10KV箱式變電站設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文題目： 10KV箱式變電站設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)中心（函授站）: 哈爾濱鐵路局函授站 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名： 劉志偉 學(xué) 號(hào)： 12617988 指導(dǎo)教師： 張巖 北京交通大學(xué)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 2021年12月畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)承諾書(shū)與版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本人所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫(xiě)作的成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本畢業(yè)論文是本人在讀期間所完成的學(xué)

2、業(yè)的組成部分，同意學(xué)校將本論文的部分或全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)書(shū)籍、數(shù)據(jù)庫(kù)保存，并向有關(guān)學(xué)術(shù)部門(mén)和國(guó)家相關(guān)教育主管部門(mén)呈交復(fù)印件、電子文檔，允許采用復(fù)制、印刷等方式將論文文本提供給讀者查閱和借閱。論文作者簽名：_劉志偉_ _2014_年_1 月_3_日指導(dǎo)教師簽名：_ _張巖_ _2014_ 年 1 月 3日 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成績(jī)?cè)u(píng)議年級(jí)12年春層次本科專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化姓名劉志偉題目10kv箱式變電站設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)該學(xué)生設(shè)計(jì)符合要求，閱讀了大量資料，總體分析較好，對(duì)箱式變電站的設(shè)計(jì)領(lǐng)悟很深，較好的按照要求完成了本設(shè)計(jì)。成績(jī)?cè)u(píng)定：優(yōu) 指導(dǎo)教師：張巖2014年 2 月 25 日答辯

3、小組意見(jiàn)答辯小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)本任務(wù)書(shū)下達(dá)給： 12年春 級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué)生 劉志偉 設(shè)計(jì)（論文）題目：10KV箱式變電站設(shè)計(jì)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本內(nèi)容1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容（1） 課題研究的意義及目的，國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀；（2） 變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（3） 變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（4） 電源進(jìn)線方案設(shè)計(jì)；（5） 智能電顯和操控系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（6） 配電變壓器微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（速斷、過(guò)流、溫度保護(hù)設(shè)計(jì)）（7） 主要電氣設(shè)備選擇；1、 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能實(shí)時(shí)顯示變電站的運(yùn)行參數(shù)（包括電壓、電流、功率、頻率、cos等參數(shù)），故障報(bào)警顯示，實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)

4、操作控制功能。2、 主要技術(shù)指標(biāo)功率因數(shù)不低于0.95，可靠性和經(jīng)濟(jì)性滿足變電站綜合自動(dòng)化要求。二、基本要求1、熟悉題目要求，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)2、方案設(shè)計(jì)（包括方案論證與確定、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容）3、硬件和軟件設(shè)計(jì)（其中還包括理論分析、微機(jī)保護(hù)裝置、設(shè)備及元器件選擇等）4、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪制圖紙5、指定內(nèi)容的外文資料翻譯三、重點(diǎn)研究的問(wèn)題1、了解10kV箱式變電站的發(fā)展應(yīng)用及箱式變電站的結(jié)構(gòu)分類(lèi)；主變壓器的選擇和繼電保護(hù)的選擇。2、重點(diǎn)：10kV箱式變電站的主接線確定3、難點(diǎn)：箱式變電站繼電保護(hù)四、主要技術(shù)指標(biāo)通過(guò)對(duì)箱式變電站的發(fā)展應(yīng)用，箱式變電站的主接線，主變壓器的選擇和變電站繼電保護(hù)分析

5、研究，整合和鞏固專業(yè)知識(shí)。五、其他要說(shuō)明的問(wèn)題通過(guò)對(duì)箱式變電站的發(fā)展應(yīng)用，箱式變電站的主接線，主變壓器的選擇和變電站繼電保護(hù)分析研究，整合和鞏固專業(yè)知識(shí)。下達(dá)任務(wù)日期： 13 年12 月24 日要求完成日期： 14 年 3 月 17 日指導(dǎo)教師：張巖開(kāi) 題 報(bào) 告題目：10KV箱式變電站設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 劉志偉 學(xué)號(hào)： 12617988 2014年1月3日一、文獻(xiàn)綜述在國(guó)外近年來(lái)一些國(guó)家的能源不是很豐富，進(jìn)而導(dǎo)致電力資源不是充足。為了滿足國(guó)內(nèi)的需求，減少在網(wǎng)路中的損耗，這些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了完善的變電站設(shè)計(jì)理論，如變電站電壓無(wú)功控制理論和基于模糊控制理論的變電站電壓無(wú)功綜合控制等理論。發(fā)達(dá)國(guó)家通

