10kv箱式变电站设计论文

10kv箱式变电站 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 论文 毕 业 设 计 论 文 学 生 姓 名: 刘志磊 学 号: 13018138211003 所 在 系 部: 电气工程系 论 文 题 目: 10kv箱式变电站设计 专 业 名 称: 电气工程自动化 指 导 教 师: 张光明 2015年11月15日 填 表 日 期: 目 录 摘 要 .................................................................... 1 Abstract ................................................................. 2 第一章 箱式变电站概述 ............................................... - 1 - 1.1 供配电技术的现状 ........................................ - 1 - 1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 .......................... - 1 - 1.2.1 箱式变电站的类型 ...................................... - 2 - 1.2.2 箱式变电站的结构 ...................................... - 2 - 1.2.3箱式变电站与常规变电站的对比及优缺点分析............... - 3 - 1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范............................ - 4 - 1.4 本设计的主要任务 ........................................ - 6 - 第二章 10kV箱式变电站的总体结构设计 .................................. - 7 - 2.1 电气主接线的确定 ........................................ - 7 - 2.1.1 主接线的基本形式 ...................................... - 7 - 2.1.2 主接线的比较与选择 .................................... - 7 - 2.1.3 高压接线方式 ......................................... - 12 - 2.2 变压器 ................................................ - 12 - 2.2.1 变压器容量、接线组别的确定 ........................... - 12 - 2.2.2 变压器的散热处理 ..................................... - 14 - 2.2.3 采用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器 ............... - 14 - 2.3 箱式变电站总体布置 ..................................... - 15 - 第三章 10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型 ......................... - 17 - 3.1 10kV箱式变电站一次系统设计 .............................. - 17 - 3.2 设备选型 .............................................. - 17 - 3.2.1 高低压电器设备选择的要求 ............................. - 19 - 3.2.2 断路器的选型 ......................................... - 20 - 3.2.3 高压熔断器的选择 ..................................... - 21 - 3.2.4 互感器的选型 ......................................... - 22 - 3.2.5 隔离开关的选型 ....................................... - 24 - 3.2.6 开关柜的选型 ........................................ - 24 - 第四章 10kV箱式变电站二次系统设计 ................................... - 25 - 4.1 二次系统的定义及分类 ................................... - 25 - 4.2 二次系统总体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ....................................... - 25 - 4.3 断路器控制与信号回路 ................................... - 25 - 4.3.1概述.................................................. - 25 - 4.3.2 控制回路设计 ......................................... - 26 - 4.3.3 信号回路设计 ......................................... - 26 - 4.4 电气测量与信号系统 ..................................... - 27 - 第五章 箱式变电站智能监控功能设计 ................................... - 30 - 5.1 箱式变电站的监控内容 ................................... - 30 - 5.1.1 电参量监测与保护 ..................................... - 30 - 5.1.2 防凝露保护 ........................................... - 31 - 5.1.3 变压器室温度保护 ..................................... - 31 - 5.1.4 参数在线数字化显示和设定 ............................. - 31 - 5.1.5 系统组网与集中化管理 ................................. - 31 - 5.2 配电网自动化的功能 ..................................... - 31 - 5.3 箱式变电站的智能监控方案 ................................ - 33 - 5.3.1 硬件设计及工作原理 ................................... - 33 - 5.3.2 软件设计 ............................................. - 33 - 第六章 箱式变电站安装设计要求 ....................................... - 30 - 6.1 箱式变电站的安装要求 ........................................ - 30 - .2 箱式变电站的选址要求 ........................................ - 30 - 6 6.1 箱式变电站的技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 要求 .................................... - 30 - 结 论 .............................................................. - 44 - 致 谢 .............................................................. - 44 - 参考文献 ............................................................ - 46 - 毕业设计任务书 ...................................................... - 46 - 摘 要 箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，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 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 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。 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，箱式变压器安装要求。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0.38KV，主变压器容量为1250kVA，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 技术参数 Abstract Complete set of box-type substation, also known as outdoor substation, also called modular substation, which is developed in the 20th century, the age of 60 to 70 years in Europe and America and other Western developed countries, launched a new outdoor substation substation equipment sets, because it has combination of flexible, easy to transport, transfer, easy installation, short construction period, low operating cost, pollution-free, maintenance-free, etc., by the power workers in the world seriously. The mid-90s of the 20th century, China began to simple box-type substation, and has been developing rapidly. The main topics include the development and application of box-type substation, substation structure of box-type classification, as well as a box-type substation design and equipment selection system, secondary system design, and box-type substation intelligent monitoring system. Box Substation 10kV high side of the rated voltage of 10kV, low-voltage side of the rated voltage voltage 0.4KV, the main transformer capacity of 1 250kVA. Sub main wiring connection using a single bus. Keywords: box-type substation secondary system structure of a system 第一章 箱式变电站概述 1.1 供配电技术的现状 变电站是电力系统的一部分，它集中在一个指定的地方，主要包括输电或配电线路开关及控制设备终端和变压器。通常包括电力系统按和控制所需的设施。开关站是有开关设备，当没有电力变压器的变电站。降压变电站是变压器输出电压低于输入电压的变压变电站，变电站在国内也被常称为变电所。 在民用建筑及工厂内的变电站中，20KV及以下变电站是目前使用最多的，具有量大面广的特点，而且随着时代的发展，建筑或工艺布局对变电站的布置方案也提出了越来越苛刻的要求，这些苛刻的要求一方面增加了变电站的设计难度，另一方面也促进了电气设备的发展和进步以满足实际需要，近10年多来电气设备的制造技术取得了较大的进步，如在20KV及以下变电站中，开关柜在高可靠、少维护、小型化、集成化和智能化等方面有了较大的进步，油浸式变压器使用比例越来越少，干式变压器得到广泛的使用，从而也产生了占地面积小，建设方便、可靠型高的箱式变电站。现阶段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、安全、无人值守的方向发展，而箱式变电站(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。 我现在任职于甘肃宏图建筑设计有限公司电气设计岗位，在这里我将学校学到的电气理论知识与实际工作设计相结合，在设计过程中让我感触很深，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供电。 1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 - 1 - 1.2.1 箱式变电站的类型 箱式变电站(在IEC及欧洲称为高压/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%，是一种方兴未艾的装备。 本产品在世界上有三大流派，(1)欧洲式:特点是防护性好，多了一个外壳，变压器散热不易，要降低容量运行;(2)美国式:特点是变压器保持户外设备本质，散热好，结构紧凑，但是在我国10kV电网系中性不接地系统，因此一相熔丝熔断时不能跳开三相负荷开关，造成非全相运行，危及变压器及用电设备，并且不易实现配电自动化;(3)中国式:从欧洲式派生而来，结合中国用户需要改进而成，但是符合中国电力部门各种法规标准要求，可铅封电能计量箱，无功补偿，一应俱全。 1.2.2 箱式变电站的结构 - 2 - - 3 - 1.2.3 箱式变电站与常规变电站的对比及优缺点分析 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 常规变站 组合式(箱变)变电站 设计工作 需要土建、电气二方面设计、工作量土建工作仅一个安装基础，箱变本身有典型1 较大 设计，只须根据用户要求，作一些调整，设 计工作也大为减少。 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2 装完毕送电。 占地面积?100 一般箱变12m2 3 (10kV800kva为 ZBW174m2 例) 安装地点和负荷中不能十分接近负荷中心，供电线路半能贴近负荷中心，甚至直接置于建筑物处，4 心距离 径较长，电压降落及电能损失较高。 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 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8 线,美化环境。 1、美式箱变的优缺点 1)、优点:体积小占地面积小、便于安放、便于伪装，容易与小区的环境相协调。可以缩短低压电缆的长度，降低线路损耗，还可以降低供电配套的造价。 2)、缺点:供电可靠性低;无电动机构，无法增设配电自动化装置;无电容器装置， - 4 - 对降低线损不利;噪音较?型站和?型站要高，因为?型站和?型站是将变压器安放在室内，起到隔音的作用;另外，将?型站和?