35kV箱式變電站設(shè)計(共42頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文題 目 35kV箱式變電站設(shè)計 _（院）系 電氣與信息工程系 專業(yè) 電氣工程 班級 0408（04511）學(xué)號 08 學(xué)生姓名 艾達(dá)高 導(dǎo)師姓名 黃紹平 完成日期 2005年12月15日 專心-專注-專業(yè)湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 設(shè)計（論文）題目： 35kV箱式變電站設(shè)計 姓名 艾達(dá)高 系別 電氣與信息工程系 專業(yè) 電氣工程 班級 0408 學(xué)號 08 指導(dǎo)老師 黃紹平 教研室主任 一、 基本任務(wù)及要求： 在規(guī)定時間內(nèi)，完成以下工作： 135kV箱式變電站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計； 2主接線設(shè)計與一次設(shè)備選型； 3. 二次系統(tǒng)設(shè)計; 4箱式變電站

2、智智能監(jiān)控功能設(shè)計。 5. 提交畢業(yè)設(shè)計論文和圖紙 二、 進(jìn)度安排及完成時間： （1）9月10日至9月25日：查閱資料 （2）9月26日至10月9日：畢業(yè)實習(xí). （3）10月10日至10月25日：35kV箱式變電站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （4）10月26日至11月10日：主接線設(shè)計與一次設(shè)備選型。 （5）11月11日至11月20日：二次系統(tǒng)設(shè)計。 （6）11月21日至11月30日：箱式變電站智智能監(jiān)控功能設(shè)計。 （7）12月1日至12月14日：撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 （8）12月24日至12月25日:畢業(yè)設(shè)計答辯 目 錄摘 要 Abstract第1章 緒論11.1 供配電技術(shù)的發(fā)展11.2 箱式變電站的類型

3、、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點 11.2.1 箱式變電站的類型11.2.2 箱式變電站的結(jié)構(gòu)11.2.3 箱式變電站的技術(shù)特點21.2.4 箱式變電站與常規(guī)變電站的對比分析31.3 箱式變電站的技術(shù)要求與設(shè)計規(guī)范51.3.1 額定值51.3.2 設(shè)計和結(jié)構(gòu)61.3.3 使用條件71.3.4 箱體要求81.3.5箱式變電站內(nèi)部電器設(shè)備81.4 本課題的主要任務(wù)8第2章 35kV箱式變電站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計92.1 電氣主接線的確定92.1.1 主接線的基本形式92.1.2 箱式變電站對主接線的基本要求92.1.3 主接線的比較與選擇102.1.4 高壓接線方式112.2 箱式變電站箱體的確定112.2.1 箱體的結(jié)

4、構(gòu)的確定112.2.2 合理配置112.3 變壓器122.3.1 變壓器容量、接線組別的確定122.3.2 變壓器的散熱處理132.3.3 用負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器保護(hù)變壓器132.4 箱式變電站總體布置14第3章 35kV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備選型153.1 主電路設(shè)計153.1.1 概述153.1.2 一次系統(tǒng)設(shè)計原則153.1.3 一次系統(tǒng)設(shè)計153.2 設(shè)備選型163.2.1 箱式變電站設(shè)備選型應(yīng)注意的方面163.2.2 設(shè)備選型的基本原理173.2.3 高低壓電器設(shè)備選擇的要求183.2.4 斷路器的選型193.2.5 熔斷器的選型193.2.6 互感器的選型213.2.7 隔

5、離開關(guān)的選型223.2.8 開關(guān)柜的選型22第4章 35kV箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計234.1 電氣二次系統(tǒng)設(shè)計234.1.1 二次系統(tǒng)定義及分類234.1.2 電氣測量儀表234.1.3 二次系統(tǒng)設(shè)計234.2 二次系統(tǒng)總體方案244.3 斷路器控制與信號回路254.3.1 概述254.3.2 控制回路設(shè)計264.3.3 信號回路設(shè)計264.4 電氣測量與信號系統(tǒng)26第5章 箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計285.1 箱式變電站的監(jiān)控內(nèi)容285.1.1 電量監(jiān)測與保護(hù)285.1.2 防凝露保護(hù)285.1.3 變壓器室溫度保護(hù)285.1.4 參數(shù)在線數(shù)字化顯示和設(shè)定285.1.5 系統(tǒng)組網(wǎng)與集中化管理

6、295.2. 配電網(wǎng)自動功能295.3 箱式變電站的智能監(jiān)控方案305.3.1 硬件設(shè)計原理305.3.2 軟件設(shè)計原理30結(jié)束語32參考文獻(xiàn)33致謝34附錄 A 箱式變電站總體布置附錄 B 電氣主接線圖附錄 C 35kV線路控制回路圖附錄 D 10kV線路控制回路圖35kV箱式變電站設(shè)計摘 要：箱式變電站又稱戶外成套變電站，也有稱做組合式變電站，它是發(fā)展于20世紀(jì)60年代至70年代歐美等西方發(fā)達(dá)國家推出的一種戶外成套變電所的新型變電設(shè)備，由于它具有組合靈活，便于運輸、遷移、安裝方便，施工周期短、運行費用低、無污染、免維護(hù)等優(yōu)點，受到世界各國電力工作者的重視。進(jìn)入20世紀(jì)90年代中期，國內(nèi)開始

