10kv箱式變電站設(shè)計(工廠供電的畢業(yè)設(shè)計)

1、10kV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60年代至70年代歐美等西方發(fā)達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、免維護等優(yōu)點，受到世界各國電力工作者的重視。進入20世紀90年代中期，國內(nèi)開始出現(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)計及其設(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)。10kV箱式變電站的設(shè)計高壓側(cè)額定電壓為10kV，低壓側(cè)額定電壓為0.4KV，主

2、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)Design of 10kV box-type transformer substationMajor of Agricultural Electrification and Automation in Information and Engineering Technology College of Sichuan Agricultural UniversityStudent: wang yuanxiang Advisor: liu mingdanABSTRACT： Box-type tran

3、sformer substation calls again outdoor a transformer 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 ele

4、ctric shock of new change to give or get an electric shock the equipments, because it have the combination vivid, easy to conveyance, move, install convenience, start construction the period is short and circulate the expenses low, free from pollution, do not need maintenance etc. advantage, suffer

5、the international community electric 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-t

6、ype transformer substation applied, 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

7、 substation supervises and control the system. The design high pressure side sum of box-type transformer substation settles electric voltage 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

8、 in line cent segment connects the line.Keywords：box-type transformer substation construction first system second system.前言1.1 供配電技術(shù)的發(fā)展隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接進入負荷中心，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、安全、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。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

9、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)供電。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 ”，區(qū)別歐式預(yù)裝式變電站。它將變壓器器身、高壓負荷開關(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

10、，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）變壓器和負荷開關(guān)、熔斷器共用一個油箱；（2）變壓器和負荷開關(guān)、熔斷器分別裝在上下兩個不同的油箱內(nèi)；（3）變壓器和負荷開關(guān)、熔斷器分別裝在左右兩個不同的油箱內(nèi)?？紤]到開關(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。（3）型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)、工礦企業(yè)及各種公共場所，如機場、

11、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，特別是當變壓器室排布多臺變壓器時，“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1.2.3 箱式變電

12、站與常規(guī)變電站的對比分析目前，國內(nèi)生產(chǎn)的箱變的電壓等級：高壓側(cè)為 3 35kV、低壓側(cè)為 0.4 10kV 。變壓器的容量：當額定電壓比為35/10 、6 、0.4 kV 時可從幾百kVA上萬kVA、當額定電壓比為 10、6/0.4 kV 時可從幾十kVA幾千kVA。箱式變電站（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%，是一種方興未艾的裝備。預(yù)裝式變電站是輸變電設(shè)備發(fā)展方向，由前所述，我國應(yīng)用

13、僅10%左右，而國外已達到的70-90%，所以預(yù)裝式變電站其社會效益顯著，適用范圍更廣。箱式變電站與常規(guī)變電站性能比較見表1。表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安裝地點和負荷中心距離不能十分接近負荷中心，供電線路半徑較長，電壓降落及電能損失較高。 能貼近負荷中

14、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)范設(shè)計嚴格按照國家標準高壓/低壓預(yù)裝式變電站（GB/T12467-1998），以及適合的工藝流程。1.4 本設(shè)計的主要任務(wù)（1）10KV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)計與一次設(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10kV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)

15、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。概況地說，對主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟四個方面安全包括設(shè)備安全及人身安全。要滿足這一點，必須按照國家標準和規(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系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技術(shù)措施?？煽烤褪侵鹘泳€應(yīng)滿足對不同負荷的不中斷供電，且保護裝置在正常運行時不誤動、發(fā)生事故時不拒動，能盡可能的縮小停電范圍。為了滿足可靠性要求，主接線應(yīng)力求簡單清晰。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

16、能靈活、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。經(jīng)濟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。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。2.1.2 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，便于擴建，造價低。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。

17、接線方式如圖2。 圖2 單母線接線a）一路電源進線 b）兩路電源接線 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。母線分段后可進行分段檢修，對于重要用戶，可以從不同段引出兩個回路，當一段母線發(fā)生故障時，由于分段斷路器在繼電保護作用下自動將故障段

18、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。接線方式如圖3。 圖3 單母線分段接線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

