10KV箱式变电站设计

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1、毕业设计（论文）中文题目： 10KV箱式变电站设计 学习中心（函授站）: 哈尔滨铁路局函授站 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 刘志伟 学 号： 12617988 指导教师： 张岩 北京交通大学远程与继续教育学院 2022年7月毕业设计(论文)承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本毕业论文是本人在读期间所完成的学业

2、的组成部分，同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。论文作者签名：_刘志伟_ _2014_年_1 月_3_日指导教师签名：_ _张岩_ _2014_ 年 1 月 3日 北京交通大学毕业设计(论文)成绩评议年级12年春层次本科专业电气工程及其自动化姓名刘志伟题目10kv箱式变电站设计指导教师评阅意见该学生设计符合要求，阅读了大量资料，总体分析较好，对箱式变电站的设计领悟很深，较好的按照要求完成了本设计。成绩评定：优 指导教师：张岩2014年 2 月 25 日答辩小

3、组意见答辩小组负责人： 年 月 日北京交通大学毕业设计(论文)任务书本任务书下达给： 12年春 级 电气工程及其自动化 专业 学生 刘志伟 设计（论文）题目：10KV箱式变电站设计一、毕业设计（论文）基本内容1、毕业设计的基本内容（1） 课题研究的意义及目的，国内外研究的现状；（2） 变电站一次系统设计；（3） 变电站二次系统设计；（4） 电源进线方案设计；（5） 智能电显和操控系统设计；（6） 配电变压器微机保护系统设计（速断、过流、温度保护设计）（7） 主要电气设备选择；1、 设计实现的主要功能实时显示变电站的运行参数（包括电压、电流、功率、频率、cos等参数），故障报警显示，实现手自动操

4、作控制功能。2、 主要技术指标功率因数不低于0.95，可靠性和经济性满足变电站综合自动化要求。二、基本要求1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）3、硬件和软件设计（其中还包括理论分析、微机保护装置、设备及元器件选择等）4、撰写设计说明书，绘制图纸5、指定内容的外文资料翻译三、重点研究的问题1、了解10kV箱式变电站的发展应用及箱式变电站的结构分类；主变压器的选择和继电保护的选择。2、重点：10kV箱式变电站的主接线确定3、难点：箱式变电站继电保护四、主要技术指标通过对箱式变电站的发展应用，箱式变电站的主接线，主变压器的选择和变电站继电保护分析研

5、究，整合和巩固专业知识。五、其他要说明的问题通过对箱式变电站的发展应用，箱式变电站的主接线，主变压器的选择和变电站继电保护分析研究，整合和巩固专业知识。下达任务日期： 13 年12 月24 日要求完成日期： 14 年 3 月 17 日指导教师：张岩开 题 报 告题目：10KV箱式变电站设计学生姓名： 刘志伟 学号： 12617988 2014年1月3日一、文献综述在国外近年来一些国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。为了满足国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电站设计理论，如变电站电压无功控制理论和基于模糊控制理论的变电站电压无功综合控制等理论。发达国家通过

6、新的变电站设计理论改善和优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，使变电站运行更加节约集约高效。设备方面实现了测控设备还和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库。户外插接式智能型组合电器PASS（Plug and Switch System），已经开始采用。二、选题的目的和意义伴随着改革开放和市场经济的不断深入，我国的国民经济正在快速的发展，电力工业正逐步跨入世界先进水平的行列。而我国的大中小型的企业对电力的需求和运行可靠性的需求在不断增加。为大中小型企业提供电力的是各式的变电站。由于变电站是土建结构复杂、生产工艺系统严密、施工难

7、度较大的工业建筑。变电站结构的改进、施工装备的更新、新型建材的采用、队伍素质的提高、施工方法的改进以及采用集中控制和采用计算机监控都会对变电站的运行产生影响。我选择设计本课题，是为了从学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。同时也是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识。我国工业正在迅速的发展，对变电站的设计提出的要求也在不断提高，这就更需要我们不断提高知识理解应用水平，认真对待。变电站的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证节约资源、保护环境、易于实现自动化和模块集成。在这种要求下，变电站电气主接线简单清晰、接地和保护安全

