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摘要：当前经济发展情况下，10kV变电所越来越成为整个电力系统当中重要的一环，它的安全可靠运行至关重要。文章结合实际设计经验针对变电所一次接线和二次接线两个方面论述了变电所的设计方案，最后对容易忽视的防雷和接地问题做了分析。
关键词：变电所 一次接线 二次接线 防雷 续电保护
随着变电所应用技术的迅速发展，如何设计10kV及以下变电所以确保正常运行也越来越引起人们关注，电力系统对35kV电压等级要逐步淘汰，电压从110kV直变到10kV，所以无论是住宅小区，经济开发区还是工厂都会大量地使用10kV变电所。10kV变电所运行安全、可靠、方便是至关重要的，这里简单探讨10kV变电所整体设计思路。
1.一次接线部分
1.1电气主接线方案
电气设备主要通过电气主接线进行连接，按照其功能的要求组成电能接受与分配的电路，从而成为传输电流及高电压的网络，因此又被称作一次接线或者电气主系统。另一种是表示用来控制、指示、测量和保护主接线及其设备运行的接线图，称为二次接线图或称二次回路图。主接线电路图是指采用电气设备相关规定的图形符号及文字符号，按照工作顺序进行排列，把电气设备或者其它成套裝置的基本构成及连接关系表现出来的单线接线图。主接线所代表的是发电厂或者变电站的电气部分主体结构，属于电力网络结构的一个重要组成部分，其对电力系统运行可靠性、灵活性有着直接的影响，并且决定着电器的选择、配电装置的布置以及继电保护和自动装置、控制方式等等，所以要正确、合理的设计主接线，把各方面因素进行综合处理，经过相关的技术及经济论证比较才可以最终确定。
1.2继电保护的选择
对于高压侧为10kV的变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800kVA及以上的油浸式变压器和400kV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400kV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。
在设计中，应根据要求装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：（1）对于双线圈变压器，装于主电源侧；（2）除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护；（3）保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。
1.3低压配电柜内元件的选择
低压断路器的选择：（1）按工作环境选择。根据使用地点的条件选择，如户内式、户外式，若工作条件特殊，尚需选择特殊型式（如隔爆型）；（2）按额定电压选择。低压断路器的额定电压，应等开或大于所在电网的额定电压；（3）按额定电流选择。低压断路器的额定电流，应等于或大于负载的长时最大工作电流。
电压互感器的选择：电压互感器一次额定电压应与接入电网的电压相适应。低压隔离开关的选择：它的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的断口。隔离开关无灭弧装置，和熔断器配合使用。隔离开关按电网电压、长时最大工作电流及环境条件选择，按短路电流校验其动、热稳定性。
2.二次接线部分
二次接线及其配套设备对于二次回路来说，起到控制二次设备投或退的作用，如果有必要可以对二次回路进行可靠的隔离。一些诸如保护闭锁量输入、开关的失灵保护、启动母差或者开关失灵保护启动远跳等比较重要的回路，要在输出端装设相应的隔离点。假如二次回路的设置合理、科学，那么对于提高二次设备的运行、检修的安全性非常有利。二次回路是利用二次电缆连接来实现的，二次回路的安全性能也受二次电缆布置的影响。
二次回路中配套的设备对其安全性也有直接的影响，因此在选择时也要科学、合理，在选择时要注意以下两点：首先要确定所选设备质最的可靠性；第二要看选择的设备参数是否合理、适用。出口中间继电器要选择不容易被误碰的继电器，最好不要采用带试验按钮的型号。而且要注意和同屏的其它继电器做明显的区分，在选择跳闸和合闸继电器、自动重合闸出口中间继电器及与其相串联的信号继电器，还有电流启动电压保持的防跳继电器时，要注意满足以下两个条件：其一，电压线圈额定电压可以和供电母线额定电压相等，如果采用电压较低的继电器进行串联电阻来降压时，继电器线圈中的压降要和继电器的电压线圈额定电压相等，并且串联电阻一端要与负电源连接。其二，处于额定电压工况条件下。选择电流线圈的额定电流时，要注意和跳合闸线圈或者合闸接触器线圈的额定电流互相配合，继电器电流保持线圈额定电流不能超出跳合闸线圈额定电流的一半。
3.其它注意事项
3.1防雷设计
避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。
3.2接地设计
凡是与架空线路相连的进出线，在入户处的电线杆进行接地，可以达到重复接地的目的，每个电缆头均要接地。
按规定10kV配电装置的构架，变压器的380V侧中性线及外壳，以及380V电气设备的金属外壳等都要接地，其接地电阻要求不大于4Ω。使用6根直径50mm的钢管作接地体，用40mm×4mm的扁钢连接在距变电所墙脚2m，打入一排Φ=50mm，长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40mm×4mm的扁钢链接。
总之，城市的发展进程越来越快，对于城市电网进行规划和改造的力度也不断加大，相应的城市中的变电所也越来越多，变压器也由传统的户外式改为如今的户内式。10KV变电所在电力系统中的作用也越来越突出，因此在设计时要注意其科学性及合理性，与变电所的实际运行条件相结合，以保证其安全性能及稳定性。
参考文献：
[1]吴建国，赵天荣.10kV变电所一次部分及二次回路设计[J].中国科技博览，2009（10）.
