35kv箱式变电站设计

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1、机电系电气自动化专业毕业论文目录第一章 绪论 11.1 供配电技术的发展 11.2 箱式变电站的类型结构与技术特点 11.2.1箱式变电站的类型 11.2.2箱式变电站的结构 11.2.3 箱式变电站的技术特点 21.3 箱式变电站的技术要求与设计规范 41.3.1技术要求 41.3.2设计规范 41.3.3使用条件 51.3.4箱体要求 61.3.5箱式变电站内部电器设备61.4 本课题的主要任务 6第二章箱式变电站总体结构设计 82.1电气主接线的确定 82.1.1 主接线的基本形式 82.1.2 箱式变电站对主接线的基本要求 82.2 箱式变电站箱体的确定 92.2.1箱体的结构的确定

2、92.2.2合理配置 92.3 变压器 102.3.1 变压器容量、接线组别的确定 102.3.2变压器的散热处理 102.3.3负荷计算和短路电流计算 112.4箱式变电站总体布置 13第三章箱式变电站一次系统设计及设备选型 153.1主电路设计 15 3.1.1概述 15 3.1.2一次系统设计原则 15 3.1.3一次系统设计 153.2设备选型 153.2.1箱式变电站设备选型应注意的方面153.2.2设备选型的基本原理163.2.3高低压电器设备选择的要求183.2.4断路器的选型183.2.5互感器的选型193.2.6隔离开关的选型203.2.8开关柜的选型213.2.8各回路出线

3、选择213.2.9补偿电容的计算25第四章 箱式变电站二次系统设计 254.1电气二次系统设计 254.1.1二次系统定义及分类254.1.2二次系统设计254.2二次系统总体方案 264.3断路器控制、自动重合闸和双电源的简介 264.3.1断路器控制回路设计 264.3.2自动重合闸 274.3.3双电源互为备用 274.4 避雷保护 274.5接地装置 27结束语 28致谢 29参考文献 30第一章 绪论1.1 供配电技术的发展随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电变压器降压低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、无人

4、值守的方向发展，箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。其次随着社会发展和城市化进程的加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，城市配电网逐步由架空向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是供电的可靠性要求越来越高，而采用高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站(简称智能箱变)环

5、网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电1。1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 1.2.1 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 ”，一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

6、、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。1.2.2 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。其中（1）型为美式箱变的原结构，它的特点是结构紧缩、简洁、体积小、重量轻。（2）型和（3）型为（1）的变形。这种变型的理论根据是：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。由于采用普通油和难燃油作为绝燃介质，使之既可用于户外，又可用于户内，适用于住宅小区、共矿企业及各种公共

7、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个为一室，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1.1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。TMTM HVTMLV LV HV LVHV TMHVLVHVTMZL LV TM LVL

8、V (a)目字型布置 (b)品字型布置图1.1 欧式预装式变电站的整体布置形式 HV高压室；LV低压室；TM变压器室；ZL操作走廊1.2.3 箱式变电站的技术特点箱式变电站的高压室一般是由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成的，可以进行停送电操作并且有过负荷和短路保护。低压室由低压空气开关、电流互感器、电流表、电压表等组成的。变压器一般采用 S9 或干式的等。箱式变中的电器设备元件，均选用定型产品，元器件的技术性能均满足相应的标准要求。为了可靠实现五防要求，各电器元件之间采用了机械联锁，各电器元件都安装在有足够强度和刚度的结构上，以便于导线的连接。操作采用电动方式，不需另配电源，由 TV 引

9、出即可。另外箱式变还都具有电能检测、显示、计量的功能，并能实现相应的保护功能，还设有专用的接地导件，并有明显的接地标志。此外为适应户外工作环境，箱式变电站的壳顶一般都采用隔层结构，内装有隔热材料，箱体底部和各室之间都有冷却进出风口，采用自然风冷和自动控制的强迫风冷等多种形式，以保证电气设备的正常散热，具有防雨、防尘、防止小动物进入等措施。目前，国内生产的箱式变的电压等级：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。箱式变电站有如

10、下特点： 技术先进安全可靠箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在4040的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器(弹簧操作机构)等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。 自动化程度高全站智能化设计，保护系统采用变电所微机综合自动