型站的集中一电磁辐射分解成多点辐射;由于不同容量箱变的土建基础不同，使箱变的增容不便;当箱变过载后或用户增容时，土建要重建，会有一个较长的停电时间，增加工程的难度。 2、欧式箱变的优缺点 1)、优点:噪音与?型站和?型站相当;辐射较美式箱变要低，因为欧式箱变的变压器是放在金属的箱体内起到屏蔽的作用;可以设置配电自动化，不但具有?型站和?型站的优点，而且还有美式箱变的主要优点。 2)、缺点:体积较大，不利于安装，对小区的环境布置有一定的影响; 2、由于箱变的结构的不同使用的地方也不同，供电的网络也不同 因为美式箱变和欧式箱变的结构不同可靠性不同，因此适用的场合也不同。当美式箱变的容量选用的较小而小区的建筑面积较大时，应用的箱变会增加很多，从而使在架空线上支接的负荷点增多;当减少架空线的支接负荷点时必定要增加箱变的串接数量，从而使网络结构薄弱。要克服小容量箱变而带来的网络结构薄弱的问题，最好使用环网站解决。 1)、美式箱变的适用地方 鉴于美式箱变的结构特点和优缺点，美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层住宅和其他不重要的建筑物的用电。根据我们的实际使用情况看，美式箱变配上小型的环网开关站后，完全适用多层住宅的供电需求。因为就是箱变发生故障，对居民的影响不大，但不适应于小高层和高层。 2)、欧式箱变的适用地方 欧式箱变适用于多层住宅、小高层、高层和其他的较重要的建筑物。 1.3 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 - 5 - 的工艺流程。 参考国家现行设计规范: <<民用建筑电气设计规范>>JGJ16-2008. <<20KV及以下变电所设计规范>>GB50053-2013. <<低压配电设计规范>>GB50054-2011. <<住宅建筑电气设计规范>>JGJ 242-2011. <<供配电系统设计规范>>GB50052-2009. 1.4 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)箱式变电站二次系统设计 (4)箱式变电站智能监控功能设计 (5)箱式变电站安装设计要求 - 6 - 第二章 10kV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。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误动、发生事故时不拒动，能尽可能的缩小停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。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。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。 2.1.2 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不多的单电源小容量的厂中采用。接线方式如图1、2。 - 7 - - 8 - 图1 箱变主接线图 - 9 - 电源工作电源备用电源 QF1QF2QF QS2QS1QS 母线母线WBWB QSQS QFQF 出线1 出线2 出线3 出线4出线1出线2出线3 出线4 b))a 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。接 - 10 - 线方式如图3。 电源1电源2 QF1QF2 QS1QS2 WB1WB2 QSQS QFQF 出线1 出线2 出线3 出线1 出线2 出线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供电中断;检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路;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。 电源1电源2 QF1QF3QF2 WB1 WB2 - 11 - 出线1 出线2 出线3 出线4QFQFQFQF 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。 2.1.3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，即二个环缆进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,在中压/低压变器发生内部故障时起保护作用;QLC对溶断器和变压器还起隔离和接地作用。 2.2 变压器 2.2.1 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10KV降至380V/220V变压器容量一般为160,1 600KVA，最常用的容量为315,630KVA。其器身为三相三柱或三相五柱结构、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 - 12 - 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。对于Dyn11联结变压器来说，其3n次(n为整数)谐波励磁电流在其三角形结构的一次绕组内形成环流，不注入公共的高压电网中去，这较之一次绕组接成星型接线的Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流;Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除;当接用单相不平负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线电流不超过二次绕组额定电流的25%，因而严重影响了接用单相负荷的容量，影响设备能力的发挥。因此国家规定在TT和TN系统中，推广Dyn11联结变压器。但是Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘要求稍低于Dyn11，从而制造成本稍低于Dyn11联结的变压器。变压器联结方式如图5。 A B C UUA=ABUA ...U...ABUAB UabUUCBUUCB Uab UaUaUabUab ......Uc UUc Ubb a b c 变压器Yyn0联结组 变压器Dyn11联结组 图5 变压器的Yyn0联结和Dyn11联结 综合考虑10kV箱式变电站变压器的容量确定为1600kVA，因为三相五拄Dyn11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 - 13 - Ud为三相五柱Dyn11，阻抗电压为 =7.0%，采用油浸式变压器。由于三相五拄Dyn11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Dyn11，接在10kV母线上将10kV电压降低为0.2kV供箱式变电站本身使用。 2.2.2 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。10kV箱式变电站变压器采用第二种接线方式，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。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。 2.2.3 采用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器 负荷开关是用来开、合负载电流的开关装置，它一般具有关合短路电流能力，但是它不能开断短路电流。负荷开关可以单独使用在远离电源中心、且容量较小的终端变电站，用于投切无功补偿回路、并联电抗器及电动机等。熔断器结构简单、价格便宜、维护方便，仍然具有发展前途。熔断体是熔断器的主要元件，当熔断体通过的电流超过一定值时，熔断体本身产生的焦耳热，使本身温度升高，在达到熔断体熔点时，熔断体自行熔断切断过载电流或短路电流。限流熔断器切断短路电流的电流波形如图6所示 - 14 - 1 a 2 时间 0 b 燃弧时间 ttIk1b1b2 图6 限流熔断器切断短路电流时电流波形 1—切断前电流波形 2—切断过程中电流波形 —截止电流;—动作时间 tIk1b2 负荷开关—熔断器组合电器中使用限流型高压熔断器，这种熔断器是依靠填充在熔体周围的石英砂冷却电弧，达到有效熄灭电弧，用于在强力冷却熄弧过程中建立起高于工作电压的电弧电压，因而具有很强限流能力。