6、過(guò)新的變電站設(shè)計(jì)理論改善和優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，使變電站運(yùn)行更加節(jié)約集約高效。設(shè)備方面實(shí)現(xiàn)了測(cè)控設(shè)備還和一次設(shè)備完全融合，即實(shí)現(xiàn)所謂的智能一次設(shè)備，每個(gè)對(duì)象均含有保護(hù)、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫(kù)。戶外插接式智能型組合電器PASS（Plug and Switch System），已經(jīng)開(kāi)始采用。二、選題的目的和意義伴隨著改革開(kāi)放和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷深入，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)正在快速的發(fā)展，電力工業(yè)正逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列。而我國(guó)的大中小型的企業(yè)對(duì)電力的需求和運(yùn)行可靠性的需求在不斷增加。為大中小型企業(yè)提供電力的是各式的變電站。由于變電站是土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、施工

7、難度較大的工業(yè)建筑。變電站結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、施工裝備的更新、新型建材的采用、隊(duì)伍素質(zhì)的提高、施工方法的改進(jìn)以及采用集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控都會(huì)對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生影響。我選擇設(shè)計(jì)本課題，是為了從學(xué)習(xí)和掌握變電站電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的工作能力及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。同時(shí)也是對(duì)自己已學(xué)知識(shí)的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)。我國(guó)工業(yè)正在迅速的發(fā)展，對(duì)變電站的設(shè)計(jì)提出的要求也在不斷提高，這就更需要我們不斷提高知識(shí)理解應(yīng)用水平，認(rèn)真對(duì)待。變電站的設(shè)計(jì)或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和模塊集成。在這種要求下，變電站電氣主接線簡(jiǎn)單清晰、接地和保護(hù)安

8、全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢(shì)所趨。因而，變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡(jiǎn)化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊湊布置、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案。基于此，我以設(shè)計(jì)安全系數(shù)高、工業(yè)質(zhì)量好和保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的變電站為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面出發(fā)提出了新的設(shè)計(jì)思路。三、研究方案10kV箱式變電站電氣部分設(shè)計(jì)的研究主要內(nèi)容是結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，輔助資料和國(guó)家有關(guān)規(guī)程，主要完成該變電站的一次、二次部分設(shè)計(jì)，參考國(guó)內(nèi)外最新的設(shè)計(jì)方法、研究成果和新的電氣設(shè)備，對(duì)降壓變電站的電氣主接線方案，主變壓器的選擇，電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的選擇以及防

9、雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。主變壓器、各側(cè)電壓等級(jí)的電氣主接線和相關(guān)一次、二次設(shè)備、避雷裝置、繼電保護(hù)裝置進(jìn)行選擇。同時(shí)，完成變電站一次、二次部分總接線圖、10kV變電站平面布置初步設(shè)計(jì)圖和詳細(xì)設(shè)計(jì)圖。變電站是連接供電網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)非常重要的環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設(shè)計(jì)是我國(guó)企業(yè)供電建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的變電站建設(shè)中，存在土地、資金浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。改造困難、無(wú)線電干擾、工頻電磁輻射和噪聲等環(huán)保問(wèn)題以及電能質(zhì)量差已成為影響企業(yè)供電成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。這已經(jīng)違背了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以變電站需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問(wèn)題，同時(shí)還要滿足以后電網(wǎng)改造簡(jiǎn)單、資

