雷电活动频繁地区的线段及易受雷击的杆塔，安装线路型头部分裂均压式避雷针或其它主动防雷方式的设备；对偶尔受雷击的杆塔安装脱离型氧化锌避雷器，及采用高一电压等级的绝缘子等方式进行综合避雷。

5、经济性设计

10kV配电线路设计中，不仅需要考虑技术性，经济性同样是不容忽视的一个关键内容，无论技术上多么合理，如果设计方案缺乏经济性，无法为电力企业带来良好品的经济效益，则其同样无法得到企业的认可。对于10kV配电线路的设计方案而言，需要在保证线路运行安全的基础上，对成本造价进行严格控制，因为最终确定的工程造价会对线路设计方案的经济性产生直接影响。10kV配电线路的经济性设计可以从以下几个方面着眼：一是以定额设计为主，做好相应的成本限定工作；二是应该尽可能提高路径选择的合理性，将协调以及赔偿的成本控制在可以接受的范围内，在质量达标、技术合格的情况下，如果两个方案的经济性相差不远，则应该优先选择国家电网公司通用设计方案；三是应该设计出多个方案进行对比分析，这里的方案并不仅限于整体的方案，还可以体现在一些关键性环节，如导线选择、配电设备选择等。当前，部分配电线路改造中会使用绝缘导线来代替裸导线，这样能够提升线路运行的安全性，但是会导致成本的增大。从降低成本的角度分析，在对导线进行选择时，应该考虑具体情况：如果是市区公用线路，因为负荷相对较大，为了提高导线的散热性能，降低线损率，应该选择裸导线；如果是在郊区或者农村，因为线路穿越区域存在的障碍物角度，裸导线的安全性无法得到保障，可以采用绝缘导线来预防相间短路的问题；四是应该选择一些先进的节能设备，虽然设备的价格可能较传统设备高，不过其本身在运行的过程中能够节约大量能耗，而且使用寿命更长，从总体上看，更具经济性[8]。

结语：总而言之，作为电力系统中一个非常重要的组成部分，10kV配电线路设计的合理性会对电力系统的状况产生直接影响，与电力企业社会效益和经济效益密切相关。因此，在对10kV配电线路进行设计的过程中，应该关注其技术要点，从线路的实际需求出发，对各方面的影响因素进行综合考量，设计出科学合理的方案，在保证电力系统稳定可靠运行的同时，提升电能传输的质量。

参考文献：

[1]孟凡志.10千伏配电线路设计技术要点分析[J].民营科技,2018,(08):57.

[2]黄亮.10kv配电线路设计技术要点分析[J].科技经济导刊,2017,(33):61-62.

[3]冼伟恒.浅析10kV配电线路设计技术要点[J].低碳世界,2017,(13):63-64.

[4]林超.10kV配电线路设计的技术要点解析[J].无线互联科技,2017,(06):121-122.

[5]冯中超.10kV配电线路设计的技术要点探讨[J].科技创新与应用,2016,(15):191.

[6]胡拥军.10kV配电线路设计的技术要点研究[J].低碳世界,2016,(02):25-26.

[7]温文杰.探讨10kV配电线路设计的技术要点[J].中国新技术新产品,2015,(15):61.

[8]容钻兴.10kV配电线路设计的技术要点分析[J].科技与创新,2014,(06):54-55.