8、高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、安全环保的设计方案。基于此，我以设计安全系数高、工业质量好和保护环境、节约资源的变电站为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面出发提出了新的设计思路。三、研究方案10kV箱式变电站电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册，辅助资料和国家有关规程，主要完成该变电站的一次、二次部分设计，参考国内外最新的设计方法、研究成果和新的电气设备，对降压变电站的电气主接线方案，主变压器的选择，电气设备的选择，配电装置的选择以及防雷

9、保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接线和相关一次、二次设备、避雷装置、继电保护装置进行选择。同时，完成变电站一次、二次部分总接线图、10kV变电站平面布置初步设计图和详细设计图。变电站是连接供电网络和企业非常重要的环节，所以做好变电站的设计是我国企业供电建设的重要环节。在目前的变电站建设中，存在土地、资金浪费严重的现象。改造困难、无线电干扰、工频电磁辐射和噪声等环保问题以及电能质量差已成为影响企业供电成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以变电站需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源

10、再利用的要求。日趋简化。大量高性能的新型一次设备不断出现。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。但是变电站的设计中仍然存在一些问题，比如变电站的数字化水平还比较低。还有企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站以提高电力系统供电的可靠性和稳定性，然而这些变电站占地面积大。而现在土地资源紧张，环境要求严格，在稠密的城区选择变电站建筑地址相当困难。四、进度计划12月29日-1月06日：按照毕业论文（设计）任务书的要求查找、学习相关资料。1月7日-1月15了解10KV变电站设计的现状，理清设计思路，撰写开题报告

11、。1月16日-1月26日：学习绘图软件，为绘制各种图纸做好准备；根据要求进行负荷统计、短路计算、电气设备的选型及校验、电气部分工程概算等计算工作。1月27日-3月12日：掌握绘图技巧，绘制本设计的绘制主接线图、电气总平面布置图、断面图、接地装置布置图、监控范围图、防雷保护范围图、中央信号展开图、主控室平面布置图、变电站综合自动化系统结构图继电保护及自动装置配置图等各种图纸；完成论文初稿。3月15日-3月17日：整理完善毕业论文，并准备毕业答辩。五、指导教师意见本论文选题有很强的应用价值，文献材料要收集详实，要综合运用了所学知识解决问题，要有创新见解。 指导教师 :张岩 2014年 1月6日中

12、期 报 告题目：10KV箱式变电站设计学生姓名： 刘志伟 学号： 12617988 一、进展情况1、从相关论文和资料汇编中搜集相关的材料。2、对广泛搜集而来的资料进行整理、分析。3、对资料进行全面的、深入的分析后进行归纳。4、搜集、整理资料，研究设计的具体要求和方法。5、确定电气主接线和箱式变电站箱体，选择变压器，进行箱式变电站总体布置，设计箱式变电站总体结构、确定一次系统设计方案，画出电气主接线图。选择一次系统设备、做出二次系统总体方案，选择二次系统设备，进行控制回路、信号回路设计。6、理出箱式变电站的监控内容，根据内容作出相应的监控方案。二、指导教师意见论文表明，该同学阅读了较多的参考文献

13、，对该研究领域较熟悉，具备了一定的文献综述能力。论文语言流畅，结构严谨、合理，观点正确，相关分析论证有一定的参考价值论文表明，该同学对相关的专业知识掌握较好，具有一定的分析问题解决问题的能力。指导教师：张岩 2014年 2月10 日结 题 验 收一、完成日期12月29日-1月06日：按照毕业论文（设计）任务书的要求查找、学习相关资料。1月07日-1月15日 ：10KV变电站设计的现状，理清设计思路，撰写开题报告。1月16日-1月26日：学习绘图软件，为绘制各种图纸做好准备；根据要求进行负荷统计、短路计算、电气设备的选型及校验、电气部分工程概算等计算工作。1月27日-3月12日：掌握绘图技巧，绘