11、化装置，分散安装，可实现"四遥"，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制，满足无人值班的要求。 工厂预制化 设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电所建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需58天的时间，大大缩短了建设工期。 组合方式灵活箱式变电站由于结构比

12、较紧凑，每个箱体均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变，我们可以全部采用箱式，即35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电所；也可以采用35kV设备室外安装，10kV设备及控保系统箱内安装，这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧所改造，即原有35kV设备不动，仅安装一个10kV开关箱即可达到无人值守的要求。 投资省、见效快 箱式变电站(35kV设备户外布置，10kV设备箱内安装)较同规模综自变电站(35kV设备户外布置，10kV设备布置于户内高压开关室及中控室)减少投资4050。占地面积小。1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范根据国家标准高压/低压预装式变电站（GB/T1246

13、7-1998） ，箱式变电站的技术要求与设计规范如下。1.3.1 技术要求（1）额定电压：对高压开关设备和控制设备，按GB/T 11022。对低压开关设备和控制开关设备，按GB/T 14048.1和GB 7251.1。（2）额定绝缘水平：对高压开关设备和控制设备，按GB/T 11022；对低压开关设备和控制设备，按GB/T 14048.1和GB 7251.1。低压开关设备和控制设备的最低额定冲击耐受电压至少应为GB/T 16935.11997的表1中IV类过电压的给定值。（3）额定频率和相数：按GB/T 11022、GB/T 14048.1和GB 7251.1。（4）额定电流和温升：额定电流按

14、GB/T 11022和GB 7251.1。高压开关设备和控制开关设备的温升按GB/T 11022，低压开关设备和控制设备的温升，按GB 7251.1。（5）额定短时耐受电流：对于高压开关设备和控制开关设备，按GB/T 11022；对低压开关设备和控制开关设备，按GB 7251.1；对变压器按IEC 76-5和GB 6450。（6）额定短路持续时间：对高压开关设备和控制设备，按GB/T 11022；对低压开关设备和控制设备，按GB 7251.1。（7）操动机构和辅助回路的额定电源电压：对高压开关设备和控制开关设备，按GB/T 11022；对低压开关设备的控制设备，按GB 7251.1。（8）操动

15、机构和辅助回路的额定电源频率：对高压开关设备和控制设备，按GB/T 11022；对低压开关设备的控制设备，按GB 7251.1。（9）预装式变电站的额定最大容量：预装式变电站的额定最大容量是设计变电站时指定的变压器的最大额定值。1.3.2 设计规范预装式变电站应设计成能够安全进行正常使用、检查和维护。（1）接地：除按GB/T11022，还应符合以下规定。应提供一条连接预装式变电站的每个元件的接地导体。接地导体的电流密度，如用铜导体，当额定短路持续时间为1s时不应超过200A/mm2，当额定短路持续时间为3s时不应超过125A/mm2；但其截面积不应小于30mm2。它的端部应有合适的接线端子，以

16、便和装置的接地系统连接。（2）辅助设备：对于预装式变电站内的低压装置（例如照明、辅助电源等），适用时，按GB/T 14821.1或GB7251.1防护等级：防止人员触及危险部件、并防止外来物体进入和水分浸入设备的保护是必需的。（3）主接线设计与一次设备选型预装式变电站外壳的防护等级应不低于GB42081993中的IP23D更高的防护等级可以按GB4208予以规定。（4）操作通道：预装式变电站内部的操作通道的宽度应适应于进行任何操作和维护。该通道的宽度应为800mm或更大些。预装式变电站内部的快关设备和控制设备的门应朝出口方向关闭，或者是转动的，这样不致减少通道的宽度。门在任一开启位置或开关设备

17、和控制设备突出的机械传动装置不应将通道的宽度减少到500mm。 （5）预装式变电站的选用导则对于给定的运行方式，选用预装式变电站时，要按正常负荷条件和故障情况的要求来选择各元件的额定值。外壳级别的选择取决于周围温度和变压器的负荷系数。对某一额定外壳等级，变压器的负荷系数取决于变电站安装处的周围温度。对变动的负荷，可按GB/T 17211，采用一个修正系数。可以用本标准的附录D来确定外壳级别和变压器的负荷系数。（6）主变压器与箱体之间应满足最小防火净距35110kV变电站设计规范中规定，耐火等级为二级的建筑物与变压器(油浸)之间最小防火净距为10m。其面对变压器、可燃介质电容器等电器设备的外墙(