[2]刘树，鲍震.10kV变电所的设计探讨[J].商品与质量·学术观察，2011（3）.
关键词：变电所 一次接线 二次接线 防雷 续电保护
随着变电所应用技术的迅速发展，如何设计10kV及以下变电所以确保正常运行也越来越引起人们关注，电力系统对35kV电压等级要逐步淘汰，电压从110kV直变到10kV，所以无论是住宅小区，经济开发区还是工厂都会大量地使用10kV变电所。10kV变电所运行安全、可靠、方便是至关重要的，这里简单探讨10kV变电所整体设计思路。
1.一次接线部分
1.1电气主接线方案
电气设备主要通过电气主接线进行连接，按照其功能的要求组成电能接受与分配的电路，从而成为传输电流及高电压的网络，因此又被称作一次接线或者电气主系统。另一种是表示用来控制、指示、测量和保护主接线及其设备运行的接线图，称为二次接线图或称二次回路图。主接线电路图是指采用电气设备相关规定的图形符号及文字符号，按照工作顺序进行排列，把电气设备或者其它成套裝置的基本构成及连接关系表现出来的单线接线图。主接线所代表的是发电厂或者变电站的电气部分主体结构，属于电力网络结构的一个重要组成部分，其对电力系统运行可靠性、灵活性有着直接的影响，并且决定着电器的选择、配电装置的布置以及继电保护和自动装置、控制方式等等，所以要正确、合理的设计主接线，把各方面因素进行综合处理，经过相关的技术及经济论证比较才可以最终确定。
1.2继电保护的选择
对于高压侧为10kV的变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800kVA及以上的油浸式变压器和400kV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400kV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。
在设计中，应根据要求装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧：（1）对于双线圈变压器，装于主电源侧；（2）除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护；（3）保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。
1.3低压配电柜内元件的选择
低压断路器的选择：（1）按工作环境选择。根据使用地点的条件选择，如户内式、户外式，若工作条件特殊，尚需选择特殊型式（如隔爆型）；（2）按额定电压选择。低压断路器的额定电压，应等开或大于所在电网的额定电压；（3）按额定电流选择。低压断路器的额定电流，应等于或大于负载的长时最大工作电流。
电压互感器的选择：电压互感器一次额定电压应与接入电网的电压相适应。低压隔离开关的选择：它的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的断口。隔离开关无灭弧装置，和熔断器配合使用。隔离开关按电网电压、长时最大工作电流及环境条件选择，按短路电流校验其动、热稳定性。
2.二次接线部分
二次接线及其配套设备对于二次回路来说，起到控制二次设备投或退的作用，如果有必要可以对二次回路进行可靠的隔离。一些诸如保护闭锁量输入、开关的失灵保护、启动母差或者开关失灵保护启动远跳等比较重要的回路，要在输出端装设相应的隔离点。假如二次回路的设置合理、科学，那么对于提高二次设备的运行、检修的安全性非常有利。二次回路是利用二次电缆连接来实现的，二次回路的安全性能也受二次电缆布置的影响。
二次回路中配套的设备对其安全性也有直接的影响，因此在选择时也要科学、合理，在选择时要注意以下两点：首先要确定所选设备质最的可靠性；第二要看选择的设备参数是否合理、适用。出口中间继电器要选择不容易被误碰的继电器，最好不要采用带试验按钮的型号。而且要注意和同屏的其它继电器做明显的区分，在选择跳闸和合闸继电器、自动重合闸出口中间继电器及与其相串联的信号继电器，还有电流启动电压保持的防跳继电器时，要注意满足以下两个条件：其一，电压线圈额定电压可以和供电母线额定电压相等，如果采用电压较低的继电器进行串联电阻来降压时，继电器线圈中的压降要和继电器的电压线圈额定电压相等，并且串联电阻一端要与负电源连接。其二，处于额定电压工况条件下。选择电流线圈的额定电流时，要注意和跳合闸线圈或者合闸接触器线圈的额定电流互相配合，继电器电流保持线圈额定电流不能超出跳合闸线圈额定电流的一半。
3.其它注意事项
3.1防雷设计
避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。
3.2接地设计
凡是与架空线路相连的进出线，在入户处的电线杆进行接地，可以达到重复接地的目的，每个电缆头均要接地。
按规定10kV配电装置的构架，变压器的380V侧中性线及外壳，以及380V电气设备的金属外壳等都要接地，其接地电阻要求不大于4Ω。使用6根直径50mm的钢管作接地体，用40mm×4mm的扁钢连接在距变电所墙脚2m，打入一排Φ=50mm，长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40mm×4mm的扁钢链接。
总之，城市的发展进程越来越快，对于城市电网进行规划和改造的力度也不断加大，相应的城市中的变电所也越来越多，变压器也由传统的户外式改为如今的户内式。10KV变电所在电力系统中的作用也越来越突出，因此在设计时要注意其科学性及合理性，与变电所的实际运行条件相结合，以保证其安全性能及稳定性。
参考文献：
[1]吴建国，赵天荣.10kV变电所一次部分及二次回路设计[J].中国科技博览，2009（10）.
[2]刘树，鲍震.10kV变电所的设计探讨[J].商品与质量·学术观察，2011（3）.