14、制本设计的绘制主接线图、电气总平面布置图、断面图、接地装置布置图、监控范围图、防雷保护范围图、中央信号展开图、主控室平面布置图、变电站综合自动化系统结构图继电保护及自动装置配置图等各种图纸；完成论文初稿。3月15日-3月17日： 整理完成毕业论文。二、完成质量论文从内容到形式上都符合论文设计要求。本论文提出了对10kV箱式变电站总体结构设计、安装和试验等方面的技术设计、智能监控功能设计。较好的对箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计及其设备选型，二次系统设计和箱式变电站的智能监控系统的分析研究三、存在问题在一稿的基础上有较大改进。主要的问题多已解决。特别是一稿中

15、分层太细、缺少例证等缺点。语言上的错误纠正了许多，但仍有上次指出的错误没有更正，参考文献的排列也还存在一些小问题。四、结论本文研究了10KV电力箱式变电站。对提供优质可靠电能的发展有较强的实用价值，为供电发展提供了新的依据。作者思路清晰，论述过程严谨，分析合理，结果于实际应用性较强。论文写作规范，语句通顺，达到了学校对学位论文的各种要求。 指导教师： 张岩 2014年3 月15 日中文摘要摘要：箱式变电站又称户外成套变电站，也称为组合式变电站即高电压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全

16、封闭运行，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，并得到了迅速发展。随着中国城市现代化建设的飞速发展，城市配电网的不断更新改造，必将得到广泛的应用。本课题的主要内容包括箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计及其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。10kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为10kV，低压侧额定电压为0.4K

17、V，主变压器容量为1 600kVA。主接线采用单母线分段接线。关键词：箱式变电站 结构 一次系统 二次系统ABSTRACTTitle: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 to wait to 70s Europe and

18、America western prosper in the 60s 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, install convenience, start construc

19、tion 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 90s of 20 centuries. The domestic starts appearing the simple box-type transformer substation

20、 , 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 box-type transformer substation a the very

21、 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 as 10 kV, the low-pressure side sum set

22、tles 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.目录中文摘要.iABSTARCT.ii1 绪论.12. 箱式变电站的类型、结构与技术特点.42.1 箱式变电站的类型.

23、42.2 箱式变电站的结构.42.2.1箱式变电站与常规变电站的对比分析.52.3 箱式变电站的技术要求与设计规范.62.4本设计的主要任务.73. 电气主接线的确定.73.1 主接线的基本形式.73.1.1 主接线的比较与选择.73.1.2高压接线方式.103.2 变压器.113.2.1 变压器容量、接线组别的确定.113.2.2 变压器的散热处理.123.3 采用负荷开关熔断器组合电器保护变压器.133.4 箱式变电站总体布置.144. 10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型.144.1 10kV箱式变电站一次系统设计.144.2 设备选型.154.2.1高低压电器设备选择的要求.164

24、.2.2断路器的选型.184.2.3 高压熔断器的选择.194.2.4互感器的选型.204.2.5隔离开关的选型.224.2.6 开关柜的选型.225.10kV箱式变电站二次系统设计.235.1 二次系统的定义及分类.235.2 二次系统总体方案.235.3 断路器控制与信号回路.235.3.1概述.235.3.2 控制回路设计.245.3.3 信号回路设计.255.4 电气测量与信号系统.256.箱式变电站智能监控功能设计.266.1 箱式变电站的监控内容.276.1.1 电参量监测与保护.276.1.2 防凝露保护.276.1.3 变压器室温度保护.276.1.4 参数在线数字化显示和设定

25、.276.1.5 系统组网与集中化管理.286.2 配电网自动化的功能.286.3 箱式变电站的智能监控方案.296.3.1 硬件设计及工作原理.296.3.2 软件设计.307.结论.31参考文献.32致谢.331 绪论伴随着改革开放和市场经济的不断深入，我国的国民经济正在快速的发展，电力工业正逐步跨入世界先进水平的行列。而我国的大中小型的企业对电力的需求和运行可靠性的需求在不断增加。为大中小型企业提供电力的是各式的变电站。由于变电站是土建结构复杂、生产工艺系统严密、施工难度较大的工业建筑。变电站结构的改进、施工装备的更新、新型建材的采用、队伍素质的提高、施工方法的改进以及采用集中控制和采用