18、符合防火墙要求)，在设备总高加3m及两侧各3m的范围内不设门窗不开孔洞时，则该墙与设备之间的防火净距可不受限制；如在上述范围内虽不开一般门窗，但设有防火门时，则该墙与设备之间的防火净距应等于或大于5m。配电装置的最低耐火等级为二级，箱式配电站箱体内部一次系统采用单元真空开关柜结构，每个单元均采用特制铝型材装饰的大门结构，每个间隔后部均设有双层防护板，即可打开的外门，我们在设计工作中，主变与箱体之间最小防火净距建议采用10m，以确保变电所安全运行。（7）10kV电缆出线应穿钢管敷设为求美观，变电所内10kV箱式配电站箱体四围一般均设计为水泥路面，10kV线路终端杆一般在变电所围墙外10m处。如果

19、将电缆直埋，引至线路终端杆，将给检修带来很大不便。因此10kV电缆出线应穿钢管敷设，以方便用户维护检修。如10kV线路终端杆距离变电所较远，则箱体至变电所围墙段的10kV电缆出线必须穿钢管敷设。在电缆出线末端的线路终端杆上装设新型过电压保护器，以防止过电压。（8）操作通道预装式变电站内部的操作通道的宽度应适于进行任何操作和维护。该通道的宽度应为800mm或更大些。预装式变电站内部的开关设备和控制设备的门应朝出口方向，或者是转动的，这样不致减小通道的宽度。门在任一开启位置或开关设备突出的机械传动装置不应将通道的宽度减小到500mm。1.3.3 使用条件（1）正常使用条件外壳：预装式变电站应设计成

20、能在按GB/T 11022规定的正常户外使用条件下使用。高压开关设备和控制设备：在外壳内部按GB 7251.1规定的正常户外使用条件。变压器：外壳内的变压器在额定电流下，其温升比无外壳条件下的要求高，会超过GB 1094.2或GB 6450 规定的温度极限。变压器的使用条件应按安装地点外部的使用条件和外壳级别来确定。变压器的制造厂或用户能够据此计算降低变压器的使用容量。（2）特殊使用条件高压开关设备和低压开关设备和控制设备在海拔超过1000m的地区按GB/T 11022的规定。低压开关设备和控制设备在海拔超过2000m的地区按GB/T7251.1的规定。变压器在海拔超过1000m的地区，按GB

21、 1094.2或GB 6450的规定11。1.3.4 箱体要求（1）箱体内照明、通风、防沙、散热应满足正常运行、维护要求，并应加装温度、湿度测量表计、凝露器、烟雾报警装置，并将温度、湿度、凝露、烟雾报警探头信号接入综合自动化系统，要考虑安装通讯设备的位置。 （2）箱顶应考虑自然排水功能。 （3）要抗紫外线辐射，抗暴晒性能好，不易导热可避免因外部温度过高而引起箱体温度升高。 （4）防潮性能好，不会因冷热突变而产生凝露。 （5）防腐、防裂、阻燃、防冻性能好。 （6）要机械强度高，耐压抗张，抗冲击。 （7）对环境有良好的协调性，能美化环境，可适应各种气候条件，外形美观，结构紧凑，箱体占地面积少，节约

22、土地。1.3.5 箱式变电站内部电器设备（1）箱式变电站高压配电装置接线应尽量简单，既有终端变电站接线，也应有适应环网供电的接线。 高压配电装置宜采用符合开关加熔断器组合结构，油浸式变压器容量在800kVA及以上时，应采用能切断电源的装置与变压器瓦斯保护相配合。 高压配电装置应具有防止误拉、合开关设备，带负荷拉、合刀闸，带电挂地线，带地线合闸和工作人员误入带电间隔的五防措施。负荷开关和熔断器之间也应有可靠的连锁。箱体门内侧应附有主回路线路图、控制线路图、操作程序及注意事项。母线宜采用绝缘导线（或绝缘母线）。高压进出线应考虑电缆的安装位置和便于进行试验。（2）变压器应采用损耗低、体积小、适合箱体