7、出現(xiàn)簡易箱式變電站，并得到了迅速發(fā)展。 本課題的主要內(nèi)容包括箱式變電站的發(fā)展應(yīng)用，箱式變電站的結(jié)構(gòu)分類，以及箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計極其設(shè)備選型，二次系統(tǒng)設(shè)計，以及箱式變電站的智能監(jiān)控系統(tǒng)。35kV箱式變電站的設(shè)計高壓側(cè)額定電壓為35kV，低壓側(cè)額定電壓為10kV，主變壓器容量為5000kVA。主接線采用單母線分段接線。關(guān)鍵詞：箱式變電站；結(jié)構(gòu)；一次系統(tǒng)；二次系統(tǒng)Design of 35 kV box-type transformer substationABSTRACT： Box-type transformer substation calls again outdoor a transfo

8、rmer substation, also call to do the sectional transformer substation. It is a development to wait to 70's Europe and America western prosper in the 60's of 20 centuries the nation release a kind of outdoor the set changes to give or get an electric shock of new change to give or get an elec

9、tric shock the equipments, because it have the combination vivid, easy to conveyance, move, install convenience, start construction construction the period is short and circulate the expenses low, free from pollution, do not need maintenance etc. advantage, suffer the international community electri

10、c power the worker values.Enter the middle of 90's of 20 centuries. The domestic starts appearing the simple box-type transformer substation , and got the quick development. The article regard box-type transformer substation as a development for relating box-type transformer substation applied,

11、the construction of box-type transformer substation divides into se-section, emphasizing the treatise box-type transformer substation a the very equipments in design in subsystem chooses the type, two subsystems design, and the intelligence of box-type transformer substation supervises and control t

12、he system.The design high pressure side sum of box-type transformer substation settles electric voltage as 35 kVs, the low-pressure side sum settles electric voltage as 10 kVs, main transformer capacity is 5000 kVA.The lord connects the single mother in adoption in line line cent segment connects th

13、e line.Keywords：box-type transformer substation；construction； first system；second system 第1章 緒論1.1 供配電技術(shù)的發(fā)展隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接進(jìn)入負(fù)荷中心，形成高壓受電變壓器降壓低壓配電的供電格局，所以供配電要向節(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化、無人值守的方向發(fā)展，箱式變電站(簡稱箱變)正是具有這些特點的最佳產(chǎn)品，因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。其次隨著社會發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，負(fù)荷密度越來越高，城市用地越來越緊張，城市配電網(wǎng)逐步由架空向電纜過渡，架桿方式安裝的配電變壓

14、器越來越不適應(yīng)人們的要求。因此，預(yù)裝式變電站成為主要的配電設(shè)備之一。再次人們對供電質(zhì)量尤其是供電的可靠性要求越來越高，而采用高壓環(huán)網(wǎng)或雙電源供電、低壓網(wǎng)自動投切等先進(jìn)技術(shù)的預(yù)裝式變電站成為首選的配電設(shè)備。與此同時，由于信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化住宅小區(qū)發(fā)展，因此不僅要求箱變安全可靠，同時要求具有“四遙”(遙測、遙訊、遙調(diào)、遙控)的智能化功能。這種智能箱式變電站(簡稱智能箱變)環(huán)網(wǎng)供電時，在特定自主軟件配合下，能完成故障區(qū)段自動定位、故障切除、負(fù)荷轉(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能，從而保證在一分鐘左右恢復(fù)送電1。1.2 箱式變電站的類型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點 1.2.1 箱式變電站的類型箱式變電站有美式箱式變電站和歐

15、式箱式變電站。美式預(yù)裝式變電站在我國叫做“預(yù)裝式變電站”或“美式箱變 ”，一區(qū)別歐式預(yù)裝式變電站。它將變壓器器身、高壓負(fù)荷開關(guān)、熔斷器及高低連線置于一個共同的封閉油箱內(nèi)，構(gòu)成一體式布置。用變壓器油作為帶電部分相間及對地的絕緣介質(zhì)。同時，安裝有齊全的運行檢視儀器儀表，如壓力計，壓力釋放閥，油位計，油溫表等。歐式預(yù)裝式變電站以前在我國習(xí)慣稱為“組合式變電站”，它是將高壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個不同的隔室內(nèi)，通過電纜或母線來實現(xiàn)電氣連接。1.2.2 箱式變電站的結(jié)構(gòu) 美式預(yù)裝式變電站的結(jié)構(gòu)型式大致有三種：（1）變壓器和負(fù)荷開關(guān)、熔斷器共用一個油箱；（2）變壓器和負(fù)荷開關(guān)、熔斷器分

16、別裝在上下兩個不同的油箱內(nèi)；（3）變壓器和負(fù)荷開關(guān)、熔斷器分別裝在左右兩個不同的油箱內(nèi)。其中（1）型為美式箱變的原結(jié)構(gòu)，它的特點是結(jié)構(gòu)緊縮、簡潔、體積小、重量輕。（2）型和（3）型為（1）的變形。這種變型的理論根據(jù)是：開關(guān)操作和熔斷器的動作造成的游離碳會影響整個箱變的壽命。由于采用普通油和難燃油作為絕燃介質(zhì)，使之既可用于戶外，又可用于戶內(nèi)，適用于住宅小區(qū)、共礦企業(yè)及各種公共場所，如機(jī)場、車站、碼頭、港口、高速公路、地鐵等。歐式預(yù)裝式變電站的總體結(jié)構(gòu)包括三個主要部分：高壓開關(guān)柜、變壓器及低壓配套裝置，其總體結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為組合式；另一種為一體式。組合式布置是高壓開關(guān)設(shè)備、變壓器和低壓配

