10kV斷路器、熔斷器、互感器、避雷器、母線及變壓器容量選擇

在電力系統(tǒng)中，配電室、配電房和配電間作為關(guān)鍵組成部分，發(fā)揮著至關(guān)重要的角色。盡管這三者基本上都可以被稱作“電房”，但在實際應(yīng)用中，它們存在著明顯的區(qū)別，主要體現(xiàn)在稱呼、作用、電量及具體應(yīng)用上。今天小編給大家分享10kV配電室電氣設(shè)備及元器件選型，講解非常詳細(xì)的，歡迎大家收藏！

No1——10kV斷路器的選擇：

當(dāng)進(jìn)線和主變高壓側(cè)斷路器采用真空斷路器時，常規(guī)真空斷路器的額定電流一般為：630A、1250A、1600A、2000A、2500A、3150A、4000A。

額定電流 分?jǐn)嗄芰?30A：20、25KA1250A：31.5KA1600A ：31.5KA2500A：40KA3150A：40KA

北京地區(qū)一般用戶站、工業(yè)廠房用電選擇開斷電流20~25KA即可，電力系統(tǒng)、供電部門、電廠應(yīng)在31.5KA~40KA之間進(jìn)行選擇。

當(dāng)前配網(wǎng)變壓器最大容量不超過2500kVA，2500kV變壓器高壓側(cè)電流不超過如下：

1、單臺變壓器：

Ig=1.05*Se/(√3?Ue)=152A，

2、雙臺變壓器：按1.3倍變壓器額定電流，則Ig=1.3*Se/(√3?Ue)=187,

3、如果10kV母線下只帶1路變壓器出線回路，則可選斷路器630A。如果10kV母除帶變壓器出線外仍有其它備用或出線，則根據(jù)實際需要選用1250A或1600A。

北京地區(qū)10kV最大短路電流不超過25kA，因此選斷路器開斷電流25kA即可。

No2——10kV熔斷器的選擇：

按照GB13539.1-2002/IEC60269-1：1998熔斷器額定電流分為：

0.5,1A,2A,4A,6A,8A,10A,12A,16A,20A,25A,32A,40A,50A,63A,80A,100A,125A,160A,200A,250A,315A,400A,500A,630A,800A,1000A,1250A。

如果10kV側(cè)開關(guān)采用負(fù)荷開關(guān)，則變壓器高壓側(cè)保護(hù)應(yīng)采用熔斷器+負(fù)荷開關(guān)模式，按照《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》中保護(hù)35KV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇：

Irr =Kigmax

Irr :熔體的額定電流

Igmax :電力變壓器最大工作電流，通常為額定電流的1.1倍。

K :系數(shù)，不考慮電動機(jī)啟動時取1.1~1.3，考慮電動機(jī)起動時取1.5~2.0，通常取1.5左右。

例：800KVA變壓器高壓側(cè)額定電流為：46.2A，則Irr ＝1.1*1.5*46.2＝76.23A，取熔斷器電流為80A。

No3——高壓側(cè)電壓互感器熔斷器的選擇：

高壓側(cè)計量用熔體的額定電流選0.5A。

高壓側(cè)保護(hù)、測量用熔體的額定電流選1A。

No4——10kV避雷器（MOA）的選擇：

1、額定電壓選擇：根據(jù)《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合設(shè)計規(guī)范GBT 50064-2014》中

3.2.1條：交流電氣設(shè)備上主要過電壓主要有：暫時過電壓（主要為工頻過電壓、諧振過電壓）、操作過電壓、雷電過電壓。

3.2.2條：工頻過電壓1.0Pu= Um/√3,其中10kV設(shè)備最高電壓Um=12kV,。

根據(jù)GBT50064-2014表4.4.3 ：

低電阻接地:UR（MOA額定電壓）≥Um=12kV（UT：系統(tǒng)最大過電壓）。

消弧線圈接地：UR≥1.25Um =15kV

10kV避雷器額定電壓：低電阻接地時可取大于12kV即可，消弧線圈接地時可取大于15kV即可。

10kV避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓：低電阻接地時可取0.8Um即9.6kV，消弧線圈接地時可取Um即12kV。

2、放電電流選擇：根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定DL5222-2005》中

表20.1.10：110kV及以下配電設(shè)備標(biāo)稱放電電流取5kA，電動機(jī)取2.5kA，變壓器及電機(jī)中性點(diǎn)、低壓設(shè)備取1.5kA。

3、殘壓選擇：應(yīng)配合設(shè)備雷電沖擊全波電壓大小進(jìn)行選擇,根據(jù)

6.4.4-1式：Ul.p≤ Ue.l.i/K16，K16取1.25。

根據(jù)《GBT50064-2014》表6.4.6-1中10kV設(shè)備額定雷電沖擊耐受電壓（相對地）

Ue.l.i：75kV：非低電阻接地

60kV：低電阻接地。

根據(jù)公式6.4.4-1得消弧線圈接地：Ul.p≤ 75/1.25=60kV，因此殘壓應(yīng)小于60kV，通常取50kV 。經(jīng)小電阻接地：Ul.p≤ 60/1.25=48kV，殘壓應(yīng)小于48kV，通常取45kV。（注：避雷器殘壓越低，保護(hù)性能越好，價格越貴。）

