廣東集明電力工程有限公司 周桂云

1 引言

由于我國人口基數大，城市的電力需求相應也大，但是目前的供配電系統(tǒng)并沒有達到足夠的供電能力，并且存在著一些問題，如線路老化、設備陳舊等。為了解決這些問題，需要對居民小區(qū)進行合理的規(guī)劃和設計，從而使其滿足現代化用電負荷的標準和要求。

2 10/0．4kV配電系統(tǒng)結構

2.1 配電系統(tǒng)組成

配電系統(tǒng)的主要功能是將電力能源的電能進行合理的分配和輸送，并通過各種形式的轉換和傳遞，將其安全、可靠的傳輸到用電單位。在實際運行過程中，電氣主干線與變壓器的連接方式有兩種，一種是電纜，而另外一種則為暗敷。其中，高壓的線路通常采用暗敷的方法來實現，而低壓的主干導線一般選用銅芯。10/0.4kV的配電系統(tǒng)主要是由變壓器、高壓開關設備和無功補償裝置組成的電氣主接線，其供電的可靠性和靈活性較高，可以根據負荷的大小來進行調整。在變電站中，電壓等級為3～5kV的變電所，其低壓側一般設置有自動控制及保護電器，以保證電力的安全運行。而在10kV的變配電系統(tǒng)中，由于是三級電路，所以需要將一級進線、二級出線以及繼保器等與總的電源線路相連，從而實現對整個工程的管理與維護[1]。

2.2 10kV主接線的優(yōu)點

對于10kV的主接線，其不僅要滿足電能的輸送要求，還必須具備一定的節(jié)能作用，并且還要考慮到經濟的合理性，同時還應具備操作的便捷性，減少占地面積，節(jié)約成本。另外在設計的過程當中，要充分結合當地的地理環(huán)境，做到資源的有效利用。在本次設計中，選擇的是10kV的架空線，其具有以下特點：一是可靠性高。供電質量好，抗干擾能力強，能確保人身生命財產不受損壞。二是靈活性強。由于所選的設備可以方便地調節(jié)電壓，所以能夠根據不同的季節(jié)提供不一樣的電量需求。三是經濟性好。因為所選的電線規(guī)格較小，因此節(jié)約了成本，減少了投資，同時也提高了用戶的檔次，這也是對資源的有效利用，對社會的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。四是安全性高。在設計過程中，要考慮到一些突發(fā)情況，比如火災，水災等[2]。

2.3 變壓器

變壓器的容量是影響供電可靠性的主要因素，在選擇變壓器的型號時，應根據實際情況進行分析。一是變壓器的額定電壓。二是變壓器的安裝位置。由于小區(qū)的負荷比較小，所以在施工過程中應選用兩臺主變，低壓側采用單相三套的方式來滿足用電的需求；而對于其他的用電設備，則應選用三相五線制的形式來保證其安全可靠。三是變壓器的繞組數。為了便于管理，可以將三相間的絕緣的匝數減少到最小的數量級，這樣就會減少占地面積。同時，還要考慮到經濟性，一般不選用一次側繞組的方式；而如果是大中型的變電站，則需要增加一組二次引接的裝置來提高整體的利用率。

2.4 配電主電源

一般情況下，采用配電網的電源是由變壓器來提供的；而在變電站中，其可以用其他的能源提供給用戶，如電能的供應、升壓的設備和用電的電壓等。一是變電所的主接線。主接線的基本方式有兩種：單母線分段方式和雙母線連接方法，單母線的結構簡單，可靠性高，但是出線斷路器數量多，使得操作的復雜性增加，而且當發(fā)生故障時，可能會影響整個系統(tǒng)的供電質量，所以在實際的工程中，通常都是使用雙母線路的連接模式。二是無功補償的方案。無功功率的大小是由其容量的高低決定的；而電容器的容量則取決于其對諧振的吸收能力。因此，在無功補償的過程中，應考慮到負荷的變化對裝置的要求，以及運行的穩(wěn)定性等因素，并且要保證投入工頻比的準確性和經濟性。