26、计算机监控都会对变电站的运行产生影响。我选择设计本课题，是为了从学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。同时也是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识。我国工业正在迅速的发展，对变电站的设计提出的要求也在不断提高，这就更需要我们不断提高知识理解应用水平，认真对待。降压变电站是连接供电网络和企业非常重要的环节，所以做好变电站的设计是我国企业供电建设的重要环节。在目前的变电站建设中，存在土地、资金浪费严重的现象。改造困难、无线电干扰、工频电磁辐射和噪声等环保问题以及电能质量差已成为影响企业供电成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持

27、续发展战略。所以变电站需要采用节约资源的设计方案,要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用的要求。变电站的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证节约资源、保护环境、易于实现自动化和模块集成。在这种要求下，变电站电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、安全环保的设计方案。基于此，我以设计安全系数高、工业质量好和保护环境、节约资源的变电站为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电

28、装置布置等方面出发提出了新的设计思路。在国内随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线日趋简化。大量高性能的新型一次设备不断出现。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展3。但是变电站的设计中仍然存在一些问题，比如变电站的数字化水平还比较低。还有企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站以提高电力系统供电的可靠性和稳定性，然而这些变电站占地面积大。而现在土地资源紧张，环境要求严格，在稠密的城区选择变电站选址相当困难。此外计算机的渗透已经达到每一个角落，企业供电系统也不可避免地进入了微机

29、控制时代，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展的趋势。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站综合自动化也采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术5。我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。在国外近年来一些国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。为了满足国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电站设计理

30、论，如变电站电压无功控制理论和基于模糊控制理论的变电站电压无功综合控制等理论。发达国家通过新的变电站设计理论改善和优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，使变电站运行更加节约集约高效。设备方面实现了测控设备还和一次设备完全融合，即实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能及信息库。户外插接式智能型组合电器PASS（Plug and Switch System），已经开始采用。目前，我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。大量高性能的新

31、型一次设备不断出现。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。但是变电站的设计中仍然存在一些问题，比如变电站的数字化水平还比较低。还有企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站以提高电力系统供电的可靠性和稳定性，因此通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选择、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，合理地将通信设施并入主控室，达到简单高效地监控和控制的目的，简化变电站内附属设备，从而达到减少变电站占地面积，优化变电站设计，降低投资的目的。在最后对所有的电气设备，电气主接线，电气的二次接线，电气设备保护装置

32、等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经济、环保地对用户供电的目的。10kV降压变电站电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册，辅助资料和国家有关规程，主要完成该变电站的一次、二次部分设计，参考国内外最新的设计方法、研究成果和新的电气设备，对降压变电站的电气主接线方案，主变压器的选择，电气设备的选择，配电装置的选择以及防雷保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接线和相关一次、二次设备、避雷装置、继电保护装置进行选择。同时，完成变电站一次、二次部分总接线图、10kV变电站平面布置初步设计图和详细设计图。根据毕业设计任务书所提供的原始数据，以相关技术规范、规程为标准，参考相关专业书

33、籍，结合具体学习的特点，准确的知识资料，通过严密的全面的分析，对变电站的主要电气设备、电气主接线、保护装置及接地网进行初步设计。在设计过程中，我们应该注意紧密结合变电站的生产实际与其它电力系统课程相关资料之间的联系。通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选择、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，合理地将通信设施并入主控室，达到简单高效地监控和控制的目的，简化变电站内附属设备，从而达到减少变电站占地面积，优化变电站设计，降低投资的目的。在最后对所有的电气设备，电气主接线，电气的二次接线，电气设备保护装置等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经济、环保地对用户供电的目的。了解并掌握1

34、0kV降压变电站的国内外现状特点和发展前景，查阅资料，结合电力系统方向所学专业课程以及他人的设计、研究成果， 掌握变电站设计的过程和方法，并归纳、创新出自己的研究方案。根据各地不同情况，在借鉴已建10kV降压变电站设计经验的基础上，对10kV降压变电站所址的选择、电气主接线、二次接线的设计、电气设备的平面布置、电气设备选型、防火、防雷、接地、防电磁辐射、防噪声等方面提出一系列设计思路。主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有无励磁，有载还是无载调压方式。根据以上研究思路，本论文共分为七章。第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国内外的研究现状、论文的研究