注：持續(xù)運(yùn)行電壓是避雷器正常運(yùn)行的最高電壓，額定電壓是開始放電1mA電流時的 動作電壓，殘壓是避雷器動作后避雷器兩端的電壓，即電網(wǎng)對地電壓。

10kV避雷器（MOA）通常選用HY5WZ（S）-17/45，其中具體含義表示如下：

HY:復(fù)合材料、氧化鋅電阻片

5：標(biāo)稱放電電流，單位（kA）

W：無間隙

Z：電站型，S：配電型，10kV及以下可只選配電型。

17：避雷器額定電壓，單位（kV）

45：標(biāo)稱放電電流下的殘壓Ul.p，單位（kV)

加裝部位：若有母線公用PT則裝于母線PT柜內(nèi)，若無母線公用PT則裝于變壓器進(jìn)線柜處。

No5——分段斷路器的選擇：

斷路器、CT配置額定參數(shù)與進(jìn)線斷路器保持一致，注意低壓脫扣器時間及動作電流應(yīng)考慮介于進(jìn)線斷路器和另一段最大負(fù)荷斷路器之間。

北京地區(qū)為控制短路電流太大，10kV、0.4kV母線均采用分列運(yùn)行方式，因此如設(shè)分段開關(guān)必須設(shè)置3取2方式，即合環(huán)保護(hù)。

No6——電流互感器選擇：

1、電流互感器一次額定值：15A、20A、25A、30A、40A、50A、60A、75A、100A、150A、200A、250A、300A、400A、500A、600A、750A、800A、1000A、1200A、1500A、2000A、2500A、3000A、4000A等。

電流互感器二次額定值：5A、1A。

2、計量/測量用準(zhǔn)確度等級：0.2S、0.5S級。

保護(hù)用準(zhǔn)確度等級：10P10、10P15。

3、計量/測量用電流互感器選擇：

根據(jù)GB50063-2008《電力裝置的電氣測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》第3.1.6條 當(dāng)電力設(shè)備在額定值運(yùn)行時，電能計量用的電流互感器的一次側(cè)電流宜在其額定一次電流的2/3以上。所以電流互感器變比應(yīng)按如下計算：

N=I_e/(0.7?5)

其中：N：電流互感器變比，Ie：電氣設(shè)備一次額定電流值

10kV側(cè)計量/測量用電流互感器選擇（舉例）：

400KVA：Ie ＝23A，N＝6.6，取電流互感器變比：40/5=8；

500KVA：Ie ＝29A，N＝8.3，取電流互感器變比：50/5=10；

630KVA：Ie ＝36.4A，N＝10.4，取電流互感器變比：60/5=12；

800KVA：Ie ＝46.2A，N＝13.2，取電流互感器變比：75/5=15；

1000KVA：Ie ＝57.7A，N＝16.5，取電流互感器變比：100/5=20；

1250KVA：Ie ＝72.2A，N＝20.6，取電流互感器變比：150/5=30；

1600KVA：Ie ＝92.4A，N＝26.4，取電流互感器變比：150/5=30；

4、 保護(hù)用電流互感器選擇方法：

A、變比及準(zhǔn)確度等級選擇：

為保證設(shè)備速斷保護(hù)的正確動作，按流過1.3倍最大三相短路電流進(jìn)行選擇。

假定10kV系統(tǒng)最大短路電流為25kA，則系統(tǒng)電抗 Xs*=SB/Sd=100/(√3*25*10)=0.2309，

基準(zhǔn)電流Ij=100/(√3*10)=5.774kA。

假設(shè)變壓器Se=2500KVA，UK%=8，則變壓器短路電抗：

XT*=(UK%)*SB/ST=0.08*100/2.5=3.2

此時變壓器低壓側(cè)短路時10KV側(cè)電流為：

I*=1/(3.2+0.2309)=0.2915,

I”=0.2915*Ie=1.683KA

因此10kV保護(hù)CT一次飽和值應(yīng)大于1.3*1.654=2.19kA，則可選擇200/5（10P15）或150/5（10P15）

保護(hù)用電流互感器選擇方法：

Id=25kA，Xs*=0.2309，Sj=100MVA，Ij=5.554kA

B、電流互感器的熱、動穩(wěn)定選擇：

熱穩(wěn)定：10kV系統(tǒng)設(shè)備按最大短路電流25kA，10kV短路電流持續(xù)時間按4s進(jìn)行選擇（注：0.4kV短路電流持續(xù)時間按1s進(jìn)行選擇）。