2.5 配電主電路

主回路：由高壓設備開關、低壓斷路器、隔離開關等電氣線路組成。變壓器：其主要功能是將電力轉換為不同的電壓和功率的電能；并將變電所的交流電通過降壓變頻調壓后，再分配到各個用電單元。母線：其作用是連接電源的配電線，與負荷之間的導線截面的選擇要滿足供電可靠性的要求；并且在正常運行時，應盡量減少電纜的使用數量，以提高安全性。斷路器：其功能是切斷短時停電的電流和流過小的短路電流，使電路導通，從而保證安全的工作或進行檢修?；ジ衅鳎夯ジ衅鞯姆N類有交流式和單相式兩種類型。主電路圖的形式不僅僅涉及線路的溝通使用，還將多角度影響后續(xù)配電的內容，例如將影響配電裝置的布局、供電的可靠性，在完成供電的可行性之外，還能夠影響在不同規(guī)模供電運行的靈活性以及二次接線、繼電保護等問題。因為上文已說過了母線的存在作用，而典型的電氣主電路圖可分為有母線和無母線兩種形式，有母線主電路圖主要包括單母線接線和雙母線接線方式；無母線主要有橋形接線等方式[3]。

3 配電系統(tǒng)設計要點與需要注意的問題

3.1 配電系統(tǒng)設計的整體流程有待完善

在配電系統(tǒng)設計過程中，需要考慮以下幾個方面：一是供配電系統(tǒng)的設計必須符合國家的規(guī)定標準。二是供配電系統(tǒng)的設計要確保供電的可靠性和安全性，而且還需要具有經濟性。三是在進行供配電系統(tǒng)設計時，要根據當地的具體環(huán)境來決定，而對于一些比較重要的電氣設備的選擇，則必須采用節(jié)能型的產品，對一些沒有特殊要求的電力負荷，則盡可能地選用無功補償裝置。四是在對變電站的位置和主變壓器的臺數確定時，應考慮到變電站的未來發(fā)展，以及電網的長遠規(guī)劃，并結合工程的規(guī)模來確定。但在實際設計過程中，設計人員對以上方面考慮不夠全面，造成了資源的浪費以及不合理應用，增加了配電系統(tǒng)設計以及使用的成本。

3.2 配電系統(tǒng)負荷的預測不夠準確

根據相關規(guī)定，需要對小區(qū)的用電量進行一個大概的計算和分析，然后再來對小區(qū)的用電情況做出一個合理的規(guī)劃和設計。對于住宅小區(qū)而言，電力供應主要指居民的日常使用功率，包括照明、消防、熱水等方面的用電。因此，要想準確的預測出住宅小區(qū)內的電氣需求量，就必須先了解住宅小區(qū)內的具體負荷，并且要有針對性地去預測。但在實際的負荷預測過程中，設計人員對數學模型的設計與使用、技術手段的應用以及數據分析等環(huán)節(jié)的操作不夠合理，使得配電系統(tǒng)預測結果不夠準確，影響了電力系統(tǒng)供電方案的選擇以及供配電的設計。

3.3 配電系統(tǒng)的可靠性有待提高

可靠性是配電系統(tǒng)設計需要重點考慮的方面。如在進行配電線路的選擇時，首先要考慮到的是供電的可靠性和經濟性。在實際的工程中，都是根據用戶的用電量來確定的，而對于一些用電量較大的地區(qū)或城市，則需要采用雙回路的方式來滿足要求。同時，在變壓器的容量及型號的選擇方面，由于住宅小區(qū)的用電量大，為了確保住宅小區(qū)的安全可靠，必須對其進行合理的規(guī)劃與建設，因此對其的電氣設備的選型就顯得尤為重要。而變電站的主接線的設計，主要是以高壓開關的主接線的形式為依據的，而低壓側的主接線的設計則是以低壓側的電源進線為主，并且通過各個斷路器的組合來實現的一種綜合的接線圖。