17、電裝置三部分個為一室，即由高壓室、變壓器室和低壓室三個隔室組成，可按“目字型”或“品字型”布置，如圖1.1所示?！澳孔中汀辈贾门c“品字型”布置相比，“目字型”接線較為方便，故大多采用“目字型”布置。但“品字型”布置結(jié)構(gòu)較為緊湊，特別是當(dāng)變壓器室排布多臺變壓器時，“品字型”布置較為有利。TMHVTM HVTMLV LV HV LVHV TMHVLVHVTMZL LV TM LVLV (a)目字型布置 (b)品字型布置圖1.1 歐式預(yù)裝式變電站的整體布置形式 HV高壓室；LV低壓室；TM變壓器室；ZL操作走廊1.2.3 箱式變電站的技術(shù)特點箱式變電站的高壓室一般是由高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器和避雷器

18、等組成的，可以進(jìn)行停送電操作并且有過負(fù)荷和短路保護(hù)。低壓室由低壓空氣開關(guān)、電流互感器、電流表、電壓表等組成的。變壓器一般采用 S9 或干式的等。箱式變中的電器設(shè)備元件，均選用定型產(chǎn)品，元器件的技術(shù)性能均滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。為了可靠實現(xiàn)五防要求，各電器元件之間采用了機(jī)械聯(lián)鎖，各電器元件都安裝在有足夠強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)上，以便于導(dǎo)線的連接。操作采用電動方式，不需另配電源，由 TV 引出即可。另外箱式變還都具有電能檢測、顯示、計量的功能，并能實現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能，還設(shè)有專用的接地導(dǎo)件，并有明顯的接地標(biāo)志。此外為適應(yīng)戶外工作環(huán)境，箱式變電站的殼頂一般都采用隔層結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝有隔熱材料，箱體底部和各室之間都有冷

19、卻進(jìn)出風(fēng)口，采用自然風(fēng)冷和自動控制的強(qiáng)迫風(fēng)冷等多種形式，以保證電氣設(shè)備的正常散熱，具有防雨、防塵、防止小動物進(jìn)入等措施。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的箱式變的電壓等級：高壓側(cè)為 3 35kV、低壓側(cè)為 0.4 10kV 。變壓器的容量：當(dāng)額定電壓比為35/10 、6 、0.4 kV 時可從幾百kVA上萬kVA、當(dāng)額定電壓比為 10、6/0.4 kV 時可從幾十kVA幾千kVA。箱式變電站有如下特點： 技術(shù)先進(jìn)安全可靠箱體部分采用目前國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)及工藝，外殼一般采用鍍鋁鋅鋼板，框架采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱材料及制作工藝，有良好的防腐性能，保證20年不銹蝕，內(nèi)封板采用鋁合金扣板，夾層采用防火保溫材料，箱體內(nèi)安裝空調(diào)及除濕

20、裝置，設(shè)備運行不受自然氣候環(huán)境及外界污染影響，可保證在4040的惡劣環(huán)境下正常運行。 箱體內(nèi)一次設(shè)備采用單元真空開關(guān)柜、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器(彈簧操作機(jī)構(gòu))等國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先設(shè)備，產(chǎn)品無裸露帶電部分，為全絕緣結(jié)構(gòu)，完全能達(dá)到零觸電事故，全站可實現(xiàn)無油化運行，安全性高，二次采用微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)無人值守。 自動化程度高全站智能化設(shè)計，保護(hù)系統(tǒng)采用變電所微機(jī)綜合自動化裝置，分散安裝，可實現(xiàn)"四遙"，即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，每個單元均具有獨立運行功能，繼電保護(hù)功能齊全，可對運行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)方設(shè)置，對箱體內(nèi)濕度、溫度進(jìn)行控制，滿足無人值班的要求。 工廠預(yù)制化 設(shè)計

21、時，只要設(shè)計人員根據(jù)變電站的實際要求，作出一次主接線圖和箱外設(shè)備的設(shè)計，就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號，所有設(shè)備在工廠一次安裝、調(diào)試合格，真正實現(xiàn)變電所建設(shè)工廠化，縮短了設(shè)計制造周期；現(xiàn)場安裝僅需箱體定位、箱體間電纜聯(lián)絡(luò)、出線電纜連接、保護(hù)定值校驗、傳動試驗及其它需調(diào)試的工作，整個變電站從安裝到投運大約只需58天的時間，大大縮短了建設(shè)工期。 組合方式靈活 箱式變電站由于結(jié)構(gòu)比較緊湊，每個箱體均構(gòu)成一個獨立系統(tǒng)，這就使得組合方式靈活多變，我們可以全部采用箱式，即35kV及10kV設(shè)備全部箱內(nèi)安裝，組成全箱式變電所；也可以采用35kV設(shè)備室外安裝，10kV設(shè)備及控保系統(tǒng)箱內(nèi)安裝，這種組合方式

22、，特別適用于農(nóng)網(wǎng)改造中的舊所改造，即原有35kV設(shè)備不動，僅安裝一個10kV開關(guān)箱即可達(dá)到無人值守的要求。 投資省、見效快 箱式變電站(35kV設(shè)備戶外布置，10kV設(shè)備箱內(nèi)安裝)較同規(guī)模綜自變電站(35kV設(shè)備戶外布置，10kV設(shè)備布置于戶內(nèi)高壓開關(guān)室及中控室)減少投資4050。占地面積小。1.2.4 箱式變電站與常規(guī)變電站的對比分析箱式變電站（在IEC及歐洲稱為高壓/低壓預(yù)裝式變電站）是一種集成化程度高，工廠預(yù)安裝、節(jié)能、節(jié)地的發(fā)展中設(shè)備與常規(guī)變電站相比，占地為1/20，工期為1/7，投資為1/2。在國外應(yīng)用極度為廣泛，在西歐占變電站總數(shù)的70%以上，美國為90%。在我國應(yīng)用為10%，是一

