10/0.4kV变配电所配电方案与断路器的选择分析

10/0.4kV变配电所配电方案与断路器的选择分析

梁梓健

广东聚达建设工程有限公司 广东东莞 523000

摘要：10/0.4kV变配电所当中，配电方案是否科学合理及断路器具体选型科学与否等，均直接关系着系统总体运行稳定。鉴于此，本文主要探讨10/0.4kV变配电所当中配电方案及其断路器的合理选型，旨在为业内相关人士提供一定的指导或是参考。

关键词：变配电所；配电方案；断路器；选择

前言

现阶段，伴随10/0.4kV变配电所实际应用范围不断扩大，积极落实配电方案的科学设计，并做好断路器的合理选型相关工作，对维持系统总体运行稳定而言更为重要。

1、断路器的原理

断路器是一种用于保护电路免受过载和短路等故障的电气设备，它是利用电磁力和热效应来打开电路，以阻止过大电流流过电路。一般情况下，断路器由两个主要部分组成：热保护部分和电磁保护部分。热保护部分基于电流通过断路器时产生的热量，当电流超过设定值时，热保护部分中的双金属片会因热膨胀而弯曲，由此触发断路器打开，这种机制适用于较小的过载情况。而电磁保护部分是基于电流通过线圈时产生的电磁力。当电流超过设定值时，线圈中的电流增加，产生的磁场会吸引铁芯上的活动部件，这个吸引力会触发一个机械机构，使断路器打开，这种机制适用于较大的过载和短路情况。

2.10/0.4kV变配电所常见的断路器类型

2.1框架断路器

框架断路器是一种万能式断路器，其主要元器件包括断路器本体、电磁脱扣器、电动机驱动机构、触头系统和保护装置等，这些零件都安装在一个绝缘的金属框架内。它通常是开启式的，更换触头和部件相对方便，因此在电源端的总开关中常常使用框架断路器。过电流脱扣器有几种类型，包括电子式、电磁式和智能式脱扣器等。框架断路器具有短延时、长延时、瞬时和接地故障四段保护，每种保护的整定值根据其壳架等级在一定范围内进行调整。框架断路器适用于交流额定电压380V、660V，额定电流为200A-6300A的配电网络。该断路器具有多种智能保护功能，可以实现选择性保护。

2.2塑壳断路器

塑壳式断路器，也称为装置式断路器，是一种常见的保护开关，其主要特点是将接地线端子外触头、灭弧室、脱扣器和操作机构等组件装在一个塑料外壳内。它通常用于作为支路的保护开关，具有紧凑的结构和模块化设计，一般不考虑维修。塑壳式断路器的过电流脱扣器有两种类型：电磁式和电子式。电磁式塑壳断路器通常是非选择性断路器，只提供长延时和瞬时两种保护方式，而电子式塑壳断路器具有更多的保护功能，包括长延时、短延时、瞬时和接地故障四种保护功能。一些新推出的电子式塑壳断路器还具有区域选择性连锁功能，可以实现更精确的保护。此外，MCCB通常也被归类为塑壳式断路器，因其具有过载保护和短路保护功能，能够有效地保护电路和设备免受过载和短路故障的影响，通常用于中低压电力系统中，具有较高的额定电流和断开能力。

2.3微型断路器

微型断路器是一种常见的保护开关，主要用于125A以下的单相和三相电路的短路、过载和过压保护，不同级数的微型断路器能适用于不同的电路配置和需求，能够提供可靠的电路保护。微型断路器是由操作机构、触点、保护装置（如过电流脱扣器、热脱扣器和欠电压脱扣器）以及灭弧系统等组成，当电路中的电流超过断路器额定电流时，过电流保护装置（如过电流脱扣器）会感知到过载情况。过电流脱扣器中的线圈会产生磁场，使得脱扣器的触发机构动作，从而使断路器跳闸，切断电路，实现对电路的保护。

2.4 SF6断路器

SF6断路器是一种使用六氟化硫（SF6）气体作为灭弧介质的断路器，主要用于高压和超高压电网中。SF6气体具有优异的绝缘性能和灭弧性能，使得SF6断路器成为高压电力系统中常用的断路器类型。