3.4 線路選擇以及布置方式有待優(yōu)化

在配電系統(tǒng)選擇以及布置方式方面，由于住宅小區(qū)的各個房間內有較多電氣設備，這些電氣設備的運行狀態(tài)也會對整個電力供應的穩(wěn)定性產生較大的影響，而在實際的供電過程中，變配電所的負荷容量較大，同時對于高壓的電纜來說，其電壓的等級相對比較低，但是其絕緣能力強，而低壓的電纜則要選用銅芯線來作為傳輸的通道以及連接的介質等。因此，在設計的時候，要考慮到不同的環(huán)境因素，如天氣的變化、溫度的升高、電磁干擾等，同時還要注意導線與接頭之間的距離等問題。此外，還應盡量避免出現交叉的情況發(fā)生，這樣才能使輸電線的質量得到有效的提高與減少。但在實際的配電系統(tǒng)設計方面，部分設計人員對線路選擇以及變配電所的布置方式有待優(yōu)化，從而影響了配電系統(tǒng)設計的可行性。

4 如何對住宅小區(qū)的配電系統(tǒng)進行總體設計

4.1 完善住宅小區(qū)的配電系統(tǒng)設計方案

小區(qū)配電系統(tǒng)是一個復雜的綜合系統(tǒng)，其包含了多種多樣的電氣設備，包括各種開關電器、電力電纜和相應的低壓控制柜等，在設計時，必須要考慮到安全可靠性。

例如，在小區(qū)配電系統(tǒng)設計時，設計人員需要從以下幾個方面進行方案設計：一是根據負荷的性質和用電的情況來確定變壓器的容量和臺數。二是在滿足供電可靠的前提下，選擇合適的短路點，避免線路發(fā)生故障時造成過多的損失，同時也要注意環(huán)境的因素，盡量不影響到居民的生活質量。三是合理布置主接線，使其與電源進線相互配合，以減少電量浪費。要做到節(jié)約有色金屬，不破壞當地的生態(tài)環(huán)境以及人身的財產不受損壞。四是做好短路計算，并采取適當的保護措施，當斷開導線或沒有足夠的裕度，應通過切換帶載流導體，將其安放在斷路器的出口或架空線的一部分上。

4.2 加強對負荷量的預測以及硬件選型水平

在進行小區(qū)供電系統(tǒng)設計時，需要根據小區(qū)的實際情況來對數據信息的采集和傳輸，同時還要對小區(qū)的用電量和用電負荷量等相關參數做出合理的計算與分析，從而為以后的系統(tǒng)設計提供依據。在對小區(qū)的電氣主接線的設計中，要考慮到小區(qū)的具體位置，以及住戶的生活習慣，要充分的了解各個用戶的需求等，這樣才能使整個工程的設計方案更加完善、科學。

一是高低壓配電系統(tǒng)的選擇在小區(qū)中，低電壓的電氣設備的數量是最多的供電電源，因此在設計時，應選用高功率的高壓電器，而高負荷的工作條件下，應選用低電流的電纜來進行連接，從而減少導線的使用量，降低線路損耗，提高電能質量。二是變電站的確定與變電所的布置根據變壓器的容量和臺數，以及主接線方案的原則下，可以將變電所的主接線方式分為單母線、雙母線及單母線及雙回路。其中，雙母線及單回路是指同一個斷路器的兩組開關，當其中一臺出現故障或檢修時，另一組的斷路器可使其退出運行。而多組饋出線可靈活的適用于小范圍的配電網中，滿足遠距離的電力傳輸要求。

4.3 依據系統(tǒng)要求合理設計配電參數

為了滿足供電可靠性和電能質量的要求，設計人員需要對配電參數進行合理設計。如配電系統(tǒng)設計要求包括：配電變壓器的容量應大于或等于負荷總規(guī)模的60%以上，并要保證在任何情況下都能可靠的工作；低壓進線的電壓應不高于高壓開關的額定功率的70%以下，且不應低于其回路的最大持續(xù)運行壓力的75%；低壓斷路器、隔離開關等電器設備的數量應不少于4臺，并要保持正常的狀態(tài)在絕緣水平。

例如，根據實際的工程設計，小區(qū)10kV的供配電線路的主接線方式應采用單母線接法，即從電源進線上至每一個母線上，然后再從其中進行分段，這樣可以減少停電的時間和提高對用戶的安全程度，同時也方便以后的擴建和改建。對于單母線接法的不足之處是，如果某段母線發(fā)生故障時，斷路器的切除能力較差，造成該段的所有斷路器全部失去作用，從而導致整個電力網絡的停止運作。所以，當某一路出現異常情況時，不會影響到其他支路的檢修或者繼續(xù)運行經驗中斷。