10、源再利用的要求。日趨簡(jiǎn)化。大量高性能的新型一次設(shè)備不斷出現(xiàn)。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式向無(wú)油化、真空開(kāi)關(guān)、SF6開(kāi)關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。但是變電站的設(shè)計(jì)中仍然存在一些問(wèn)題，比如變電站的數(shù)字化水平還比較低。還有企業(yè)對(duì)電力能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，需要建立更多的變電站以提高電力系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，然而這些變電站占地面積大。而現(xiàn)在土地資源緊張，環(huán)境要求嚴(yán)格，在稠密的城區(qū)選擇變電站建筑地址相當(dāng)困難。四、進(jìn)度計(jì)劃12月29日-1月06日：按照畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)的要求查找、學(xué)習(xí)相關(guān)資料。1月7日-1月15了解10KV變電站設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，理清設(shè)計(jì)思路，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)

11、告。1月16日-1月26日：學(xué)習(xí)繪圖軟件，為繪制各種圖紙做好準(zhǔn)備；根據(jù)要求進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、短路計(jì)算、電氣設(shè)備的選型及校驗(yàn)、電氣部分工程概算等計(jì)算工作。1月27日-3月12日：掌握繪圖技巧，繪制本設(shè)計(jì)的繪制主接線圖、電氣總平面布置圖、斷面圖、接地裝置布置圖、監(jiān)控范圍圖、防雷保護(hù)范圍圖、中央信號(hào)展開(kāi)圖、主控室平面布置圖、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置配置圖等各種圖紙；完成論文初稿。3月15日-3月17日：整理完善畢業(yè)論文，并準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)本論文選題有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，文獻(xiàn)材料要收集詳實(shí)，要綜合運(yùn)用了所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，要有創(chuàng)新見(jiàn)解。 指導(dǎo)教師 :張巖 2014年 1月6日中

12、 期 報(bào) 告題目：10KV箱式變電站設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 劉志偉 學(xué)號(hào)： 12617988 一、進(jìn)展情況1、從相關(guān)論文和資料匯編中搜集相關(guān)的材料。2、對(duì)廣泛搜集而來(lái)的資料進(jìn)行整理、分析。3、對(duì)資料進(jìn)行全面的、深入的分析后進(jìn)行歸納。4、搜集、整理資料，研究設(shè)計(jì)的具體要求和方法。5、確定電氣主接線和箱式變電站箱體，選擇變壓器，進(jìn)行箱式變電站總體布置，設(shè)計(jì)箱式變電站總體結(jié)構(gòu)、確定一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出電氣主接線圖。選擇一次系統(tǒng)設(shè)備、做出二次系統(tǒng)總體方案，選擇二次系統(tǒng)設(shè)備，進(jìn)行控制回路、信號(hào)回路設(shè)計(jì)。6、理出箱式變電站的監(jiān)控內(nèi)容，根據(jù)內(nèi)容作出相應(yīng)的監(jiān)控方案。二、指導(dǎo)教師意見(jiàn)論文表明，該同學(xué)閱讀了較多的參考文

13、獻(xiàn)，對(duì)該研究領(lǐng)域較熟悉，具備了一定的文獻(xiàn)綜述能力。論文語(yǔ)言流暢，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、合理，觀點(diǎn)正確，相關(guān)分析論證有一定的參考價(jià)值論文表明，該同學(xué)對(duì)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)掌握較好，具有一定的分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。指導(dǎo)教師：張巖 2014年 2月10 日結(jié) 題 驗(yàn) 收一、完成日期12月29日-1月06日：按照畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)的要求查找、學(xué)習(xí)相關(guān)資料。1月07日-1月15日 ：10KV變電站設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，理清設(shè)計(jì)思路，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。1月16日-1月26日：學(xué)習(xí)繪圖軟件，為繪制各種圖紙做好準(zhǔn)備；根據(jù)要求進(jìn)行負(fù)荷統(tǒng)計(jì)、短路計(jì)算、電氣設(shè)備的選型及校驗(yàn)、電氣部分工程概算等計(jì)算工作。1月27日-3月12日：掌握繪圖技巧，