23、種方興未艾的裝備。 三種類型的箱式變電站的特點如下:（1）歐洲式：特點是防護(hù)性好，多了一個外殼，變壓器散熱不易，要降低容量運行；（2）美國式：特點是變壓器保持戶外設(shè)備本質(zhì)，散熱好，結(jié)構(gòu)緊湊，但是在我國10kV電網(wǎng)系中性不接地系統(tǒng)，因此一相熔絲熔斷時不能跳開三相負(fù)荷開關(guān)，造成非全相運行，危及變壓器及用電設(shè)備，并且不易實現(xiàn)配電自動化；（3）中國式：從歐洲式派生而來，結(jié)合中國用戶需要改進(jìn)而成，但是符合中國電力部門各種法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，可鉛封電能計量箱，無功補(bǔ)償，一應(yīng)俱全。箱式變電站與常規(guī)變電站性能比較見表1.1。預(yù)裝式變電站是輸變電設(shè)備發(fā)展方向，由前所述，我國應(yīng)用僅10%左右，而國外已達(dá)到的70-90%

24、，所以預(yù)裝式變電站其社會效益顯著，市場前景廣闊。表1.1 箱式變電站與常規(guī)變電站性能對比表序號對比項目常規(guī)變站組合式（箱變）變電站 1設(shè)計工作需要土建、電氣二方面設(shè)計、工作量較大土建工作僅一個安裝基礎(chǔ)，箱變本身有典型設(shè)計，只須根據(jù)用戶要求，作一些調(diào)整，設(shè)計工作也大為減少。 2基建時間6個月以上預(yù)先基礎(chǔ)做好以后，只需4-6小時就可以安裝完畢送電。 3占地面積（10kV800K為 例）100一般箱變12m2ZBW174m2 4安裝地點和負(fù)荷中心距離不能十分接近負(fù)荷中心，供電線路半徑較長，電壓降落及電能損失較高。能貼近負(fù)荷中心，甚至直接置于建筑物處，供電線路半徑可以很短電壓降落及電能損失較少，提高了

25、供電質(zhì)量。 5生產(chǎn)方式土建施工后，現(xiàn)場裝配。大規(guī)模、工作化生產(chǎn)，質(zhì)量容量得到保證。 6生產(chǎn)周期7：1 7投資費用2：1 8和環(huán)境協(xié)調(diào)性和環(huán)境不協(xié)調(diào)和環(huán)境協(xié)調(diào)一致/ZBW17高度1.6米,不擋視線,美化環(huán)境。1.3 箱式變電站的技術(shù)要求與設(shè)計規(guī)范根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)高壓/低壓預(yù)裝式變電站（GB/T12467-1998） ，箱式變電站的技術(shù)要求與設(shè)計規(guī)范如下。1.3.1 額定值（1）額定電壓：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按GB/T 11022。對低壓開關(guān)設(shè)備和控制開關(guān)設(shè)備，按GB/T 14048.1和GB 7251.1。（2）額定絕緣水平：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按GB/T 11022；對低壓開關(guān)設(shè)備和控

26、制設(shè)備，按GB/T 14048.1和GB 7251.1。低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的最低額定沖擊耐受電壓至少應(yīng)為GB/T 16935.11997的表1中IV類過電壓的給定值。（3）額定頻率和相數(shù)：按GB/T 11022、GB/T 14048.1和GB 7251.1。（4）額定電流和溫升：額定電流按GB/T 11022和GB 7251.1。高壓開關(guān)設(shè)備和控制開關(guān)設(shè)備的溫升按GB/T 11022，低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的溫升，按GB 7251.1。（5）額定短時耐受電流：對于高壓開關(guān)設(shè)備和控制開關(guān)設(shè)備，按GB/T 11022；對低壓開關(guān)設(shè)備和控制開關(guān)設(shè)備，按GB 7251.1；對變壓器按IEC 76-

27、5和GB 6450。（6）額定短路持續(xù)時間：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按GB/T 11022；對低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按GB 7251.1。（7）操動機(jī)構(gòu)和輔助回路的額定電源電壓：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制開關(guān)設(shè)備，按GB/T 11022；對低壓開關(guān)設(shè)備的控制設(shè)備，按GB 7251.1。（8）操動機(jī)構(gòu)和輔助回路的額定電源頻率：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按GB/T 11022；對低壓開關(guān)設(shè)備的控制設(shè)備，按GB 7251.1。（9）預(yù)裝式變電站的額定最大容量：預(yù)裝式變電站的額定最大容量是設(shè)計變電站時指定的變壓器的最大額定值。1.3.2 設(shè)計和結(jié)構(gòu) 預(yù)裝式變電站應(yīng)設(shè)計成能夠安全進(jìn)行正常使用、檢查和維護(hù)。