35、思路和方法。第二章分析了箱式变电站的类型、结构与技术特点。第三章研究了10kV箱式变电站的总体结构设计。第四章研究了10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型。第五章研究了10kV箱式变电站二次系统设计。第六章研究了箱式变电站智能监控功能设计。第七章对全文做了总结，并提出了本论文有待进一步研究的问题。2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 2.1 箱式变电站的类型箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站。美式预装式变电站在我国叫做“预装式变电站”或“美式箱变 ”，区别欧式预装式变电站。它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压器油作为带电部分相

36、间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称为“组合式变电站”，它是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置布置在三个不同的隔室内，通过电缆或母线来实现电气连接。2.2 箱式变电站的结构 美式预装式变电站的结构型式大致有三种：（1）变压器和负荷开关、熔断器共用一个油箱；（2）变压器和负荷开关、熔断器分别装在上下两个不同的油箱内；（3）变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。考虑到开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。（3）型由于采用普通油和难燃油做为绝燃介质，使之既可用于户外，又

37、可用于户内，适用于住宅小区、工矿企业及各种公共场所，如机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁等。欧式预装式变电站的总体结构包括三个主要部分：高压开关柜、变压器及低压配套装置，其总体结构主要有两种形式：一种为组合式；另一种为一体式。组合式布置是高压开关设备、变压器和低压配电装置三部分各为一室，即由高压室、变压器室和低压室三个隔室组成，可按“目字型”或“品字型”布置，如图1所示。“目字型”布置与“品字型”布置相比，“目字型”接线较为方便，故大多采用“目字型”布置。但“品字型”布置结构较为紧凑，特别是当变压器室排布多台变压器时，“品字型”布置较为有利。图1 欧式预装式变电站的整体布置形式 HV高压室

38、；LV低压室；TM变压器室；ZL操作走廊2.2.1 箱式变电站与常规变电站的对比分析目前，国内生产的箱变的电压等级：高压侧为 3 35kV、低压侧为 0.4 10kV 。变压器的容量：当额定电压比为35/10 、6 、0.4 kV 时可从几百KVA上万KVA、当额定电压比为 10、6/0.4 kV 时可从几十KVA几千KVA。箱式变电站（在IEC及欧洲称为高压K/低压预装式变电站）是一种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展中设备与常规变电站相比，占地为1/20，工期为1/7，投资为1/2。在国外应用极度为广泛，在西欧占变电站总数的70%以上，美国为90%。在我国应用为10%，是一种新型的

39、装备。预装式变电站是输变电设备发展方向，由前所述，我国应用仅10%左右，而国外已达到的70-90%，所以预装式变电站其社会效益显著，适用范围更广。箱式变电站与常规变电站性能比较见表1。表1 箱式变电站与常规变电站性能对比表序号对比项目常规变电站组合式（箱变）变电站 1设计工作需要土建、电气二方面设计、工作量较大土建工作仅一个安装基础，箱变本身有典型设计，只须根据用户要求，作一些调整，设计工作也大为减少。 2基建时间6个月以上预先基础做好以后，只需4-6小时就可以安装完毕送电。 3占地面积（10kV800K为 例）100一般箱变12m2ZBW174m2 4安装地点和负荷中心距离不能十分接近负荷中

40、心，供电线路半径较长，电压降落及电能损失较高。能贴近负荷中心，甚至直接置于建筑物处，供电线路半径可以很短电压降落及电能损失较少，提高了供电质量。 5生产方式土建施工后，现场装配。大规模、工作化生产，质量容量得到保证。 6生产周期7：1 7投资费用2：1 8和环境协调性和环境不协调和环境协调一致/ZBW17高度1.6米,不挡视线,美化环境。2.3 箱式变电站的技术要求与设计规范设计严格按照国家标准高压/低压预装式变电站（GB/T12467-1998），以及适合的工艺流程。2.4 本设计的主要任务（1）10KV箱式变电站的总体结构设计（2） 箱式变电站主接线设计与一次设备选型（3）二次系统设计（4