19、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建。 但雙母線也有如下的缺點：造價高；當母線發(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。接線方式如圖4所示。圖4 雙母線接線當進線回路數(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

20、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10kV母線選用單母線接線方式，0.4kV采用單母線分段接線。2.1.4 高壓接線方式 高壓側(cè)，采用負荷開關(guān)+限流熔斷器作為就壓器的主保護，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熔斷器串聯(lián)進行分段范圍保護。限流熔斷器一相熔斷時必須能聯(lián)動跳開三相負荷開關(guān)，不發(fā)生缺相運行。線路側(cè)負荷開關(guān)必須配有直流電源電動操作機構(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

21、進的產(chǎn)品：SF6負荷開關(guān)、壓氣式負荷開關(guān)、真空負荷開關(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)纜進出間隔和一個變壓器回路間隔。其中，負荷開關(guān)QLA和QLB在隔離故障線段時，能及時恢復(fù)回路的連續(xù)供電；同負荷開關(guān)QLC相連的熔斷器在中壓/低壓變器發(fā)生內(nèi)部故障時起保護作用；QLC對溶斷器和變壓器還起隔離和接地作用。2.2 變壓器2.2.1 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10KV降至380V/220V變壓器容量一般為1601 600KVA，最常用的容量為315630KVA。其器身為三相三柱或三相五柱結(jié)構(gòu)、Dyn11或Yyn0聯(lián)結(jié)，熔斷器連接在“”外部。三相五柱式Dy

22、n11變壓器的優(yōu)點是帶三相不對稱負荷能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。對于Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器來說，其3n次（n為整數(shù)）諧波勵磁電流在其三角形結(jié)構(gòu)的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，不注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這較之一次繞組接成星型接線的Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器更利于抑制高次諧波電流；Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的小得多，從而更有利于低壓單相接地短路故障的保護和切除；當接用單相不平負荷時，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求中性線電流不超過二次繞組額定電流的25%，因而嚴重影響了接用單相負荷的容量，影響設(shè)備能力的發(fā)揮。因此國家規(guī)定在T

23、T和TN系統(tǒng)中，推廣Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。但是Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器一次繞組的絕緣要求稍低于Dyn11，從而制造成本稍低于Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器。變壓器聯(lián)結(jié)方式如圖5。圖5 變壓器的Yyn0聯(lián)結(jié)和Dyn11聯(lián)結(jié)綜合考慮10kV箱式變電站變壓器的容量確定為1600kVA，因為三相五拄Dyn11連接變壓器帶三相不對稱負載能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質(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Dyn11，阻抗電壓為 =7.0%，采用油浸式變壓器。由于三相五拄Dyn11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

24、/2，會使負載欠壓運行。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，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Dyn11，接在10kV母線上將10kV電壓降低為0.2kV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)。10kV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，裝有自動強迫排氣

25、通風(fēng)裝置(軸流風(fēng)機或幅面風(fēng)機)。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，靠自然通風(fēng)來散熱。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罩。室內(nèi)溫度不正常的情況下采用機械強迫通風(fēng)，以變壓器油溫不超過95作為動作整定值。2.3.3 采用負荷開關(guān)熔斷器組合電器保護變壓器負荷開關(guān)是用來開、合負載電流的開關(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。負荷開關(guān)可以單獨使用在遠離電源中心、且容量較小的終端變電站，用于投切無功補償回路、并聯(lián)電抗器及電動機等。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護方便，仍然具有發(fā)展前途。熔斷體是熔

26、斷器的主要元件，當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6所示 1 a 2 時間 0 b 燃弧時間 圖6 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截止電流；動作時間負荷開關(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，達到有效熄滅電弧，用于在強力冷卻熄弧過程中建立起高于工作電壓的電弧電壓，因而具有很強限流能力。由曲線可見到，短路開始后電流上升，熔體發(fā)熱，溫度上升，電流升到a點，熔體熔化，由于熔斷器的限