4.4 增加對電氣量的計算與分析

電氣量是指用電設備的額定電壓。其是由電流、有功功率和視在的數值共同決定的，一般情況下，人們稱其為“負載”，也就是用電的負荷量，但不一定適用于所有的用電量，因為其只適用于所連接的電氣元件的最大工作范圍內。因此，為了保證配電系統(tǒng)設計的合理性與經濟性，需要加強對電氣量的計算與分析，從而為配電系統(tǒng)線路設計提供數據支持。

例如，配電線路的電氣量包括：供電回路的斷路器、隔離開關、架空線和電纜的接頭。低壓配電線的電氣量主要應用于以下幾個方面：一是電源的容量。根據用戶的實際需要，對變壓器的供油側進行改造，使其能夠滿足不同的使用要求。同時，要考慮到未來的發(fā)展需求，在不影響電力供應的前提下，對高壓線路的供水量進一步增加。二是短路的概率。當線路發(fā)生短路時，由于故障的阻抗比正常的大，此時會產生較大的危害性，所以必須要設置保護裝置。而當短路點靠近時就會有較大的可能性損壞整個電網。通過對電氣量的計算與分析，可以得出配電系統(tǒng)設計的規(guī)模以及線路輪廓，從而進一步深入開展配電系統(tǒng)設計。

4.5 綜合考慮故障或檢修等因素進行線路設計

當配電系統(tǒng)中的低壓開關和高壓熔斷器等設備發(fā)生故障或檢修時，可以將其斷開，使其能夠接通或切斷電源，這樣就能使電路中的電流通過，從而達到保護的作用；當線路的電壓超過了額定值時，則可停止運行，并發(fā)出信號，以表示該回路的工作情況。

例如，在進行變電站電氣主接線設計時，應注意以下幾點：一是在選擇主變壓器的型號時要考慮其可靠性、靈活性、經濟性等問題。二是在確定主接線的形式及出線的數目后，應盡快地切除短路器，并采取措施，防止對人身安全造成傷害。三是對于可能會出現的事故和不正常的操作方式，要做到迅速響應，避免對電力的損害和破壞。同時，要做好日常的維護，防患于未然。如果有必要，還應設置緊急的應急處理機制，如停電時可立即啟動備用發(fā)電機，以免影響其他用電。

4.6 針對突發(fā)情況設置合理的應對措施

在實際的配電系統(tǒng)使用過程中，會受到線路老化、操作不當以及環(huán)境因素等內外部的影響因素，容易出現線路短路等突發(fā)情況。因此，需要針對過載等突發(fā)情況制定合理的應對策略，從而提升配電系統(tǒng)設計的可靠性與安全性。

例如，過載是指電氣設備或導線在正常工作的時候，出現的電流超過額定的值而造成的線路短路。具體原因有以下幾方面：一是當電力負荷較大時，如果沒有裝設限流裝置，就會導致斷路器的損壞，當供電系統(tǒng)中的其他元件發(fā)生故障時，由于負載的限制和電壓的降低等原因，使電路中的電流不能通過，從而引起短路。二是當電源的分配電容的容量過大，或者是用電的地方接地的電阻太大，都會使其產生過熱的現象，還有一種情況就是，因為輸電的變電站的電線規(guī)格太大，所以在其連接的線頭處，也可能存在接地的問題等。當單路出現停電故障的時候，內部高壓主進設備單路故障停電，值班人員首先要做到的不是立即通知人員進行修改，而是要應立即檢查停電側高壓受電柜，確定已經停電，在實際的操作過程中值班人員需要將低壓側主令自動轉換開關調至手動位置。

5 結語

本文主要是通過對住宅小區(qū)0.4kV變電所的電氣設備進行了深入的分析與研究，并根據相關的數據和資料，對住宅小區(qū)0.4kV變電所的主接線方案以及短路點、斷路器、隔離開關等關鍵的電氣設施的選擇與校驗做出了詳細的闡述，同時也介紹了供配電網的基本情況，并結合實際的工程項目，提出合理的接地方式，從而保證整個設計的安全性和可靠性。