41、）箱式变电站智能监控功能设计3 电气主接线的确定3.1 主接线的基本形式 主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括为有母线的接线形式和无母线的接线形式两大类。概况地说，对主接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济四个方面 安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。可靠就是主接线应满足对不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常运行时不会误动、发生事故时不会拒动，能尽可能的缩小停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求线路简单清晰。灵活是用最少的切换，能适应不同的

42、运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围最小。经济是指在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。因此，主接线的设计应满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资声、占地面积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。3.1.1 主接线的比较与选择单母线接线是一种原始、最简单的接线，所有电源及出线均接在同一母线上，其优点是简单明显，采用设备少，操作简便，便于扩建，造价低。缺点是供电可靠性低。母线及母线隔离开关等任一个元件发生故障或检修时，均需使整个配电装置停电。因此，单母线接线方式一般只在发电厂或变电所建设初期无重要用户或出线回路数

43、不多的单电源小容量的厂中采用。接线方式如图2。 图2 单母线接线a）一路电源进线 b）两路电源接线 在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电源以保证其他设备和线路的安全检修。例如，固定式开关柜中的断路器工作一段时间需要检修时，在断路器断开电路的情况下，拉开隔离开关；恢复供电时，应先合隔离开关，然后和断路器。这就是隔离开关与断路器配合操作的原则。由于隔离开关无灭弧装置，断流能力差，所以严禁带负荷操作。 单母线分段接线是采用断路器（或隔离开关）将母线分段，通常是分成两段。母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路

44、器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。两段母线自动同时故障的机遇很小，可以不予考虑。在供电可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线发生故障时，将造成两断母线同时停电，在判断故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。 单母线分段接线既具有单母线接线简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。但它的缺点是当一段母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上的所有回路到要长时间停电。单母线分段接线连接的回路数一般可比单母线增加一倍。接线方式如图3。 图3 单母线分段接线双母线分段接线有如下优点：可轮换检修母线或母线隔离开关而不致

45、供电中断；检修任一回路的母线隔离开关时，只把该回路停电；母线发生故障后，能迅速恢复供电；各电源和回路的负荷可任意分配到某一组母线上，可灵活调度以适应系统各种运行方式和潮流变化；便于向母线左右任意一个方向顺延扩建。但双母线也有如下的缺点：造价高；当母线发生故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误动作。但可加装断路器的连锁装置或防误操作装置加以克服。接线方式如图4所示。图4 双母线接线当进线回路数或母线上电源较多时，输送和穿越功率较大，母线发生事故后要求尽快恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用双母线接线。综上可知，单母线接线造价低而

46、供电稳定性低，双母线供电稳定性高但其造价高且接线线路复杂，而单母线分段接线一方面线路简单，造价低，另一方面其供电稳定性也能在一定程度上能够得以保证。所以10kV母线选用单母线接线方式，0.4kV采用单母线分段接线。3.1.2 高压接线方式高压侧，采用负荷开关+限流熔断器作为就压器的主保护，一般有环网、双电源和终端三种供电方式，有两组插入式熔断器和后备保护熔断器串联进行分段范围保护。限流熔断器当其中一相熔断时必须能联动跳开三相负荷开关，不发生缺相运行。线路侧负荷开关必须配有直流电源电动操作机构，可实现无外来交流电源状态下自启动。环网回路必需配置检测故障电流用的电流互感器或传感器。高压开关选用可靠

47、性高和具有自动化装置及智能化接口的先进的产品：SF6负荷开关、压气式负荷开关、真空负荷开关等。环网供电单元一般至少由三个间隔组成，即两个换进和环出间隔和一个变压器回路间隔。其中，负荷开关QLA和QLB在隔离故障线段时，能及时恢复回路的连续供电；同负荷开关QLC相连的熔断器在高压/低压变压器发生内部故障时起保护作用；QLC对熔断器和变压器还起隔离和接地作用。3.2 变压器3.2.1 变压器容量、接线组别的确定箱式变压器为降压变压器，一般将10KV降至380V/220V变压器容量一般为1601 600KVA，最常用的容量为315630KVA。其器身为三相三柱或三相五柱式结构、Dyn11或Yyn0联结，熔断器连接在“”外部。三相五柱式Dyn11变压器的优点是带三相不对称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中