28、（1）接地：除按GB/T11022，還應(yīng)符合以下規(guī)定。應(yīng)提供一條連接預(yù)裝式變電站的每個元件的接地導(dǎo)體。接地導(dǎo)體的電流密度，如用銅導(dǎo)體，當(dāng)額定短路持續(xù)時間為1s時不應(yīng)超過200A/mm2，當(dāng)額定短路持續(xù)時間為3s時不應(yīng)超過125A/mm2；但其截面積不應(yīng)小于30mm2。它的端部應(yīng)有合適的接線端子，以便和裝置的接地系統(tǒng)連接。 （2）輔助設(shè)備：對于預(yù)裝式變電站內(nèi)的低壓裝置（例如照明、輔助電源等），適用時，按GB/T 14821.1或GB7251.1防護(hù)等級：防止人員觸及危險部件、并防止外來物體進(jìn)入和水分浸入設(shè)備的保護(hù)是必需的。 （3）主接線設(shè)計與一次設(shè)備選型預(yù)裝式變電站外殼的防護(hù)等級應(yīng)不低于GB42

29、081993中的IP23D更高的防護(hù)等級可以按GB4208予以規(guī)定。 （4）操作通道：預(yù)裝式變電站內(nèi)部的操作通道的寬度應(yīng)適應(yīng)于進(jìn)行任何操作和維護(hù)。該通道的寬度應(yīng)為800mm或更大些。預(yù)裝式變電站內(nèi)部的快關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的門應(yīng)朝出口方向關(guān)閉，或者是轉(zhuǎn)動的，這樣不致減少通道的寬度。門在任一開啟位置或開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備突出的機(jī)械傳動裝置不應(yīng)將通道的寬度減少到500mm。 （5）預(yù)裝式變電站的選用導(dǎo)則 對于給定的運行方式，選用預(yù)裝式變電站時，要按正常負(fù)荷條件和故障情況的要求來選擇各元件的額定值。外殼級別的選擇取決于周圍溫度和變壓器的負(fù)荷系數(shù)。對某一額定外殼等級，變壓器的負(fù)荷系數(shù)取決于變電站安裝處的周圍

30、溫度。對變動的負(fù)荷，可按GB/T 17211，采用一個修正系數(shù)?？梢杂帽緲?biāo)準(zhǔn)的附錄D來確定外殼級別和變壓器的負(fù)荷系數(shù)。（6）主變壓器與箱體之間應(yīng)滿足最小防火凈距35110kV變電站設(shè)計規(guī)范中規(guī)定，耐火等級為二級的建筑物與變壓器(油浸)之間最小防火凈距為10m。其面對變壓器、可燃介質(zhì)電容器等電器設(shè)備的外墻(符合防火墻要求)，在設(shè)備總高加3m及兩側(cè)各3m的范圍內(nèi)不設(shè)門窗不開孔洞時，則該墻與設(shè)備之間的防火凈距可不受限制；如在上述范圍內(nèi)雖不開一般門窗，但設(shè)有防火門時，則該墻與設(shè)備之間的防火凈距應(yīng)等于或大于5m。配電裝置的最低耐火等級為二級，箱式配電站箱體內(nèi)部一次系統(tǒng)采用單元真空開關(guān)柜結(jié)構(gòu)，每個單元均采

31、用特制鋁型材裝飾的大門結(jié)構(gòu)，每個間隔后部均設(shè)有雙層防護(hù)板，即可打開的外門，我們在設(shè)計工作中，主變與箱體之間最小防火凈距建議采用10m，以確保變電所安全運行。（7）10kV電纜出線應(yīng)穿鋼管敷設(shè)為求美觀，變電所內(nèi)10kV箱式配電站箱體四圍一般均設(shè)計為水泥路面，10kV線路終端桿一般在變電所圍墻外10m處。如果將電纜直埋，引至線路終端桿，將給檢修帶來很大不便。因此10kV電纜出線應(yīng)穿鋼管敷設(shè)，以方便用戶維護(hù)檢修。如10kV線路終端桿距離變電所較遠(yuǎn)，則箱體至變電所圍墻段的10kV電纜出線必須穿鋼管敷設(shè)。在電纜出線末端的線路終端桿上裝設(shè)新型過電壓保護(hù)器，以防止過電壓。（8）操作通道預(yù)裝式變電站內(nèi)部的操作

32、通道的寬度應(yīng)適于進(jìn)行任何操作和維護(hù)。該通道的寬度應(yīng)為800mm或更大些。預(yù)裝式變電站內(nèi)部的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的門應(yīng)朝出口方向，或者是轉(zhuǎn)動的，這樣不致減小通道的寬度。門在任一開啟位置或開關(guān)設(shè)備突出的機(jī)械傳動裝置不應(yīng)將通道的寬度減小到500mm。1.3.3 使用條件（1）正常使用條件外殼：預(yù)裝式變電站應(yīng)設(shè)計成能在按GB/T 11022規(guī)定的正常戶外使用條件下使用。高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備：在外殼內(nèi)部按GB 7251.1規(guī)定的正常戶外使用條件。變壓器：外殼內(nèi)的變壓器在額定電流下，其溫升比無外殼條件下的要求高，會超過GB 1094.2或GB 6450 規(guī)定的溫度極限。變壓器的使用條件應(yīng)按安裝地點外部的使

33、用條件和外殼級別來確定。變壓器的制造廠或用戶能夠據(jù)此計算降低變壓器的使用容量。（2）特殊使用條件高壓開關(guān)設(shè)備和低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在海拔超過1000m的地區(qū)按GB/T 11022的規(guī)定。低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在海拔超過2000m的地區(qū)按GB/T7251.1的規(guī)定。變壓器在海拔超過1000m的地區(qū)，按GB 1094.2或GB 6450的規(guī)定11。1.3.4 箱體要求 （1）箱體內(nèi)照明、通風(fēng)、防沙、散熱應(yīng)滿足正常運行、維護(hù)要求，并應(yīng)加裝溫度、濕度測量表計、凝露器、煙霧報警裝置，并將溫度、濕度、凝露、煙霧報警探頭信號接入綜合自動化系統(tǒng)，要考慮安裝通訊設(shè)備的位置。 （2）箱頂應(yīng)考慮自然排水功能。 （

