10kV及以下用户工程供配电设施设计研究

10kV及以下用户工程供配电设施设计研究

彭大铭

湛江龙源电力科技有限公司

摘要：文章以某小区的用户工程供配电设施搭建项目为例，在说明项目设计范围、设计目的及原则以及主要技术条件的基础上，从配电系统接线方式的设计、配电站的设置、低压配电网络的设计、导线与电缆的选用、防雷接地的设计这几项操作为切入点，阐述了10kV及以下用户工程供配电设施的具体设计内容，旨在维护供电可靠性。

关键词：10kV；用户工程；供配电设施设计

引言：在10kV及以下用户工程供配电设施的设计与建设过程中，涉及到的设施数量相对较多，设计方案复杂程度偏高，整体难度较大。实践中，出于对提升供电质量与可靠性的考量，强化相应用户工程供配电设施设计极为必要。

一、10kV及以下用户工程供配电设施设计的基础性内容分析

（一）项目概述

1.设计范围

某小区（占地36万平方米，总建筑面积27万平方米）的用户工程供配电设施搭建项目中，设计范围如下所示：从10kV侧电缆进线的电缆头、架空进线的变压器安装引下线起，至0.4kV出线配电屏电缆头止，在上述范围内的电气安装设计均包含在10kV及以下用户工程供配电设施设计的范围内。

2.设计目的及原则

保证整个设计方案标准规范性理想，对应配电设备设施的安装质量提高，并促使供电可靠性得到良好保障。

（二）主要技术条件

1.正常使用环境条件

海拔高度为不高于1000米；设备设施安装与运行环境的耐震能力要求可以促使安全系数维持在1.67以上，且要求安装地点周边环境不存在可燃性气体或是腐蚀性气体。同时，运行环境温度与湿度方面的条件如下所示：（1）温度方面的条件。在相应供配电设施的运行环境中，全年最高温度达到40摄氏度，全年平均温度保持在20摄氏度左右；在夏季，月度的平均温度平均值为35摄氏度。（2）湿度方面的条件。在相应供配电设施的运行环境中，全年范围内的湿度日均值维持在95%及以下；全年范围内的湿度月均值维持在90%及以下。

2.系统运行条件

在本工程中，设计供配电设施系统的额定频率维持在50赫兹的水平；运行过程中，系统电压的最大值能够达到12千伏；系统所具备的短路容量设定为20千安培；室外条件下，该系统的爬电比距设计为每千伏25毫米。

3.设备的主要技术参数

本工程设计供配电设施设备的主要技术参数设定如下：第一，10千伏断路器。该设备的额定电流设定为630安培；额定电压设置为12千伏；峰值条件下额定稳定电流设定为63千安培；峰值条件下额定短路关合电流设置为63千安培。第二，10千伏负荷开关。该设备的额定电流设定为630安培；额定电压设置为12千伏；峰值条件下额定短路关合电流设置为25千安培。第三，绝缘设备。（1）一分钟工频电压的有效值。对应相间有效值设定为42千伏；低压有效值设定为2千伏；断口有效值设定为48千伏。（2）雷击冲击调价下的耐受电压峰值。对应相间峰值设定为75千伏；断口峰值设定为85千伏。

二、10kV及以下用户工程供配电设施的具体设计内容分析

（一）配电系统接线方式的设计

在此过程中，参考进出线回路数、设备特点、符合性质等条件实现对电气主接线的确定；保证配电系统接线方式满足运行灵活性要求、供电可靠性要求以及操作检修方便性要求，且应当适当减少电压等级、简化接线^[1]。实践中，可以引入高压环网式接线方法，相比于树干式接线方法而言，高压环网式接线的工程量少且可靠性强；相比于放射式接线方法而言，高压环网式接线的经济性与可靠性更为理想。同时，出于对维护运行可靠性以及搭建成本经济性的考量，在使用高压环网式接线进行配电系统接线方式的设计过程中，引入典型的双电源环网供电接线方式更为适合。

（二）配电站的设置

在小区内，单个配电站中设置2台变压器，结合负荷的季节性变化落实对变压器的灵活性停运，切实满足小区配电需求的同时实现对变压器能源消耗及其费用的有效控制。设定单台变压器的空载有功损耗为2550W，短路有功损耗为7600W，在仅降低1kW的条件下，一年内可以降低8760kWh的电能消耗。同时，这样的配置也为后续检修工作的展开提供更方便条件^[2]。

实践中，要求结合环境条件选择变压器，应当优先选用干式变压器，这种变压器拥有更高的环保性，可以长时间可靠运行，且后期维护操作也能够更为便捷的实施。针对存在特殊景观要求的区域，主要引入景观地埋式变压器。

（三）低压配电网络的设计

要求供电半径维持在不高于400m的条件下；一旦变压器发生故障，可以拆开负荷，向周边电网2-3个方向转移；在故障转移负荷过程中，严格保证导线运行率维持在不高于100%的水平，且线路末端电压也要始终维持在允许范围内^[3]。在本小区配电工程中，需要应用电缆实施低压配电网的搭建以及后续低压供电，此时，要求设置多个箱式配电站；使用大截面电缆将自配电所低压侧的电源引入低压开关箱、接户线分支箱内，随后在安排电源分别引入负荷点；要求依照需要构建起存在备用的接线。

（四）导线与电缆的选用

当环境中地下水位偏高，在电缆外侧加设防水外护套，确保在电缆在水中也可以安全使用；针对引入高层建筑物内的导线，选用阻燃型电缆；选用交联聚乙烯绝缘电缆作为低压电缆。在确定导线与电缆的截面时，要求着重参考现实发热需求、在机械强度方面的要求以及电压损失控制方面的标准，实现对截面积的综合性考量。此时，需要对电缆线路在短路条件下是否具有理想的热稳定性，以及短路情况下硬母线是否拥有达标的热稳定性实施校验测量，保证短路热稳定性水平理想。同时，还要验证大电流长线路以及高压线路的经济电流密度这一参数能够达到标准要求，且还要在此基础上，针对低压线路实施校验，主要对低压线路是否与保护设备配套展开检查验证。

（五）防雷接地的设计

本工程中，选取避雷器实现防雷保护，而接地方式选用经消弧线圈接地。实践中，针对与10kV架空线路相连接的电缆，在该电缆长度不低于50米的条件下，选取电缆的两端位置，在该区域分别加设避雷器即可；而如果电缆线的长度高于50米，那么需要在线路变换位置进行避雷器的引入与安装。针对雷击风险偏高但是未涵盖站在直击雷防护范围内的配电站，应当独立引入防雷保护措施，即需要加设避雷带，并控制避雷带所有引下线冲击接地电阻值始终保持在不超过30Ω的水平下。

总结：综上所述，10kV及以下用户工程供配电设施的主要设计与使用目标在于促使供电可靠性得到良好保障。实践中，要在明确主要技术条件的基础上，优化落实配电系统接线方式的设计、配电站的设置、低压配电网络的设计、导线与电缆的选用、防雷接地的设计，提升10kV及以下用户工程供配电设施的设计科学合理性与运行安全性，切实满足用户的实际用电需求。

参考文献：

[1]刘丛.10kV供电系统架空线路、供配电设施常见故障及技术探讨[J].科技风,2018(23):124.

[2]饶建平.电力工程中10kV供配电设计常见的问题及对策研究[J].住宅与房地产,2019(34):81.