27、流作用，電流上升停止，開始沿ab線段下降，在b點電流下降到零，此時完成熄弧。這種熔斷器的整個動作過程發(fā)生在密封的瓷管中，在熄滅電弧時，巨大氣流不會沖出管外。負荷開關(guān)與熔斷器配合使用于箱變可替代斷路器，作為變壓器的保護開關(guān)設(shè)備。當變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，為使油箱不爆炸，故障切除時間必須限在20ms內(nèi)。采用斷路器保護的話，斷路器最快全開斷時間(繼電保護動作時間+斷路器固有動作時間+燃弧時間)一般需要23個周波(40ms60ms)左右，而限流熔斷器則可保證在10ms以內(nèi)切除故障。由于同電壓等級負荷開關(guān)的價格大約是斷路器的價格的1/41/5，而負荷開關(guān)+熔斷器的價格僅僅是斷路器的價格的1/3，因此采用負荷

28、開關(guān)+熔斷器有較大經(jīng)濟性。由于斷路器是用于開斷短路故障電流、大負荷電流、容性電流等通用的開關(guān)設(shè)備，因此體積大、笨重，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜。相比之下負荷開關(guān)體積小，簡單易開發(fā)。2.4 箱式變電站總體布置 10kV箱式變電站高壓室額定電壓10kV ，低壓室額定電壓0.4kV。主變壓器額定容量為1600kVA，接在10kV母線上。采用電纜或架空進、出線。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上具有防壓、防雨和防小動物等措施及占地面積小、操作方便，安全可靠、可以移動等特點。箱式變電站主要包括4部分，分別為框架、高壓室、低壓室、 變壓器室。 （1）框架：基本結(jié)構(gòu)是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成，外股、門和頂蓋用新材料色彩鋼板制作。（2）高壓室：

29、裝備真空斷路器。包括三工位負荷開關(guān)、熔斷器、互感器、避雷器等。（3）低壓室：裝備全國統(tǒng)一設(shè)計的GGD型固定式低壓配電屏、包括主開關(guān)柜、計量柜、多路出線柜、耦合電容器。（4）變壓器室：配備1600kVA油浸式變壓器。室頂裝有溫度監(jiān)控儀啟動的軸流風(fēng)扇。箱式變電站總體布置圖見附錄圖。10KV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計與設(shè)備選型3.1 10kV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計10kV母線采用單母線接線，0.4kV側(cè)母線采用單母線分段接線。箱體采用了雙層密封，雙層鐵板間充入高強度聚胺脂，具有隔溫、防潮等特點。外層采用不銹鋼體，底盤鋼架采用金屬噴鋅技術(shù),有良好的防腐性能。內(nèi)層采用鋁合金扣板箱體內(nèi)安裝空調(diào)及除濕裝置，從而

30、是設(shè)備運行不受自然環(huán)境及外界污染的影響?？杀ＷC設(shè)備在-40+40之間運行。 內(nèi)部一次系統(tǒng)采用單元真空開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。開關(guān)柜內(nèi)設(shè)有上下隔離刀閘，ZN23-10型真空斷路器，選用干式高精度的電流互感器和電壓互感器，電容器采用高質(zhì)量并聯(lián)電容器，并裝有放電PT，站變選用SC9型干式站變，站內(nèi)裝有多組氧化鋅避雷器。一次系統(tǒng)連接采用封閉母線結(jié)構(gòu)，在每個單元柜裝有"五防鎖"，保證了人身與設(shè)備的安全。電氣主接線圖如附錄圖所示。3.2 設(shè)備選型電器設(shè)備選擇的一般條件如下：（1）按正常條件選擇電器設(shè)備按正常條件選擇，就要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電器裝置所處的位置特征；電器要求

31、是指電器裝置對設(shè)備的電壓、電流、頻率（一般為50HZ）等方面的要求；對一些斷路電器如開關(guān)、熔斷器等，還應(yīng)考慮起斷流能力。1）考慮所選設(shè)備的工作環(huán)境。如戶內(nèi)、戶外、防腐、防暴、防塵、放火等要求，以及沿?；驖駸岬赜虻奶攸c。2）所選設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于安裝地點電網(wǎng)電壓 即 （1）一般電器設(shè)備的電壓設(shè)計值滿足 1.1 應(yīng)而可在應(yīng)1.1下安全工作。3）電器的額定電流是指 在額定周圍環(huán)境溫度0下，電器的長期允許電流應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)的工作電流，即 （2） 由式可以推算，當電器的環(huán)境溫度高于40（但不高于60）時，環(huán)境溫度每升高1，應(yīng)減少允許電流1.8%；當使用環(huán)境低于 40時，