34、3）要抗紫外線輻射，抗暴曬性能好，不易導(dǎo)熱可避免因外部溫度過高而引起箱體溫度升高。 （4）防潮性能好，不會因冷熱突變而產(chǎn)生凝露。 （5）防腐、防裂、阻燃、防凍性能好。 （6）要機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓抗張，抗沖擊。 （7）對環(huán)境有良好的協(xié)調(diào)性，能美化環(huán)境，可適應(yīng)各種氣候條件，外形美觀，結(jié)構(gòu)緊湊，箱體占地面積少，節(jié)約土地。1.3.5 箱式變電站內(nèi)部電器設(shè)備（1）箱式變電站高壓配電裝置接線應(yīng)盡量簡單，既有終端變電站接線，也應(yīng)有適應(yīng)環(huán)網(wǎng)供電的接線。 高壓配電裝置宜采用符合開關(guān)加熔斷器組合結(jié)構(gòu)，油浸式變壓器容量在800kVA及以上時，應(yīng)采用能切斷電源的裝置與變壓器瓦斯保護(hù)相配合。 高壓配電裝置應(yīng)具有防止誤拉、

35、合開關(guān)設(shè)備，帶負(fù)荷拉、合刀閘，帶電掛地線，帶地線合閘和工作人員誤入帶電間隔的五防措施。負(fù)荷開關(guān)和熔斷器之間也應(yīng)有可靠的連鎖。箱體門內(nèi)側(cè)應(yīng)附有主回路線路圖、控制線路圖、操作程序及注意事項。母線宜采用絕緣導(dǎo)線（或絕緣母線）。高壓進(jìn)出線應(yīng)考慮電纜的安裝位置和便于進(jìn)行試驗。（2）變壓器應(yīng)采用損耗低、體積小、適合箱體內(nèi)安裝的結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的用戶要求，可以采用油浸式、干式或氣體絕緣式、無載調(diào)壓式或有載調(diào)壓式。 變壓器如有油枕，其油標(biāo)應(yīng)便于監(jiān)視。變壓器的銘牌應(yīng)面向箱門一側(cè)。 容量315kVA及以上變壓器，宜裝設(shè)電接點溫度計，以監(jiān)測變壓器上層油溫（或氣體溫度）和啟動通風(fēng)冷卻裝置。1.4 本課題的主要任務(wù)（1）

36、35KV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計（2） 箱式變電站主接線設(shè)計于一次設(shè)備選型（3）二次系統(tǒng)設(shè)計（4）箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計第2章 35kV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 電氣主接線的確定2.1.1 主接線的基本形式 主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，概括為有母線的接線形式和無母線的接線形式兩大類。（1）具有母線的電氣主接線單母線接線：單母線接線是一種最原、最簡單的接線方式。單母線分段接線雙母線及雙母線分段接線旁路母線接線方式 （2）無母線的電氣主接線橋形接線：當(dāng)具有兩臺變壓器和兩條線路時，在變壓器線路接線的基礎(chǔ)上，在其中間架一連接橋，則稱為橋形接線單元接線：發(fā)電機(jī)與變壓器

37、直接連接成一個單元，組成發(fā)電機(jī)2.1.2 箱式變電站對主接線的基本要求 概況地說，對主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)四個方面 安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿足這一點，必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，正確選擇電氣設(shè)備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技術(shù)措施。 可靠就是主接線應(yīng)滿足對不同負(fù)荷的不中斷供電，且保護(hù)裝置在正常運行時不誤動、發(fā)生事故時不拒動，能盡可能的縮下停電范圍。為了滿足可靠性要求，主接線應(yīng)力求簡單清晰。電器是電力系統(tǒng)中最薄弱的元件，所以不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)卦黾与娖鞯臄?shù)目，以免發(fā)生事故。 靈活是用最少的切換，能適應(yīng)不同的運行方式，適應(yīng)調(diào)度的要求，并能

38、靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使發(fā)生故障時停電時間最短，影響范圍最小。因此，電氣主接線必須滿足調(diào)度靈活、操作方便的基本要求。 經(jīng)濟(jì)是指在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設(shè)計投資最少。在主接線設(shè)計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線靈活、可靠，必須要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資費用的增加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)滿足可靠性和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。主要應(yīng)從投資聲、占地面積少、電能損耗小等幾個方面綜合考慮。2.1.3 主接線的比較與選擇單母線接線是一種原始、最簡單的接線，所有電源及出線均接在同一母線上，其優(yōu)點是簡單明顯，采用設(shè)備少，操作簡便，便于擴(kuò)建，造價

39、低。缺點是供電可靠性低。母線及母線隔離開關(guān)等任一元件發(fā)生故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。因此，單母線接線方式一般只在發(fā)電廠或變電所建設(shè)初期無重要用戶或出線回路數(shù)不多的單電源小容量的廠中采用。 在主接線中，斷路器是電力系統(tǒng)的主開關(guān)；隔離開關(guān)的功能主要是隔離高壓電源以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。例如，固定式開關(guān)柜中的斷路器工作一段時間需要檢修時，在斷路器斷開電路的情況下，拉開隔離開關(guān)；恢復(fù)供電時，應(yīng)先合隔離開關(guān)，然后和斷路器。這就是隔離開關(guān)與斷路器配合操作的原則。由于隔離開關(guān)無滅弧裝置，斷流能力差，所以不能帶負(fù)荷操作。 單母線分段接線是采用斷路器（或隔離開關(guān)）將母線分段，通常是分成兩段。母