14、繪制本設(shè)計(jì)的繪制主接線圖、電氣總平面布置圖、斷面圖、接地裝置布置圖、監(jiān)控范圍圖、防雷保護(hù)范圍圖、中央信號(hào)展開(kāi)圖、主控室平面布置圖、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置配置圖等各種圖紙；完成論文初稿。3月15日-3月17日： 整理完成畢業(yè)論文。二、完成質(zhì)量論文從內(nèi)容到形式上都符合論文設(shè)計(jì)要求。本論文提出了對(duì)10kV箱式變電站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝和試驗(yàn)等方面的技術(shù)設(shè)計(jì)、智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì)。較好的對(duì)箱式變電站的發(fā)展應(yīng)用，箱式變電站的結(jié)構(gòu)分類(lèi)，以及箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其設(shè)備選型，二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)和箱式變電站的智能監(jiān)控系統(tǒng)的分析研究三、存在問(wèn)題在一稿的基礎(chǔ)上有較大改進(jìn)。主要的問(wèn)題多已解決。特別是一稿

15、中分層太細(xì)、缺少例證等缺點(diǎn)。語(yǔ)言上的錯(cuò)誤糾正了許多，但仍有上次指出的錯(cuò)誤沒(méi)有更正，參考文獻(xiàn)的排列也還存在一些小問(wèn)題。四、結(jié)論本文研究了10KV電力箱式變電站。對(duì)提供優(yōu)質(zhì)可靠電能的發(fā)展有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，為供電發(fā)展提供了新的依據(jù)。作者思路清晰，論述過(guò)程嚴(yán)謹(jǐn)，分析合理，結(jié)果于實(shí)際應(yīng)用性較強(qiáng)。論文寫(xiě)作規(guī)范，語(yǔ)句通順，達(dá)到了學(xué)校對(duì)學(xué)位論文的各種要求。 指導(dǎo)教師： 張巖 2014年3 月15 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ABSTRACT中文摘要摘要：箱式變電站又稱戶外成套變電站，也稱為組合式變電站即高電壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機(jī)地組合在一起，安裝在一個(gè)防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔

16、熱、全封閉、可移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，機(jī)電一體化，全封閉運(yùn)行，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(guó)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(yùn)輸、遷移、安裝方便，施工周期短、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)污染、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)電力工作者的重視。進(jìn)入20世紀(jì)90年代中期，國(guó)內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)簡(jiǎn)易箱式變電站，并得到了迅速發(fā)展。隨著中國(guó)城市現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市配電網(wǎng)的不斷更新改造，必將得到廣泛的應(yīng)用。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(lèi)，以及箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其設(shè)備選型，二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及箱式變電站的智能監(jiān)控系統(tǒng)。10kV箱式變電站的設(shè)計(jì)高

17、壓側(cè)額定電壓為10kV，低壓側(cè)額定電壓為0.4KV，主變壓器容量為1 600kVA。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)vABSTRACTTitle:Design of 10kV box-type transformer substationABSTRACT:Box-type transformer substation calls again outdoor a transformer substation, also call to do the sectional transformer substation. It is a development t

18、o 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 electric shock the equipments, because it have the combination vivid, easy to conveyance, move,

19、install convenience, start construction the period is short and circulate the expenses low, free from pollution, do not need maintenance etc. advantage, suffer the international community electric power the worker values. Enter the middle of 90's of 20 centuries. The domestic starts appearing th

20、e 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, the construction of box-type transformer substation divides into se-section, emphasizing the treatise bo

21、x-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 the system. The design high pressure side sum of box-type transformer substation settles electric voltage

22、 as 10 kV, the low-pressure side sum settles electric voltage as 0.4KVs, main transformer capacity is 1 600 KVA. The lord connects the single mother in adoption in line cent segment connects the line.KEYWORDS：box-type transformer substation construction first system second system.北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄 目錄