23、内安装的结构。根据不同的用户要求，可以采用油浸式、干式或气体绝缘式、无载调压式或有载调压式。 变压器如有油枕，其油标应便于监视。变压器的铭牌应面向箱门一侧。 容量315kVA及以上变压器，宜装设电接点温度计，以监测变压器上层油温（或气体温度）和启动通风冷却装置。1.4 本课题的主要任务（1）35KV箱式变电站的总体结构设计（2） 箱式变电站主接线设计于一次设备选型（3）二次系统设计第二章 箱式变电站的总体结构设计2.1 电气主接线的确定2.1.1 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。（1）具有母线的电气主接线单

24、母线接线：单母线接线是一种最原、最简单的接线方式。单母线分段接线双母线及双母线分段接线旁路母线接线方式 （2）无母线的电气主接线桥形接线：当具有两台变压器和两条线路时，在变压器线路接线的基础上，在其中间架一连接桥，则称为桥形接线单元接线：发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机2.1.2 箱式变电站对主接线的基本要求 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

25、护装置在正常运行时不误动、发生事故时不拒动，能尽可能的缩下停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。电器是电力系统中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免发生事故。 灵活是用最少的切换，能适应不同的运行方式，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。因此，电气主接线必须满足调度灵活、操作方便的基本要求。 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。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线灵活、可靠，必须要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应

26、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。总上要求，本设计采用单母线分段接线方式。 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，所以不能带负荷操作。 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

27、个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路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。高压接线采用隔离开关+断路器作为变压器的主保护。2.2

28、箱式变电站箱体的确定2.2.1 箱体结构的确定箱式变电站按结构主要有美式箱变和欧式箱变。欧式箱变造价低而美式箱变体积小，约为同容量欧式箱变的1/31/5。常规土建变电站占地面积最大，欧式箱变次之，美式箱变常规土建变电站建造周期最长，欧式箱变次之。综合考虑一般35kV箱式变电站的箱体选择欧式箱变。2.2.2 合理配置根据实际情况可以采用不同的箱变配置方案，一般将主变压器和电容器等充油设备，放置在箱体外，设置两个箱体，一个35kV箱体，一个10kV箱体，其中一个箱体预留保护装置的位置。考虑节省资金，也可以将35kV断路器等设备放于户外，只设置10kV箱体。箱体的底座和骨架一般采用槽钢和角钢焊接而成

29、，顶盖和四壁采用金属板内衬阻燃材料压制而成，能起到隔热的作用。根据当地实际情况，可在订货时对主体结构提出相应的要求。我县地处盐碱地带，对设备的抗腐蚀性能要求较高，因此除主体框架采取了防腐工艺加工外，箱体的整体外层衬板采用了0.5mm厚的不锈钢板。维护走廊是箱变正常运行和检修中的重要环节，箱变的一个缺陷就是空间狭小，厂家从成本和设备紧凑性考虑，维护走廊一般都尽量压缩。在选型时应该将维护走廊作为一项指标来考虑，不然会给将来的运行和维护，造成很大麻烦。箱体的密封和防尘是一个重要方面，特别是保护装置对防尘等指标要求较高，应引起重视。箱体的底板下面，一般作为电缆室，在考虑箱体基础的设计时，应顾及到电缆的

30、安装和维护方便，应考虑人员出入、通风以及照明等方面的要求。2.3 变压器2.3.1 变压器容量、接线组别的确定箱变用变压器为降压变压器，一般将10降至380/220，变压器容量一般为1601600，最常用的容量为315630。其器身为三相三柱或三相五柱结构、11或12联结，熔断器连接在“”外部。三相五柱式11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性点电压偏移，负载电压质量可得到保证，这种变压器具有很好的耐雷特性。变压器应具有齐全的运行检视仪器仪表，如油位表和上层油温表及反映顶部气压强度的真空压力表等。变压器选用9-、11全密封、免维护、低噪音、性价比高的油浸式变压器(

31、噪音50)或新型干式变压器(噪音55)等。采用干式变压器时，变压器室必须配散热系统。目前，国内大多采用新9或11系列配电变压器，有的也采用了非晶合金变压器，其优点是空载损耗很小，只有1/41/3，但其价格高出1.31.6倍，但随着制造技术的提高，一旦价格下来，非晶合金变压器会占据市场主导地位。综合考虑35kV箱式变电站变压器的容量确定为5000kVA，因为三相五拄D，yn11连接变压器带三相不对称负载能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证；此外，这种变压器还具有很好的耐雷特性。因此变压器的连接组别为三相五柱D，yn11，阻抗电压为Ud=7.0%，采用油浸式变压器