32、每降低1，允許電流增加0.5%。 （2）按短路條件校驗1）動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定（電動力穩(wěn)定）是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機械效力的能力。滿足穩(wěn)定的條件 （3）或 （4）式中 、設(shè)備安裝地點短路沖擊電流的峰值及其有效值（kA）、設(shè)備允許通過電流的峰值及其有效值（kA）對于下列情況可不校驗動穩(wěn)定或熱穩(wěn)定。a 用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故不校驗熱穩(wěn)定。b電壓互感器及其所在回路的裸導(dǎo)體和電器可不校驗動、熱穩(wěn)定，因為短路電流很小。c電纜一般均有足夠的機械強度，可不校驗動穩(wěn)定。 2）熱穩(wěn)定校驗短路電流通過時，電器各部件溫度不應(yīng)超過短時發(fā)熱最高允許值，即 t （5） 式中 設(shè)備安裝地點穩(wěn)態(tài)三相

33、短路電流；短路電流假想時間； t秒內(nèi)允許通過的短路電流值或稱t秒熱穩(wěn)定電流（kA）；t廠家給出的熱穩(wěn)定計算時間，一般為4s、5s、1s等。3.2.1 高低壓電器設(shè)備選擇的要求（1）高壓一次設(shè)備的選型 高壓一次設(shè)備的選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時設(shè)備應(yīng)安全可靠的運行，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。高壓電器的選擇和校驗可按表3所列各項條件進行。現(xiàn)僅對選擇的特殊條件或簡要步驟予以介紹。表3高壓電器選擇與校驗條件項目設(shè)備 額定電壓額定電流開斷電流動穩(wěn)定熱穩(wěn)定高壓斷路器 隔離開關(guān) 負荷開關(guān)高壓熔斷器或（2）低壓一次設(shè)備選型 低壓一次設(shè)備的選擇，與高壓一次設(shè)備的選擇一樣，必

34、須考慮安裝地點并滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求；同時設(shè)備工作安全可靠，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。低壓一次設(shè)備的選擇校驗項目如表4所列。表4 低壓一次設(shè)備的選擇校驗項目設(shè)備名稱 電壓（V）電流（A）斷流能力 （kA）短流電流校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度低壓熔斷器低壓刀開關(guān)低壓負荷開關(guān)低壓斷路器3.2.2 斷路器的選型斷路器型式的選擇應(yīng)綜合考慮安裝地點環(huán)境的條件、使用的技術(shù)條件和安裝調(diào)試與維護護方便等因素。先對幾種內(nèi)型短路器的技術(shù)性能和運行維護方面的特點簡要介紹如下。 少油短路器開斷電流大，對35以下可采用加并聯(lián)以提高額定電流；10kV以上為積木結(jié)構(gòu)。該斷路器全開斷時間短。增加壓油活塞裝置加

35、強機械油吹后，可開斷空載長線。少油斷路器使用較早，運行經(jīng)驗豐富，易于維護，噪聲低，油量少；它易劣化，需要一套油處理裝置。 六氟化硫（SF6）斷路器的額定電流和開斷能力都可以作得很大；開斷性能好，可適用于各種工況開斷；SF6氣體滅弧、絕緣性能好，所以斷開電壓做得較高；斷開開距小。運行噪聲低，維護工作量小，檢修間隔期長，運行穩(wěn)定、安全可靠、壽命較長；斷路器價格較高。 真空斷路器連續(xù)多次操作，且開斷性能好，滅弧迅速、動作時間短；運行維護簡單，滅弧室不需要檢修；噪聲低，無火災(zāi)爆炸危險；價格較昂貴。 綜合考慮10kV箱式變電站10kV側(cè)選用ZN23-10型真空斷路器，0.4kV側(cè)采用ZN28-04技術(shù)參