23、中文摘要.iABSTARCT.ii1 緒論.12. 箱式變電站的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn).42.1 箱式變電站的類(lèi)型.42.2 箱式變電站的結(jié)構(gòu).42.2.1箱式變電站與常規(guī)變電站的對(duì)比分析.52.3 箱式變電站的技術(shù)要求與設(shè)計(jì)規(guī)范.62.4本設(shè)計(jì)的主要任務(wù).73. 電氣主接線的確定.73.1 主接線的基本形式.73.1.1 主接線的比較與選擇.73.1.2高壓接線方式.103.2 變壓器.113.2.1 變壓器容量、接線組別的確定.113.2.2 變壓器的散熱處理.123.3 采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)熔斷器組合電器保護(hù)變壓器.133.4 箱式變電站總體布置.144. 10KV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型

24、.144.1 10kV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì).144.2 設(shè)備選型.154.2.1高低壓電器設(shè)備選擇的要求.164.2.2斷路器的選型.184.2.3 高壓熔斷器的選擇.194.2.4互感器的選型.204.2.5隔離開(kāi)關(guān)的選型.224.2.6 開(kāi)關(guān)柜的選型.225.10kV箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì).235.1 二次系統(tǒng)的定義及分類(lèi).235.2 二次系統(tǒng)總體方案.235.3 斷路器控制與信號(hào)回路.235.3.1概述.235.3.2 控制回路設(shè)計(jì).245.3.3 信號(hào)回路設(shè)計(jì).255.4 電氣測(cè)量與信號(hào)系統(tǒng).256.箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì).266.1 箱式變電站的監(jiān)控內(nèi)容.276.1.1 電參量

25、監(jiān)測(cè)與保護(hù).276.1.2 防凝露保護(hù).276.1.3 變壓器室溫度保護(hù).276.1.4 參數(shù)在線數(shù)字化顯示和設(shè)定.276.1.5 系統(tǒng)組網(wǎng)與集中化管理.286.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化的功能.286.3 箱式變電站的智能監(jiān)控方案.296.3.1 硬件設(shè)計(jì)及工作原理.296.3.2 軟件設(shè)計(jì).307.結(jié)論.31參考文獻(xiàn).32致謝.33北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論伴隨著改革開(kāi)放和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷深入，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)正在快速的發(fā)展，電力工業(yè)正逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列。而我國(guó)的大中小型的企業(yè)對(duì)電力的需求和運(yùn)行可靠性的需求在不斷增加。為大中小型企業(yè)提供電力的是各式的變電站。由于變電站是土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、

26、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、施工難度較大的工業(yè)建筑。變電站結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、施工裝備的更新、新型建材的采用、隊(duì)伍素質(zhì)的提高、施工方法的改進(jìn)以及采用集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控都會(huì)對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生影響。我選擇設(shè)計(jì)本課題，是為了從學(xué)習(xí)和掌握變電站電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的工作能力及實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能。同時(shí)也是對(duì)自己已學(xué)知識(shí)的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)。我國(guó)工業(yè)正在迅速的發(fā)展，對(duì)變電站的設(shè)計(jì)提出的要求也在不斷提高，這就更需要我們不斷提高知識(shí)理解應(yīng)用水平，認(rèn)真對(duì)待。降壓變電站是連接供電網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)非常重要的環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設(shè)計(jì)是我國(guó)企業(yè)供電建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。在目前的變電站建設(shè)中，存在土地、資金浪

27、費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。改造困難、無(wú)線電干擾、工頻電磁輻射和噪聲等環(huán)保問(wèn)題以及電能質(zhì)量差已成為影響企業(yè)供電成本和運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。這已經(jīng)違背了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以變電站需要采用節(jié)約資源的設(shè)計(jì)方案,要克服通信干擾和噪聲、既要保證電能質(zhì)量和用電安全等問(wèn)題，同時(shí)還要滿足以后電網(wǎng)改造簡(jiǎn)單、資源再利用的要求。變電站的設(shè)計(jì)或改造需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和模塊集成。在這種要求下，變電站電氣主接線簡(jiǎn)單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢(shì)所趨。因而，變電站應(yīng)從電力系統(tǒng)整體出發(fā),力求電氣主接線簡(jiǎn)化,配置與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的保護(hù)系統(tǒng)，采用緊