32、。由于三相五拄D，yn11联结，如果熔断器一相熔断后，会造成低压侧两相电压不正常，为额定电压的1/2，会使负载欠压运行。因此将熔断器连接在“”内部。因为这样如果熔断器一相熔断后不会造成低压侧两相电压不正常，熔断器所对应的低压侧相电压几乎为零，其它两相电压正常。而站用变压器容量确定为50kVA，连接组别采用D，yn11，接在35kV母线上将35kV电压降低为0.4kV供箱式变电站本身使用。10kv网络还加载了加工厂、机械厂、药棉厂、棉纺厂、化工厂、水厂。2.3.2 变压器的散热处理变压器设置有二种方式：一种将变压器外露，另一种将就压器安装在封闭隔室内。35kV箱式变电站变压器采用第二种接线方式，

33、将变压器安装在封闭的变压器隔室内。为防日照辐射使室温升高，采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫排气通风装置(轴流风机或幅面风机)。装置的开启和停止，由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的80%90%设定；室内正常温度下，靠自然通风来散热。为了通风，变压器室的箱体上设置百叶窗。百叶窗结构，使气流能进去，而灰尘被分离。有为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处加上绝缘防护罩。室内温度不正常的情况下采用机械强迫通风，以变压器油温不超过95作为动作整定值。机械强迫通风用幅面风机，而不用轴流风机。因轴流风机对变压器散热片内

34、外侧散热不均，往往外侧散热好，内侧散热差些；而幅面风机的排风口均匀吹拂内外侧，通风散热效果较好。2.3.3 负荷计算和短路电流计算计算负荷是指如果导体中通过一个假想不变负荷时所产生的最高温升，正好与它通过实际变动负荷时产生的最高温升相等，那么该遐想不变负荷就称为计算负荷。负荷计算=Kp(+)=Kq(+)计算负荷:，、一般取0.85。根据原始资料：，则加工厂1回：机械厂2回：药棉厂1回：棉纺厂2回：水厂2回 ：化工厂2回： =16.7MVA变压器容量首先应满足在下，变压器能够可靠运行。对于单台：对于两台并联运行：+ + +变压器选择方法：根据负荷计算出的，由于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单

35、台变压器容量按70%*选择，并考虑5-10年规划，留有15%的发展余地。=0.7* *（1+15%）所选择的变压器容量0.7* *（1+15%）即可。考虑两台主变压器互为暗备用，单台容量按计算容量的70%选择。考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量，则所选的变压器容量大于13443.5KVA即可。本设计所以选择两台：2*SFZ916000/35型变压器。短路电流的计算解：上图的等效为1）取基准容量为 由得： 2) 电力系统的电抗标幺值 电力线路的电抗标幺值 电力变压器的电抗标幺值 3）K-1 总电抗 3）K-2 2.4 箱式变电站总体布置 35kV箱式变电站高压室额定电压35kV ，低压室额

36、定电压10kV。主变压器额定容量为16000kVA，接在35kV母线上。采用电缆或架空进、出线。在结构设计上具有防压、防雨和防小动物等措施及占地面积小、操作方便，安全可靠、可以移动等特点。箱式变电站主要包括4部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室。 （1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成，外股、门和顶盖用新材料色彩钢板制作。 （2）高压室：装备真空断路器。包括三工位负荷开关、熔断器、互感器、避雷器等。 （3）低压室：装备全国统一设计的GGD型固定式低压配电屏、包括主开关柜、计量柜、多路出线柜、耦合电容器。（4）变压器室：配备16000kVA油浸式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴

37、流风扇。第三章箱式变电站一次系统设计与设备选型3.1 箱式变电站一次系统设计3.1.1 概述电气主接线是由各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关电器、互感器、电抗器及连接线路等设备），按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。由于交流供电系统通常三相是对称的，故在主接线图中，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备不对称或需要进一步说明的地方，部分地用三条线表示，这样就将三相电路图绘成了单线图。主接线代表了发电厂和变电站电气部分主结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。3.1.2 一次系统设计原则（1）变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响,一次系统接线方式及供电方案