40、線分段后可進(jìn)行分段檢修，對于重要用戶，可以從不同段引出兩個回路，當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，由于分段斷路器在繼電保護(hù)作用下自動將故障段迅速切除，從而保證了正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。兩段母線自動同時故障的機(jī)遇很小，可以不予考慮。在供電可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一段母線發(fā)生故障時，將造成兩斷母線同時停電，在判斷故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。 單母線分段接線既具有單母線接線簡單明顯、方便經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電可靠性。但它的缺點是當(dāng)一段母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上的所有回路到要長時間停電。單母線分段接線連接的回路數(shù)一般可比單母線增加一倍。

41、 雙母線分段接線有如下優(yōu)點：可輪換檢修母線或母線隔離開關(guān)而不致供電中斷；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只停該回路；母線發(fā)生故障后，能迅速恢復(fù)供電；各電源和回路的負(fù)荷可任意分配到某一組母線上，可靈活調(diào)度以適應(yīng)系統(tǒng)各種運行方式和潮流變化；便于向母線左右任意一個方向順延擴(kuò)建。 但雙母線也有如下的缺點：造價高；當(dāng)母線發(fā)生故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤動作。但可加裝斷路器的連鎖裝置或防誤操作裝置加以克服。 當(dāng)進(jìn)線回路數(shù)或母線上電源較多時，輸送和穿越功率較大，母線發(fā)生事故后要求盡快恢復(fù)供電，母線和母線設(shè)備檢修時不允許影響對用戶的供電，系統(tǒng)運行調(diào)度對接線的靈活性有一定要求時采用雙母線接線。綜

42、上可知，單母線接線造價低而供電穩(wěn)定性低，雙母線供電穩(wěn)定性高但其造價高且接線線路復(fù)雜，而單母線分段接線一方面線路簡單，造價低，另一方面其供電穩(wěn)定性也能在一定程度上能夠得以保證。所以35kV母線選用單母線接線方式，10kV采用單母線分段接線。2.1.4 高壓接線方式 高壓側(cè)，采用負(fù)荷開關(guān)+限流熔斷器作為就壓器的主保護(hù)，一般有環(huán)網(wǎng)、雙電源和終端三種供電方式，有兩組插入式熔斷器和后備保護(hù)熔斷器串聯(lián)進(jìn)行分段范圍保護(hù)。限流熔斷器一相熔斷時必須能聯(lián)動跳開三相負(fù)荷開關(guān)，不發(fā)生缺相運行。線路側(cè)負(fù)荷開關(guān)必須配有直流電源電動操作機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)無外來交流電源狀態(tài)下自啟動。環(huán)網(wǎng)回路必需配置檢測故障電流用的電流互感器或傳感

43、器。 高壓開關(guān)選用可靠性高和具有自動化裝置及智能化接口的先進(jìn)的產(chǎn)品：如6負(fù)荷開關(guān)、壓氣式負(fù)荷開關(guān)、真空負(fù)荷開關(guān)等。環(huán)網(wǎng)供電單元一般至少由三個間隔組成，即二個環(huán)纜進(jìn)出間隔和一個變壓器回路間隔。其中，負(fù)荷開關(guān)和在隔離故障線段時，能及時恢復(fù)回路的連續(xù)供電；同負(fù)荷開關(guān)相連的熔斷器在中壓/低壓變器發(fā)生內(nèi)部故障時起保護(hù)作用；對溶斷器和變壓器還起隔離和接地作用。2.2 箱式變電站箱體的確定2.2.1 箱體結(jié)構(gòu)的確定箱式變電站按結(jié)構(gòu)主要有美式箱變和歐式箱變。歐式箱變造價低而美式箱變體積小，約為同容量歐式箱變的1/31/5。常規(guī)土建變電站占地面積最大，歐式箱變次之，美式箱變常規(guī)土建變電站建造周期最長，歐式箱變次

44、之。綜合考慮一般35kV箱式變電站的箱體選擇歐式箱變。2.2.2 合理配置根據(jù)實際情況可以采用不同的箱變配置方案，一般將主變壓器和電容器等充油設(shè)備，放置在箱體外，設(shè)置兩個箱體，一個35kV箱體，一個10kV箱體，其中一個箱體預(yù)留保護(hù)裝置的位置?？紤]節(jié)省資金，也可以將35kV斷路器等設(shè)備放于戶外，只設(shè)置10kV箱體。箱體的底座和骨架一般采用槽鋼和角鋼焊接而成，頂蓋和四壁采用金屬板內(nèi)襯阻燃材料壓制而成，能起到隔熱的作用。根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，可在訂貨時對主體結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)的要求。我縣地處鹽堿地帶，對設(shè)備的抗腐蝕性能要求較高，因此除主體框架采取了防腐工藝加工外，箱體的整體外層襯板采用了0.5mm厚的不銹鋼

45、板。維護(hù)走廊是箱變正常運行和檢修中的重要環(huán)節(jié)，箱變的一個缺陷就是空間狹小，廠家從成本和設(shè)備緊湊性考慮，維護(hù)走廊一般都盡量壓縮。在選型時應(yīng)該將維護(hù)走廊作為一項指標(biāo)來考慮，不然會給將來的運行和維護(hù)，造成很大麻煩。箱體的密封和防塵是一個重要方面，特別是保護(hù)裝置對防塵等指標(biāo)要求較高，應(yīng)引起重視。箱體的底板下面，一般作為電纜室，在考慮箱體基礎(chǔ)的設(shè)計時，應(yīng)顧及到電纜的安裝和維護(hù)方便，應(yīng)考慮人員出入、通風(fēng)以及照明等方面的要求。2.3 變壓器2.3.1 變壓器容量、接線組別的確定箱變用變壓器為降壓變壓器，一般將10降至380/220，變壓器容量一般為1601600，最常用的容量為315630。其器身為三相三柱