28、湊布置、安全環(huán)保的設(shè)計(jì)方案?；诖?，我以設(shè)計(jì)安全系數(shù)高、工業(yè)質(zhì)量好和保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的變電站為目的，從電源設(shè)置、主接線形式確定、設(shè)備選擇和配電裝置布置等方面出發(fā)提出了新的設(shè)計(jì)思路。在國(guó)內(nèi)隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線日趨簡(jiǎn)化。大量高性能的新型一次設(shè)備不斷出現(xiàn)。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式向無(wú)油化、真空開(kāi)關(guān)、SF6開(kāi)關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展3。但是變電站的設(shè)計(jì)中仍然存在一些問(wèn)題，比如變電站的數(shù)字化水平還比較低。還有企業(yè)對(duì)電力能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，需要建立更多的變電站以提高電力系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，然而這些變電站占地面積

29、大。而現(xiàn)在土地資源緊張，環(huán)境要求嚴(yán)格，在稠密的城區(qū)選擇變電站選址相當(dāng)困難。此外計(jì)算機(jī)的滲透已經(jīng)達(dá)到每一個(gè)角落，企業(yè)供電系統(tǒng)也不可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外，還是從管理方、運(yùn)行方及設(shè)計(jì)單位對(duì)于變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化均取得了共識(shí)。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化也采用了新的技術(shù)全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5。我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的越來(lái)越成熟。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以其簡(jiǎn)單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)逐步為國(guó)內(nèi)用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項(xiàng)目中獲得成功的應(yīng)用。

30、在國(guó)外近年來(lái)一些國(guó)家的能源不是很豐富，進(jìn)而導(dǎo)致電力資源不是充足。為了滿足國(guó)內(nèi)的需求，減少在網(wǎng)路中的損耗，這些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了完善的變電站設(shè)計(jì)理論，如變電站電壓無(wú)功控制理論和基于模糊控制理論的變電站電壓無(wú)功綜合控制等理論。發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)新的變電站設(shè)計(jì)理論改善和優(yōu)化變電站結(jié)構(gòu)，降低變電站的功率損耗，使變電站運(yùn)行更加節(jié)約集約高效。設(shè)備方面實(shí)現(xiàn)了測(cè)控設(shè)備還和一次設(shè)備完全融合，即實(shí)現(xiàn)所謂的智能一次設(shè)備，每個(gè)對(duì)象均含有保護(hù)、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫(kù)。戶外插接式智能型組合電器PASS（Plug and Switch System），已經(jīng)開(kāi)始采用。目前，我國(guó)變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的越來(lái)越成

31、熟。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)以其簡(jiǎn)單可靠、可擴(kuò)展性強(qiáng)、兼容性好等特點(diǎn)逐步為國(guó)內(nèi)用戶所接受，并在一些大型變電站監(jiān)控項(xiàng)目中獲得成功的應(yīng)用。大量高性能的新型一次設(shè)備不斷出現(xiàn)。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式向無(wú)油化、真空開(kāi)關(guān)、SF6開(kāi)關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。但是變電站的設(shè)計(jì)中仍然存在一些問(wèn)題，比如變電站的數(shù)字化水平還比較低。還有企業(yè)對(duì)電力能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，需要建立更多的變電站以提高電力系統(tǒng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，因此通過(guò)合理的電氣主接線設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備合理選擇、整體布局的緊湊以及綜合自動(dòng)化技術(shù)涉及和應(yīng)用，合理地將通信設(shè)施并入主控室，達(dá)到簡(jiǎn)單高效地監(jiān)控和控制的目的，簡(jiǎn)化變

32、電站內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電站占地面積，優(yōu)化變電站設(shè)計(jì)，降低投資的目的。在最后對(duì)所有的電氣設(shè)備，電氣主接線，電氣的二次接線，電氣設(shè)備保護(hù)裝置等進(jìn)行優(yōu)化使整個(gè)設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地對(duì)用戶供電的目的。10kV降壓變電站電氣部分設(shè)計(jì)的研究主要內(nèi)容是結(jié)合相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)，輔助資料和國(guó)家有關(guān)規(guī)程，主要完成該變電站的一次、二次部分設(shè)計(jì)，參考國(guó)內(nèi)外最新的設(shè)計(jì)方法、研究成果和新的電氣設(shè)備，對(duì)降壓變電站的電氣主接線方案，主變壓器的選擇，電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的選擇以及防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。主變壓器、各側(cè)電壓等級(jí)的電氣主接線和相關(guān)一次、二次設(shè)備、避雷裝置、繼電保護(hù)裝置進(jìn)行選擇。同時(shí)，完成變電站一次