38、仍按有关要求与规定进行设计。（2）变配电站采用计算机监测与控制后,应发挥计算机的图形显示功能,模拟盘可以简化或取消。（3）变配电站采用计算机监测与控制后,可以实现元人或少人值班, 值班室面积可以减小,分散值班可以集中于一处值班。3.1.3 一次系统设计35kV母线和10kV侧母线均采用单母线分段接线。箱体采用了双层密封，双层铁板间充入高强度聚胺脂，具有隔温、防潮等特点。外层采用不锈钢体，底盘钢架采用金属喷锌技术,有良好的防腐性能。内层采用铝合金扣板箱体内安装空调及除湿装置，从而是设备运行不受自然环境及外界污染的影响。可保证设备在-40+40之间运行。 内部一次系统采用单元真空开关柜结构。开关柜

39、内设有上下隔离刀闸，ZN23-35型真空断路器，选用干式高精度的电流互感器和电压互感器，电容器采用高质量并联电容器，并装有放电PT，站变选用SC9型干式站变，站内装有多组氧化锌避雷器。一次系统连接采用封闭母线结构，在每个单元柜装有"五防锁"，保证了人身与设备的安全。3.2 设备选型3.2.1 箱式变电站设备选型应注意的方面（1）箱变的一次设备箱变内的一次设备，应以无油、免维护或少维护设备为宜。断路器可采用真空断路器，电流互感器、电压互感器和站用变应选用干式设备。因箱变内空间狭小，实际运行中挂、拆接地线很不方便，所以许多箱变在开关柜单元装设了接地开关，但受空间限制，一些箱变厂

40、家将接地开关与隔离开关采用了连动的形式，拉开隔离开关，则接地开关闭合；合上隔离开关，则接地开关拉开。在实际运行中，这种操作方式在执行现有规程时，会带来许多麻烦，设备的运行方式界定不清。如果可能的话，加装独立的接地开关，运行起来会更灵活方便。箱变中的五防闭锁是一个重要方面，在选型时，要考虑隔离开关之间的机械闭锁以及电气闭锁，看是否能满足需要，以及可靠性是否能达到要求。箱变内的开关柜应留有适当的观察窗，以便于观察运行设备的状况，考虑到实际运行的需要，在选型时，对此也应提出要求，以免日后运行带来不便。（2）箱变的一次进线和出线：箱变的一次进线和出线可采用架空方式或电缆方式。采用电缆方式可有效地节省空

41、间。选型时一定要结合实际情况，考虑进出线的接线方式，否则不利于日后的安装。因箱变内空间有限，电缆头一般要做到箱体的底板下面，通过箱体底板上的孔引入。而按规程要求，金属底板上的三个引入孔，彼此之间应该是连通的，避免电缆运行过程中，在金属底板上产生涡流，对设备造成损害。有些箱变在设计时，对这方面的要求考虑不足，会影响电缆的安装和运行。对于10kV馈线的电缆安装，若电缆头做在箱体底板的下面，零序互感器的位置也要加以考虑。如果零序互感器装设在电缆头上面，电缆的接地线就不要再穿过零序互感器，这与常规做法中零序互感器在电缆头下面的接法不同。(3)箱变中的保护装置。箱变中一般采用综合自动化装置作为保护，有些

42、箱变厂家同时生产综合自动化装置，若选择这样的箱变和保护一体化的产品，会给设计施工和调试带来方便，免去了许多中间环节。若箱变厂家的实力允许，也能满足我们的需要，这不失为一种较理想的选择。综合自动化装置的选择，要考虑箱变的特点，力求接线简洁，功能完备。3.2.2 设备选型的基本原理电器选择是发电厂和变配电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使用电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时应根据工程实际情况，按照有关设计规范，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。电器的种类和型式是电器选择的重要内容之一。选择时，可根据安装地点，使