3、10/0.4kV变配电所当中配电方案及其断路器的合理选型实例

3.1配电方案

10/0.4kV变配电所当中单电源单回路的配电系统，针对三级负荷供电，其一次接线实操便捷，设备费用成本低。但检修处理时候要求应当全部停电，重要负荷条件下往往不会选取此方案，防止诱发严重事故问题。

10/0.4kV变配电所当中两路电源的配电系统，为了保证二级负荷的可靠供电，建议采用两回线路供电的方式，当建筑物由双重电源供电时，任一段低压母线单回路都可以供电给二级负荷。一级负荷应由双重电源供电，以确保供电的可靠性，当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏，以保证一级负荷的连续供电。对于特别重要的负荷，建议增设应急电源，同时，应严禁将其他负荷接入应急供电系统，以确保应急电源的可靠性。两路电源配电系统，其供电可靠性高，运行操作灵活性大，适用于配电系统容量大，配电回路多的变配电所。

10/0.4kV变配电所当中三路的配电系统，针对重要电力用户的特级负荷，其中两路电源来自两个不同的变电站。当任何两路电源发生故障时，第三路电源能保证独立正常供电。三路电源配电系统可满足供电安全合理要求，运行操作灵活，初期投资大，操作专业性强，占地面积大。

那么，结合上述分析，便可为设定10/0.4kV变配电所当中配电方案提供重要参考。此次选定某高层建筑，在建筑工程当中，地下一层设有10/0.4kV的变配电所，配备了两台1000kVA的变压器，这些变压器通过10kV的两路线作为电源进线。整个配电系统当中一级负荷（不包括照明）由双电源供电。其中，一路电源（主供）由本变配电所内一台变压器的出线提供，而第二路电源（备供）则由另一台变压器与柴油发电组的出线进行互投。这样的设计可以确保一级负荷在一路电源发生故障时能够切换到备用电源，以保证供电的连续性。此建筑工程当中应急照明装置选取了EPS（应急电源系统），并设于配电室中。应急照明采用双回路形式的供电，与变压器不同母线相接。针对二级负荷方面，同样选取双回路形式供电，均是与不同的变压器母线连接。

3.2断路器的整定与选择

根据用途选择断路器的型式及极数，根据最大工作电流选择断路器的额定电流，根据需要选择脱扣器的类型、附件的种类和规格。以下情形一般选用框架断路器：低压侧进线断路器、母联断路器、800A及以上的出线断路器；而630A及以下的线路保护一般选用塑壳断路器；微型断路器主要应用于配电系统末端。针对此建筑工程，低压进线断路器整定，由于1000kVA变压器低压侧额定电流,根据计算长延时整定A,短延时整定A,因此低压侧进线断路器选用额定电流In为1600A框架断路器，分断能力ICS为50kA，长延时整定值Iset1为1600A，短延时整定值Iset2为6400A，整定时间可选0.1～0.4S。出线断路器整定，假设某回路所带负荷为生活水泵，总功率为95kW，功率因数为0.75，计算电流Ijs=192A,所以此出线开关可选用Inm=400A/3P,In=315A Icu≥50kA的塑壳开关。初步选定断路器的类型和等级后，还要与上、下级开关的保护特性进行配合，以免越级跳闸，扩大事故范围。

4、小结

综上所述，针对10/0.4kV变配电所当中配电方案及其断路器的合理选型实践，相关人员务必要考虑到实际情况做好周全考虑分析，以此为基础才可确定最终的配电方案，并合理完成断路器实际选型及其整定工作，维持变配电整个系统稳定的运行状态。

参考文献：

[1]袁涛,宋鹏飞,龚晓璐.精细化工10 kV及以下变配电所供配电设计要点[J].现代建筑电气,2022(002):013.

[2]曾伟.高铁牵引变电所交流自用电系统接地方式及0.4kV开关柜断路器极数选择[J].现代建筑电气,2022,13(11):4.