36、數(shù)如表5所示。表5 ZN23-35型真空斷路器的技術(shù)參數(shù)類別型號額定電壓kV額定電流A斷流容量kA動穩(wěn)定電流峰值kV熱穩(wěn)定電流kA固有分閘時間合閘時間陪用操動機構(gòu)開斷電流kA真空ZN23-1010630 6325（4s）0.06s0.075sCT1225真空ZN28-040.42002020（4s）0.06s0.1s203.2.3 高壓熔斷器的選擇 熔斷器額定電流的選擇，除了根據(jù)環(huán)境條件確定采用戶內(nèi)或戶外、根據(jù)用于保護電力線路和電氣設(shè)備還是保護互感器確定采用RN1（及其改進型RN3、RN5、RN6）或RN2等項目外，還包括熔管的額定電流和熔體的額定電流選擇。（1）熔管額定電流 為了保證熔斷器殼

37、不致過熱毀壞，要求熔斷器熔管的額定電流 不小于熔體的額定電流即： （6）（2）熔體的額定電流 =k （7）式中Imax熔斷器所在電路最大工作電流；k可靠系數(shù)。為防止熔體誤動作而考慮留有一定裕度。對于變壓器回路k的取值，在不計電動機自起動時k=1.11.3，記入自起動時k=1.52.0；對于電力電容器回路，一臺電容器時k=1.52.0，一組電容器時k=1.31.8。（3）熔斷器開斷電流校驗 （或） （8） 對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時用沖擊電流的有效值Ish進行校驗；對于有限流作用的熔斷器，在電流過最大值之前已截斷，故不計非周期分量的影響，而取I（Ik）進行校驗。高壓熔斷器選用RW5-10/

38、25如表6所示。表6高壓熔斷器技術(shù)參數(shù)型號額定電壓額定電流溶絲額定電流額定開斷電流斷路容量上限下限RW5-10/251025A40A6.3kA200MVA15MVA3.2.4 互感器的選型（1）電流互感器的選型的要求 在選擇互感器時，應(yīng)根據(jù)安裝地點（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式）（如穿墻式、支持式裝入式等）選擇其形式。選用母線型時應(yīng)注意校核窗口尺寸。 1）繞組的額定電壓； 2）一次繞組的額定電流； 3）準確度等級。為了保證測量儀表的準確度，互感器的準確度不低于所測量儀表的準確級。例如：裝于重要回路（如發(fā)電機、調(diào)相機、變壓器、廠用饋線、出線等）中的電能表和計費的電能表一般采用0.51級表，相應(yīng)的戶感

39、器的準確級不低于0.5級；對測量精確度要求較高的大容量發(fā)電機、變壓器、系統(tǒng)干線和500kV級宜用0.2級；供運行檢測、估算電能的電能表和控制盤上的儀表一般皆用11.5級的，相應(yīng)的電流互感器可用3級的。 a.按準確度等級允許的額定容量，限定二次繞組接入的總負荷Z2；b.動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗。高壓電流互感器選用LA-10其技術(shù)數(shù)據(jù)如表7所示，低壓電流互感器選用LMZJ1-0.5其技術(shù)數(shù)據(jù)如表8所示。表7高壓電流互感器型號型號額定電流比級次組合二次負荷1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級（C）D級LA-10200/50.5/3，1/30.81.21 75 135表8 低壓電流互感器型號額定一次

40、電流（A）一次安匝額定二次負荷（） 0.5級1級 3級LMZJ1-0.5400 400 0.4 0.6 （2）電壓互感器的選型要求電壓互感器的種類和形式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點和使用條件進行選擇，例如：在635kV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油漬式或澆注式；110220kV配電裝置通常采用串級式電磁式電壓互感器；當容量和準確級滿足要求時，也可采用電容式電壓互感器。 電壓互感器選擇的主要項目是： 1）額定電壓應(yīng)于安裝處電網(wǎng)的額定電壓相一致； 2）類型 戶內(nèi)型 、戶外型； 3）容量和準確度等級的選擇：首先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負荷均勻分布在各相上，然后計算各相負荷大小，按照