43、用条件、配电装置的型式、运行和检修经验以及人们使用习惯等多种因素综合确定。尽管电力系统中各电器的工作条件和作用并不一样，具体选择方法也不完全一样，但它们的基本要求是一致的。电器要能可靠的运行，必须按正常工作条件选择，并按短路电流来效验动稳定和热稳定。电器设备选择的一般条件如下：（1）按正常条件选择电器设备按正常条件选择，就要考虑电器装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电器装置所处的位置特征；电器要求是指电器装置对设备的电压、电流、频率（一般为50HZ0）等方面的要求；对一些断路电器如开关、熔断器等，还应考虑 起断流能力。考虑所选设备的工作环境。如户内、户外、防腐、防暴、防尘、放火等要求，以及

44、沿海或湿热地域的特点。所选设备的额定电压UN，et应不低于安装地点电网电压 UN 即 （3.1）一般电器设备的电压设计值满足 1.1U N，et 应而可在应1.1U N，et 下安全工作。电器的额定电流IN，et 是指 在额定周围环境温度0下，电器的长期允许电流IN，et应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续的工作电流Imax，即 （3.2） 由式可以推算，当电器的环境温度高于40（但不高于60）时，环境温度每升高1，应减少允许电流1.8%；当使用环境低于 40时，每降低1，允许电流增加0.5%。 （2）按短路条件校验动稳定校验 动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效力的能

45、力。满足稳定的条件或IetIsh式中 ish、Ish设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值（kA） iet、Iet设备允许通过电流的峰值及其有效值（kA）对于下列情况可不校验动稳定或热稳定。a 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验热稳定。b电压互感器及其所在回路的裸导体和电器可不校验动、热稳定，因为短路电流很小。c电缆一般均有足够的机械强度，可不校验动稳定。 热稳定校验短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短时发热最高允许值，即 （3.5） 式中I 设备安装地点稳态三相短路电流；tima短路电流假想时间； It t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流（kA）；t厂家给出

46、的热稳定计算时间，一般为4s、5s、1s等。3.2.3 高低压电器设备选择的要求（1）高压一次设备的选型 高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应安全可靠的运行，运行维护方便，投资经济合理。高压电器的选择和校验可按表3.1所列各项条件进行。现仅对选择的特殊条件或简要步骤予以介绍。 表3.1 高压电器选择与校验条件项目设备 额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定高压断路器UN，etUNIN，etImaxIbrIietishI2tI2tima隔离开关 （2）低压一次设备选型 低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须考虑安装地点并满足在正常条件下和

47、短路故障条件下工作的要求；同时设备工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。低压一次设备的选择校验项目如表3.2所列。表3.2 低压一次设备的选择校验项目设备名称 电压（V）电流（A）断流能力 （kA）短流电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器低压刀开关低压负荷开关低压断路器3.2.4 断路器的选型断路器型式的选择应综合考虑安装地点环境的条件、使用的技术条件和安装调试与维护护方便等因素。先对几种内型短路器的技术性能和运行维护方面的特点简要介绍如下。 少油短路器开断电流大，对35以下可采用加并联以提高额定电流；35kV以上为积木结构。该断路器全开断时间短。增加压油活塞装置加强机械油吹后，可开断空载长

48、线。少油断路器使用较早，运行经验丰富，易于维护，噪声低，油量少；它易劣化，需要一套油处理装置。 六氟化硫（SF6）断路器的额定电流和开断能力都可以作得很大；开断性能好，可适用于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，所以断开电压做得较高；断开开距小。运行噪声低，维护工作量小，检修间隔期长，运行稳定、安全可靠、寿命较长；断路器价格较高。 真空断路器连续多次操作，且开断性能好，灭弧迅速、动作时间短；运行维护简单，灭弧室不需要检修；噪声低，无火灾爆炸危险；价格较昂贵。 综合考虑35kV箱式变电站35kV侧选用ZN23-35型真空断路器，10kV侧采用ZN28-10技术参数如表3.3所示。表3.3

49、ZN23-35型真空断路器的技术参数类别型号额定电压kV额定电流A断流容量Ka动稳定电流峰值kV热稳定电流kA固有分闸时间合闸时间陪用操动机构开断电流kA真空ZN23-35351600 6325（4s）0.06s0.075sCT1225真空ZN5-101010005020（4s）0.05s0.1s专用CD型20满足动稳定度和热稳定度的校验，可以使用。3.2.5 互感器的选型（1）电流互感器的选型的要求 在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式）（如穿墙式、支持式装入式等）选择其形式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。 绕组的额定电压； 一次绕组的额定电流； 准确度等级。为了保证测

50、量仪表的准确度，互感器的准确度不低于所测量仪表的准确级。例如：装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用0.51级表，相应的户感器的准确级不低于0.5级；对测量精确度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级；供运行检测、估算电能的电能表和控制盘上的仪表一般皆用11.5级的，相应的电流互感器可用3级的。 a.按准确度等级允许的额定容量SN，TA，限定二次绕组接入的总负荷Z2；b.动稳定校验和热稳定校验。高压电流互感器选用LA-10其技术数据如表3.5所示，低压电流互感器选用LMZJ1-0.5其技术数据如表3.6所示。表3.