33、、二次部分總接線圖、10kV變電站平面布置初步設(shè)計(jì)圖和詳細(xì)設(shè)計(jì)圖。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的原始數(shù)據(jù)，以相關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程為標(biāo)準(zhǔn)，參考相關(guān)專業(yè)書(shū)籍，結(jié)合具體學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，準(zhǔn)確的知識(shí)資料，通過(guò)嚴(yán)密的全面的分析，對(duì)變電站的主要電氣設(shè)備、電氣主接線、保護(hù)裝置及接地網(wǎng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們應(yīng)該注意緊密結(jié)合變電站的生產(chǎn)實(shí)際與其它電力系統(tǒng)課程相關(guān)資料之間的聯(lián)系。通過(guò)合理的電氣主接線設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備合理選擇、整體布局的緊湊以及綜合自動(dòng)化技術(shù)涉及和應(yīng)用，合理地將通信設(shè)施并入主控室，達(dá)到簡(jiǎn)單高效地監(jiān)控和控制的目的，簡(jiǎn)化變電站內(nèi)附屬設(shè)備，從而達(dá)到減少變電站占地面積，優(yōu)化變電站設(shè)計(jì)，降低投資的目的。在最后對(duì)所

34、有的電氣設(shè)備，電氣主接線，電氣的二次接線，電氣設(shè)備保護(hù)裝置等進(jìn)行優(yōu)化使整個(gè)設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地對(duì)用戶供電的目的。了解并掌握10kV降壓變電站的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀特點(diǎn)和發(fā)展前景，查閱資料，結(jié)合電力系統(tǒng)方向所學(xué)專業(yè)課程以及他人的設(shè)計(jì)、研究成果， 掌握變電站設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法，并歸納、創(chuàng)新出自己的研究方案。根據(jù)各地不同情況，在借鑒已建10kV降壓變電站設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)10kV降壓變電站所址的選擇、電氣主接線、二次接線的設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備的平面布置、電氣設(shè)備選型、防火、防雷、接地、防電磁輻射、防噪聲等方面提出一系列設(shè)計(jì)思路。主變?nèi)萘亢托吞?hào)的選擇是根據(jù)負(fù)荷發(fā)展的要求。包括主變壓器型號(hào)的選擇，冷

35、卻方式，有無(wú)勵(lì)磁，有載還是無(wú)載調(diào)壓方式。根據(jù)以上研究思路，本論文共分為七章。第一章簡(jiǎn)要介紹選題背景、選題目的和意義、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、論文的研究思路和方法。第二章分析了箱式變電站的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)。第三章研究了10kV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第四章研究了10KV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型。第五章研究了10kV箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第六章研究了箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì)。第七章對(duì)全文做了總結(jié)，并提出了本論文有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。2 箱式變電站的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn) 2.1 箱式變電站的類(lèi)型箱式變電站有美式箱式變電站和歐式箱式變電站。美式預(yù)裝式變電站在我國(guó)叫做“預(yù)裝式變電站”或“美式

36、箱變 ”，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(kāi)關(guān)、熔斷器及高低連線置于一個(gè)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(duì)地的絕緣介質(zhì)。同時(shí)，安裝有齊全的運(yùn)行檢視儀器儀表，如壓力計(jì)，壓力釋放閥，油位計(jì)，油溫表等。歐式預(yù)裝式變電站以前在我國(guó)習(xí)慣稱為“組合式變電站”，它是將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個(gè)不同的隔室內(nèi)，通過(guò)電纜或母線來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣連接。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(kāi)關(guān)、熔斷器共用一個(gè)油箱；（2）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器分別裝在上下兩個(gè)不同的油箱內(nèi)；（3）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器分別裝在左右