41、所接儀表的準確級和容量選擇互感器的準確級和額定容量。電壓互感器選用JDJJ-35其技術(shù)參數(shù)如表9所示。表9電壓互感器技術(shù)參數(shù)型號額定電壓（kv）副繞組1額定容量（VA）最大容量（VA）原繞組副繞組輔助繞組0.20.513JDJJ-1010/0.03/0.03/315025060012003.2.5 隔離開關(guān)的選型 隔離開關(guān)高壓側(cè)選用GW14-10/200，低壓側(cè)選用GN19-04C/20其技術(shù)數(shù)據(jù)如表10所示。型號額定電壓（kA）額定電流（A）極限通過電流峰值 （kA）熱穩(wěn)定電流s4 5sGN19-04C/20 0.4 200 50 12.5 GW14-10/200 10200 40 31.5

42、表10 高低壓隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)3.2.6 開關(guān)柜的選型制造廠生產(chǎn)各種不同電路的開關(guān)柜、配電屏或標準元件，品種很多。 設(shè)計時可按照主接線選擇相應(yīng)電路的柜、屏或元件，組成一套配電裝置。高壓開關(guān)柜和低壓配電屏的選擇，應(yīng)滿足變配電所一次電路圖的各要求并經(jīng)幾個方案的技術(shù)經(jīng)濟比較后，優(yōu)選出柜、屏的型式及其一次線路方案編號，同時確定其中所有一、二次設(shè)備的型號和規(guī)格。向開關(guān)電器廠訂購高壓開關(guān)柜時應(yīng)向廠家提供一、二次電路的圖紙及有關(guān)技術(shù)資料。10kV開關(guān)柜選用XGN6-10-101型。10kV箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計4.1 二次系統(tǒng)的定義及分類 箱式變電站的設(shè)備通?？煞譃橐淮卧O(shè)備和二次設(shè)備兩大類。主接線所連接的都

43、是一次設(shè)備，而二次設(shè)備是指測量表計、控制及信號設(shè)備、繼電保護設(shè)備、自動裝置和運動裝置等。根據(jù)測量、控制、保護和信號顯示的要求，表示二次設(shè)備相互連接關(guān)系的電路，稱為二次接線或二次回路。 按二次接線電源性質(zhì)分，有交流回路，按二次接線的用途來分，有操作電源回路、測量表計回路、斷路器控制和信號回路、中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路等。電氣測量儀表及測量回路。4.2 二次系統(tǒng)總體方案 （1）開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護,計量,信號與控制回路設(shè)計不變,值班室的繼電保護屏與中央信號系統(tǒng)(信號屏、計量屏與控制屏)保持原設(shè)計不變,再設(shè)計一套重復(fù)的計量、信號與控制回路進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。 （2）開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護

44、,計量,信號與控制回路設(shè)計不變,值班室的中央信號系統(tǒng)（信號屏、計量屏與控制量）取消,集中保護的繼電保護屏應(yīng)保留,再將計量,信號與控制回路進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。 （3）開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護,計量,信號與控制回路設(shè)計不變,值班室的中央信號系統(tǒng)（信號屏,計量屏與控制屏）只包括電源進線與母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜,所有出線開關(guān)柜均不進入中央信號系統(tǒng)。電源進線,母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜及所有出線開關(guān)柜的中央信號系統(tǒng)(信號、計量與控制)全部進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。4.3 斷路器控制與信號回路4.3.1概述斷路器控制按控制地點可分為集中控制與就地控制。所謂集中控制就是集中在控制室內(nèi)進行控制；就地控制就是在斷路器安裝地點進行控

45、制。在控制室內(nèi)對配電裝置中的斷路器進行控制稱為距離控制。這種控制主要由控制開關(guān)、控制電纜和操作機構(gòu)等組成。 斷路器控制回路的基本要求有：（1）能進行手動跳閘、合閘，也能完成自動跳閘，斷路器跳閘（合閘）過程完成后，能自動切斷跳閘（合閘）線圈回路電流，防止線圈長時間通電而燒毀；（2）有防止斷路器連續(xù)多次跳閘或合閘操作的位置信號；（3）有反映斷路器完成跳閘或合閘的防跳回路；（4）有斷路器自動跳閘或合閘的位置信號；（5）有控制回路完好性監(jiān)視信號；（6）在滿足要求的前提下，力求簡單可靠。中央控制信號裝置按形式分有燈光信號和音響信號。燈光信號表明不正常工作狀態(tài)的性質(zhì)地點，而音響信號在于引起運行人員的注意。