動穩(wěn)定：Idyn≥2.55*25=64kA

5、10kV不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)線路零序電流互感器的選擇：

A、一般都選用小變比，常用的如:50/5、75/5、100/5、20/1、50/1。因為只有一次發(fā)生接地故障后零序電流互感器才有輸出，人們不會讓接地電流很大時才會讓保護(hù)切除故障，由于一次為10KV電纜，只有一匝，二次選用50/5的零序電流互感器只有10匝，負(fù)荷特性較差，實際負(fù)荷阻抗如果與零序電流互感器的容量不一致時也會產(chǎn)生很大的誤差，并且在低于額定電流時誤差會更大。

B、10KV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一般不允許接地電流超過10A，如果零序電流大于5A即保護(hù)動作，此時電流互感器變比可選100/5或20/1，這時零序電流反映在保護(hù)二次側(cè)為0.25A，一般現(xiàn)微機(jī)保護(hù)零序保護(hù)動作精度最小50ma~100ma以上，完全能滿足動作要求。

No7——母線截面積選擇：

10kV設(shè)備按動穩(wěn)定25kA要求計算，短路持續(xù)時間按4s計算。

根據(jù)《 DL5222-2005導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定》中7.1.8式，S≥√Ql/C=Id*K，K計算系數(shù)如下：

短路前溫度在25°C，采用銅導(dǎo)體時，

25kA短路電流計算截面積：

S ≥25000*0.0103=257.5mm2

31.5kA短路電流計算截面積：

S ≥31500*0.0103=324.4mm2

40kA短路電流計算截面積：

S ≥40000*0.0103=412mm2

63kA短路電流計算截面積：

S ≥63000*0.0103=648.9mm2

80kA短路電流計算截面積：

S ≥80000*0.0103=824mm2

No8——電纜選擇：

北京地區(qū)10kV一般選為阻燃交聯(lián)聚乙烯電纜。

（一）、電纜導(dǎo)體與屏蔽層或金屬層間額定電壓的選擇：根據(jù)《GB 50217-2007 電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》中第3.3.2條：

1、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地，接地保護(hù)動作時間不超過1min的，相導(dǎo)體對地（屏蔽層）電壓不低于100%相對地工作電壓，取1.1*10/√3即不低于6.5kV。

2、單相故障持續(xù)時間小于8h的，即經(jīng)消弧線圈接地等，相導(dǎo)體對地（屏蔽層）電壓不低于133%相對地工作電壓，取1.1*1.33*10/√3即不低于8.7kV。

3、單相故障持續(xù)時間大于8h的，即不接地等，相導(dǎo)體對地（屏蔽層）電壓不低于173%相對地工作電壓，取1.1*1.73*10/√3即不低于11kV。

（二）、電纜導(dǎo)體截面的選擇：需同時滿足載流量和熱穩(wěn)定要求。

1、載流量計算：I≥Ig/(K1*K2*K3)

I：預(yù)選電纜截面載流量

Ig:電纜回路持續(xù)計算電流，對于配電工程，可按

Ig=K*Se/(√3*10)計算，其中K系數(shù)，規(guī)程為

1.05，但考慮北京地區(qū)過負(fù)荷建議取1.3；

Se為下帶變壓器容量

K1：溫度校正系數(shù)

K2：土壤熱阻系數(shù)

K3：布置校正系數(shù)

2、熱穩(wěn)定計算：S≥100*√Q/C,其中Q=Id2*t，

Id：最大三相短路電流；t:短路電流持續(xù)時間，取0.245s。

C：電纜熱穩(wěn)定系數(shù)，經(jīng)過計算交聯(lián)聚乙烯銅電纜：

C=13279。

如以北京地區(qū)10kV系統(tǒng)最大三相短路電流25kA計算，則10kV外電源部分電纜截面為：S≥93.2mm2，即大部分采用150mm2電纜。

10kV各配電變壓器在低壓側(cè)三相短路，流過10kV側(cè)的短路電流如下表所示，經(jīng)過熱穩(wěn)定計算各電纜截面如下表：

由下表表可看出，變壓器10kV進(jìn)線電纜只需滿足持續(xù)電流即可，熱穩(wěn)定均可滿足要求。

No9——變壓器容量選擇：

根據(jù)《 A 規(guī)劃篇－配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)細(xì)則》2007版：

（一）、普通用戶：

Se ≥Pmax/(η*cosΦ)

Pmax：用戶最大負(fù)荷，η：變壓器負(fù)載率，取0.7

（二）、重要客戶和要求有足夠備用容量的用戶：

Se ≥Pmax/(η*cosΦ)

Pmax：用戶最大負(fù)荷，η：變壓器負(fù)載率，取0.5

（三）、居民用戶：包括普通住宅、高檔住宅樓、高級公寓、住宅及辦公為一體的SOHO、別墅區(qū)。

Se ≥P/(η*cosΦ)

P：計算負(fù)荷，等于用電負(fù)荷指標(biāo)×戶數(shù)（或建筑平方米）× 需用系數(shù)。η：變壓器負(fù)載率，取0.65。

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