37、兩個(gè)不同的油箱內(nèi)。考慮到開(kāi)關(guān)操作和熔斷器的動(dòng)作造成的游離碳會(huì)影響整個(gè)箱變的壽命。（3）型由于采用普通油和難燃油做為絕燃介質(zhì)，使之既可用于戶外，又可用于戶內(nèi)，適用于住宅小區(qū)、工礦企業(yè)及各種公共場(chǎng)所，如機(jī)場(chǎng)、車(chē)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(gè)主要部分：高壓開(kāi)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(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器和低壓配電裝置三部分各為一室，即由高壓室、變壓器室和低壓室三個(gè)隔室組成，可按“目字型”或“品字型”布置，如圖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

38、”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(tái)變壓器時(shí)，“品字型”布置較為有利。圖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2.2.1 箱式變電站與常規(guī)變電站的對(duì)比分析目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的箱變的電壓等級(jí)：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(shí)可從幾百KVA上萬(wàn)KVA、當(dāng)額定電壓比為 10、6/0.4 kV 時(shí)可從幾十KVA幾千KVA。箱式變電站（在IEC及歐洲稱為高壓K/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，

39、占地為1/20，工期為1/7，投資為1/2。在國(guó)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(guó)為90%。在我國(guó)應(yīng)用為10%，是一種新型的裝備。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(guó)應(yīng)用僅10%左右，而國(guó)外已達(dá)到的70-90%，所以預(yù)裝式變電站其社會(huì)效益顯著，適用范圍更廣。箱式變電站與常規(guī)變電站性能比較見(jiàn)表1。表1 箱式變電站與常規(guī)變電站性能對(duì)比表序號(hào)對(duì)比項(xiàng)目常規(guī)變電站組合式（箱變）變電站 1設(shè)計(jì)工作需要土建、電氣二方面設(shè)計(jì)、工作量較大土建工作僅一個(gè)安裝基礎(chǔ)，箱變本身有典型設(shè)計(jì)，只須根據(jù)用戶要求，作一些調(diào)整，設(shè)計(jì)工作也大為減少。 2基建時(shí)間6個(gè)月以上預(yù)先基礎(chǔ)做好以后，只需4-6

40、小時(shí)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(diǎn)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(zhǎng)，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，提高了供電質(zhì)量。 5生產(chǎn)方式土建施工后，現(xiàn)場(chǎng)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(fèi)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。2.3 箱式變電站的技術(shù)要求與設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高壓/低壓預(yù)裝式變電站（GB/T12467-1998），以

41、及適合的工藝流程。2.4 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)（1）10KV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2） 箱式變電站主接線設(shè)計(jì)與一次設(shè)備選型（3）二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)（4）箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì)3 電氣主接線的確定3.1 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(wú)母線的接線形式兩大類(lèi)。概況地說(shuō)，對(duì)主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面 安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿足這一點(diǎn)，必須按照國(guó)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(duì)不同負(fù)荷的不中斷供電，且保護(hù)裝置

42、在正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)誤動(dòng)、發(fā)生事故時(shí)不會(huì)拒動(dòng)，能盡可能的縮小停電范圍。為了滿足可靠性要求，主接線應(yīng)力求線路簡(jiǎn)單清晰。靈活是用最少的切換，能適應(yīng)不同的運(yùn)行方式，適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使發(fā)生故障時(shí)停電時(shí)間最短，影響范圍最小。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(jì)投資最少。因此，主接線的設(shè)計(jì)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(gè)方面綜合考慮。3.1.1 主接線的比較與選擇單母線接線是一種原始、最簡(jiǎn)單的接線，所有電源及出線均接在同一母線上，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明顯，采用設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便，便于擴(kuò)建，造價(jià)低。缺點(diǎn)是供電可靠性低。母線及母線隔離開(kāi)關(guān)等任一個(gè)元件發(fā)生故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)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(wú)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。接線方式如圖2。 圖2 單母線接線a）一路電源進(jìn)線 b）兩路電源接線 在主接線中，