46、燈光信號通過裝設(shè)在個控制屏上的信號燈光和光字牌，表明各種電氣設(shè)備的情況，音響信號則通過蜂鳴器和警鈴的聲響來實現(xiàn)，設(shè)置在控制室內(nèi)。由全所共用的音響信號，稱為中央音響信號裝置。 中央信號裝置按用途分有：事故信號，預(yù)告信號和位置信號。4.3.2 控制回路設(shè)計（1）計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)都有合閘與分閘繼電器輸出接點,一般接點容量為A050V,3A。將其并連接到開關(guān)柜的合分閘開關(guān)或按鈕上就可以進行遠方合分閘操作。（2）計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的合分閘繼電器接點與開關(guān)柜上合分閘開關(guān)或按鈕之間應(yīng)設(shè)計手動與遠方自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。 （3）10KV及以上的供配電系統(tǒng)需要計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行遠方合分閘操作時,其控制開關(guān)應(yīng)

47、取消不對應(yīng)接線,可以選用自復(fù)位式轉(zhuǎn)換開關(guān),也可選用控制按鈕。（4）所有進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的遠方操作開關(guān)的手動分閘操作開關(guān)或按鈕應(yīng)有一對獨立的常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng),以便在人工手動分閘時給計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)一個開關(guān)量輸入信號,以防止人工就地手動分閘時出現(xiàn)誤報信號。4.3.3 信號回路設(shè)計（1）所有需要計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行監(jiān)視的開關(guān)狀態(tài),均應(yīng)有一對常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。所有常開接點可以共用一個信號地線,但不能與交流系統(tǒng)地線相連接。（2）所有信號繼電器均應(yīng)有一對單獨的常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。有中央信號系統(tǒng)時,信號繼電器應(yīng)再有一對常開接點引到中央信號系統(tǒng),以

48、下兩種常開接點應(yīng)分開,由于電壓等級不同,不能共用地線。4.4 電氣測量與信號系統(tǒng)（1）需要進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的測量參數(shù)由設(shè)計者根據(jù)有關(guān)規(guī)定與用戶實際需要來確定。（2）需要進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的各種測量參數(shù),首先經(jīng)過電流互感器與電壓互感器變?yōu)榻y(tǒng)一的交流。一5A電流與交流。一100V電壓,220/380V系統(tǒng)直接利用交流守-220V或+-380V電壓,然后再經(jīng)各種電量變送器將交流參數(shù)變?yōu)橹绷?。?V,10mA,4一20mA或10V信號給計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行測量。（3）電量變送器的種類與電工測量儀表完全對應(yīng)。有什么類型的電工測量儀表,就有什么樣類型的電量變送器。即有電流變送器（單相與三

49、相）,電壓變送器（單相與三相）,有功功率變送器（三相三線制與三相四線制）,無功功率變送器（三相三線制與三相四線制）,有功/無功功率變送器,功率因數(shù)變送器。（三相三線制與三相四線制）,有功電度變送器（三相三線制與三相四線制）,無功電度變送器（三相三線制與三相四線制）0,頻率變送器器等。（4）電壓變送器的測量輸入電壓最大值應(yīng)提高20%,高壓選交流120V,低壓選交流250V或420V,各種電量變送器的輸出一般選直流0-5V或4-20mA。 （5）采用變配電站綜合自動化系統(tǒng)之后,其監(jiān)控單元均為交流采樣,直接從電流或電壓互感器取。-5A或0-100V測量信號,低壓直接取220V或380V信號。不再需要

50、各種電量變送器,開關(guān)柜上各種測量儀表可以取消。電度計量應(yīng)選用帶脈沖輸出的電度表。其型號及一次接線與原電度表相同,只在備注中說明帶脈沖輸出,并注明與計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)相匹配的直流電源電壓,設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先選用自帶供電電源的有源型, 輸出為隔離型的脈沖電度表。計量柜電度表一般不進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng),所以應(yīng)在進線開關(guān)柜內(nèi)增加有功與無功脈沖電度表各一塊,作為內(nèi)部統(tǒng)計用電量使用。本設(shè)計采用數(shù)字綜合測量電路。如圖7所示。圖7 多功能數(shù)字式智能表的測量原理圖箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計5.1 箱式變電站的監(jiān)控內(nèi)容隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，用戶對供電可靠性和電能質(zhì)量要求越來越高。預(yù)裝式變電站和傳統(tǒng)的供電所相比，雖然