46、或三相五柱結(jié)構(gòu)、11或12聯(lián)結(jié)，熔斷器連接在“”外部。三相五柱式11變壓器的優(yōu)點是帶三相不對稱負(fù)荷能力強(qiáng)，不會因三相負(fù)載不對稱造成中性點電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。變壓器應(yīng)具有齊全的運行檢視儀器儀表，如油位表和上層油溫表及反映頂部氣壓強(qiáng)度的真空壓力表等。變壓器選用9-、11全密封、免維護(hù)、低噪音、性價比高的油浸式變壓器(噪音50)或新型干式變壓器(噪音55)等。采用干式變壓器時，變壓器室必須配散熱系統(tǒng)。目前，國內(nèi)大多采用新9或11系列配電變壓器，有的也采用了非晶合金變壓器，其優(yōu)點是空載損耗很小，只有1/41/3，但其價格高出1.31.6倍，但隨著制造技術(shù)的提

47、高，一旦價格下來，非晶合金變壓器會占據(jù)市場主導(dǎo)地位。綜合考慮35kV箱式變電站變壓器的容量確定為5000kVA，因為三相五拄D，yn11連接變壓器帶三相不對稱負(fù)載能力強(qiáng)，不會因三相負(fù)載不對稱造成中性點電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證；此外，這種變壓器還具有很好的耐雷特性。因此變壓器的連接組別為三相五柱D，yn11，阻抗電壓為Ud=7.0%，采用油浸式變壓器。由于三相五拄D，yn11聯(lián)結(jié)，如果熔斷器一相熔斷后，會造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，為額定電壓的1/2，會使負(fù)載欠壓運行。因此將熔斷器連接在“”內(nèi)部。因為這樣如果熔斷器一相熔斷后不會造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，熔斷器所對應(yīng)的低壓側(cè)相電壓幾乎為零，

48、其它兩相電壓正常。而站用變壓器容量確定為50kVA，連接組別采用D，yn11，接在35kV母線上將35kV電壓降低為0.4kV供箱式變電站本身使用。2.3.2 變壓器的散熱處理變壓器設(shè)置有二種方式：一種將變壓器外露，另一種將就壓器安裝在封閉隔室內(nèi)。35kV箱式變電站變壓器采用第二種接線方式，將變壓器安裝在封閉的變壓器隔室內(nèi)。為防日照輻射使室溫升高，采用四周壁添加隔熱材料、雙層夾板結(jié)構(gòu)，頂蓋設(shè)計成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)通風(fēng)道，裝有自動強(qiáng)迫排氣通風(fēng)裝置(軸流風(fēng)機(jī)或幅面風(fēng)機(jī))。裝置的開啟和停止，由變壓器室的溫度監(jiān)控裝置自控，其溫度的整定值按允許溫度的80%90%設(shè)定；室內(nèi)正常溫度下，靠自

49、然通風(fēng)來散熱。為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上設(shè)置百葉窗。百葉窗結(jié)構(gòu)，使氣流能進(jìn)去，而灰塵被分離。有為防止灰塵對絕緣的影響，在變壓器連接處加上絕緣防護(hù)罩。室內(nèi)溫度不正常的情況下采用機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)，以變壓器油溫不超過95作為動作整定值。機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)用幅面風(fēng)機(jī)，而不用軸流風(fēng)機(jī)。因軸流風(fēng)機(jī)對變壓器散熱片內(nèi)外側(cè)散熱不均，往往外側(cè)散熱好，內(nèi)側(cè)散熱差些；而幅面風(fēng)機(jī)的排風(fēng)口均勻吹拂內(nèi)外側(cè)，通風(fēng)散熱效果較好。2.3.3 采用負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器保護(hù)變壓器負(fù)荷開關(guān)是用來開、合負(fù)載電流的開關(guān)裝置，它一般具有關(guān)合短路電流能力，但是它不能開斷短路電流。負(fù)荷開關(guān)可以單獨使用在遠(yuǎn)離電源中心、且容量較小的終端變電站，用于投切無功

50、補(bǔ)償回路、并聯(lián)電抗器及電動機(jī)等。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護(hù)方便，仍然具有發(fā)展前途。熔斷體是熔斷器的主要元件，當(dāng)熔斷體通過的電流超過一定值時，熔斷體本身產(chǎn)生的焦耳熱，使本身溫度升高，在達(dá)到熔斷體熔點時，熔斷體自行熔斷切斷過載電流或短路電流。限流熔斷器切斷短路電流的電流波形如圖2.1所示。 1 a 2 時間 0 b 燃弧時間 圖2.1 限流熔斷器切斷短路電流時電流波形1切斷前電流波形 2切斷過程中電流波形ia1截止電流；tb2動作時間 負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器中使用限流型高壓熔斷器，這種熔斷器是依靠填充在熔體周圍的石英砂冷卻電弧，達(dá)到有效熄滅電弧，用于在強(qiáng)力冷卻熄弧過程中建立起高于工作電壓的電弧電壓，因而具有很強(qiáng)限流能力(圖1)。由曲線可見到，短路開