51、5 高压电流互感器型号型号额定电流比级次组合二次负荷1s热稳定倍数动稳定倍数0.5级1级3级（C）D级LA-10200/50.5/3，1/30.81.21 75 135表3.6 低压电流互感器型号额定一次电流（A）一次安匝额定二次负荷（） 0.5级1级 3级LMZJ1-0.5400 400 0.4 0.6 （2）电压互感器的选型要求 电压互感器的种类和形式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如：在635kV屋内配电装置中，一般采用油渍式或浇注式；110220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。 电压互感器选择的主要项目是： 额定电压应

52、于安装处电网的额定电压相一致； 类型 户内型 、户外型； 容量和准确度等级的选择：首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。电压互感器选用JDJJ-35其技术参数如表3.7所示。 表3.7 电压互感器技术参数型号额定电压（Kv）副绕组1额定容量（VA）最大容量（VA）原绕组副绕组辅助绕组0.20.513JDJJ-3535/0.1/0.1/315025060012003.2.6 隔离开关的选型隔离开关高压侧选用GW14-35/630，低压侧选用GN19-10C/400其技术数

53、据如表3.8所示。表3.8 高低压隔离开关技术数据型号额定电压（kA）额定电流（A）极限通过电流峰值 （kA）热稳定电流s4 5sGN8-10/1000 10 1000 75 30GW14-35/630 35 630 40 31.53.2.7 开关柜的选型制造厂生产各种不同电路的开关柜、配电屏或标准元件，品种很多。 设计时可按照主接线选择相应电路的柜、屏或元件，组成一套配电装置。高压开关柜和低压配电屏的选择，应满足变配电所一次电路图的各要求并经几个方案的技术经济比较后，优选出柜、屏的型式及其一次线路方案编号，同时确定其中所有一、二次设备的型号和规格。向开关电器厂订购高压开关柜时应向厂家提供一、

54、二次电路的图纸及有关技术资料。10kV开关柜选用XGN6-10-101型。3.2.8 各回路出线的选择加工厂的最大工作电流为： 机械厂的最大工作电流为： 药棉厂的最大工作电流为： 棉纺厂的最大工作电流为：化工厂的最大工作电流为：水厂的最大工作电流为：10KV出线一般都是按经济电流密度选择：，查钢芯铝绞线的曲线，可以知道在时，查钢芯铝绞线得经济电流密度的值为1.08。则各厂的经济截面为：加工厂：机械厂：药棉厂：棉纺厂：化工厂：水厂： 实际中所选择的截面积要小于经济截面，考虑到工厂负荷有增加的可能，所以本次选线选择较大型号的导线。机械厂选择LGJ95/20型，加工厂、水厂和棉纺厂选择LGJ120/

55、25型，药棉厂和化工厂选择LGJ150/25型钢芯铝绞线。查相关的电气手册，LGJ系列导线在环境温度为20时的长期允许载流量LGJ95为357A，LGJ120的载流量为408A，LGJ150的载流量为163A，当环境温度为40时的温度修正系数： 进行修正后为电流为：，均大于所有回路的最大工作电流，所以均满足要求。电压损失校验：由钢芯铝绞线的对应型号可以查出其单位电抗和电阻值。LGJ95，LGJ120，LGJ150，加工厂LGJ120：机械厂LGJ95：药棉厂LGJ150：棉纺厂LGJ150：水厂LGJ120：由上面的计算可以知道，各回出线的电压损失均小于5%，所以满足电压损失要求，综合上面的校验则可以得出，所选择的各回出线能满足负荷的需求，所以选择导线满足要求，合格。各回出线上断路器及隔离开关的选择10KV出线按最大回路的工作