51、有著明顯的優(yōu)勢，單仍存在一些不足之處，比如沒有變壓器故障監(jiān)控，無防環(huán)境影響的揭露控制等。傳統(tǒng)的保護只在高壓側(cè)配置負荷開關(guān)和熔斷器，變壓器有的裝有專用溫度控制器，低壓室出線一般設(shè)有空氣開關(guān)和塑殼開關(guān)。鑒于這種情況，我們對箱式變電站智能監(jiān)控采用預(yù)裝式變電站智能監(jiān)控單元。它集中采集了預(yù)裝式變電站所有有用的信息，包括電參量、環(huán)境溫濕度、變壓器溫度等信息。通過對這些信息的綜合分析作出對應(yīng)動作，確保變電站的經(jīng)濟、安全運行，延長使用壽命?？傮w規(guī)程如圖8。保護裝置監(jiān)控系統(tǒng)運行設(shè)備操作機構(gòu)微機總控制端圖8 10KV箱式變電站智能控制系統(tǒng)下面介紹箱變的監(jiān)控內(nèi)容：5.1.1 電參量監(jiān)測與保護實時在線監(jiān)測高壓側(cè)三相入

52、口電壓/出口電流，低壓側(cè)各輸出端口電流，記錄運行時的電壓，電流，功率，功率因數(shù)，供上位機調(diào)用或本地監(jiān)測；實時監(jiān)測預(yù)裝式變電站三相高壓端出口電流故障，根據(jù)故障狀態(tài)及時分斷負荷開關(guān)或向上位機發(fā)送故障狀態(tài)信號。5.1.2 防凝露保護預(yù)裝式變電站一般用于戶外，對高壓室，低壓室實時在線監(jiān)測溫濕度信號，根據(jù)當前溫濕度值及時啟停除濕，升溫設(shè)備，破壞凝露的生成，有效防止高壓開關(guān)和低壓開關(guān)設(shè)備因表面出現(xiàn)凝露而發(fā)生閃絡(luò)放電事故。5.1.3 變壓器室溫度保護變壓器在運行過程中由于負荷及各種原因的影響，溫度容易升高，若不及時對其降溫，或在溫度急聚上升時做出相應(yīng)地處理，將影響變壓器出力甚至設(shè)備故障或永久損壞。通過實時監(jiān)

53、測變壓器繞組溫度或變壓器油溫，當監(jiān)測溫度超過設(shè)定值時，可啟動風(fēng)扇，強迫排風(fēng)散熱。5.1.4 參數(shù)在線數(shù)字化顯示和設(shè)定8位LED循環(huán)顯示高壓側(cè)入口三相電壓和出口三相電流、低壓側(cè)各輸出端口電壓高壓側(cè)低壓室溫濕度和變壓器室溫度，通過按“顯示”鍵可顯示高壓側(cè)最新出口故障電流。故障電流地整定值和各路溫濕度的上小限設(shè)置值均可通過鍵盤設(shè)置修改，或通過上位機下發(fā)命令而設(shè)置修高故障電流整定值和溫濕度上下限值。5.1.5 系統(tǒng)組網(wǎng)與集中化管理預(yù)裝式變電站無人值守的特點，使得系統(tǒng)組網(wǎng)成為必然。現(xiàn)場總線通信接口積極RS485/422人機通信接口能方便地通過電力線載波、無線電信道、通信電纜與縣調(diào)或地調(diào)進行可靠通信，符合部頒通信規(guī)約標準，從而全面支持“四遙”功能。5.2 配電網(wǎng)自動化的功能（1）配電網(wǎng)的實時監(jiān)視與控制這種監(jiān)視和控制功能與大電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)原則上具有類似的功能，只是監(jiān)視和控制的對象不同，其規(guī)模較小。它必須隨時了解配電網(wǎng)內(nèi)各重要母線電壓，各配電線的有功功率的狀況；反映系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化后各配電變壓器，斷路器及柱子上開關(guān)的運