由曲线可见到，短路开始后电流上升，熔体发热，温度上升，电流升到a点，熔体熔化，由于熔断器的限流作用，电流上升停止，开始沿ab线段下降，在b点电流下降到零，此时完成熄弧。这种熔断器的整个动作过程发生在密封的瓷管中，在熄灭电弧时，巨大气流不会冲出管外。 负荷开关与熔断器配合使用于箱变可替代断路器，作为变压器的保护开关设备。当变压器内部发生故障，为使油箱不爆炸，故障切除时间必须限在20ms内。采用断路器保护的话，断路器最快全开断时间(继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间)一般需要2,3个周波(40ms,60ms)左右，而限流熔断器则可保证在10ms以内切除故障。由于同电压等级负荷开关的价格大约是断路器的价格的1/4,1/5，而负荷开关+熔断器的价格仅仅是断路器的价格的1/3，因此采用负荷开关+熔断器有较大经济性。由于断路器是用于开断短路故障电流、大负荷电流、容性电流等通用的开关设备，因此体积大、笨重，结构也复杂。相比之下负荷开关体积小，简单易开发。 2.3 箱式变电站总体布置 - 15 - 10kV箱式变电站高压室额定电压10kV ，低压室额定电压0.4kV。主变压器额定容量为1600kVA，接在10kV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1600kVA干式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。 - 16 - 第三章 10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型 3.1 10kV箱式变电站一次系统设计 10kV母线采用单母线接线，0.4kV侧母线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。开关柜内设有上下隔离刀闸，ZN23-10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 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50HZ)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。 1)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，以及沿海或湿热地域的特点。 2)所选设备的额定电压应不低于安装地点电网电压 即 UUN.etN ?(1) UUN.etN 一般电器设备的电压设计值满足 1.1 应而可在应1.1下安全工作。 UUN.etN.et 3)电器的额定电流是指 在额定周围环境温度θ下，电器的长期允许电流0IIN.etN.et - 17 - 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，即 IMAX (2) , IIN.etMAX 由式可以推算，当电器的环境温度θ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 1)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力。满足稳定的条件 ,(3) iietsh 或 (4) , IIetsh 式中 、—设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值(kA) IIshsh 、—设备允许通过电流的峰值及其有效值(kA) IIetet 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。 2)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 22 t? (5) InI,tima 式中— 设备安装地点稳态三相短路电流; I, —短路电流假想时间; tima - 18 - — t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流(kA); It t—厂家给出的热稳定计算时间，一般为4s、5s、1s等。 3.2.1 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高压电器选择与校验条件 项目 额定电压 额定电流 开断电流 动稳定 热稳定 设备 ?高压断路器 IIbx, 隔离开关 — ?Un.et? IIcizb2? IIn.etmax?It?负荷开关 IIbx, Un 2 I?,timaIIbx,高压熔断器 或 Izb (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4所列。 - 19 - 表4 低压一次设备的选择校验项目 短流电流校验 断流能力 设备名称 电压(V) 电流(A) (kA) 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 ? ? ? ? ? 3.2.2 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;10kV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10kV箱式变电站10kV侧选用ZN23-10型真空断路器，0.4kV侧采用ZN28-04技术参数如表5所示。 - 20 - 表5 ZN23-35型真空断路器的技术参数 额定额定 断流热稳定固有分合闸时开断 动稳定电陪用操动类别 型号 电压 电流 容量 电流 闸时间 间 电流 流峰值kV 机构 kV A kA kA ? ? kA 真空 ZN23-10 10 630 63 25(4s) 0.06s 0.075s CT12 25 真空 ZN28-04 0.4 200 20 20(4s) 0.06s 0.1s 20 3.2.3 高压熔断器的选择 熔断器额定电流的选择，除了根据环境条件确定采用户内或户外、根据用于保护电力线路和电气设备还是保护互感器确定采用RN1(及其改进型RN3、RN5、RN6)或RN2等项目外，还包括熔管的额定电流和熔体的额定电流选择。 (1)熔管额定电流 不小于熔体为了保证熔断器壳不致过热毁坏，要求熔断器熔管的额定电流 Im.f1的额定电流即: Im.f2 ?(6) II m.f1m.f2 (2)熔体的额定电流 =kI Imaxm.f2 (7) 式中I—熔断器所在电路最大工作电流; max k—可靠系数。为防止熔体误动作而考虑留有一定裕度。对于变压器回路k的取值，在不计电动机自起动时k=1.1~1.3，记入自起动时k=1.5~2.0;对于电力电容器回路，一台电容器时k=1.5~2.0，一组电容器时k=1.3~1.8。 (3)熔断器开断电流校验 ?(或) (8) IIIhr,sh 对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值I进行校验;对于有限sh 流作用的熔断器，在电流过最大值之前已截断，故不计非周期分量的影响，而取I(I)?k - 21 - 进行校验。高压熔断器选用RW5-10/25如表6所示。 表6高压熔断器技术参数 型号 额定额定溶丝额定额定开断电流 断路容量 电压 电流 电流 上限 下限 RW5- 10 10/25 25A 40A 6.3kA 200MVA 15MVA 3.2.4 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。 1)绕组的额定电压; 2)一次绕组的额定电流; 3)准确度等级。为了保证测量仪表的准确度，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0.5~1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1~1.5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，限定二次绕组接入的总负荷Z; 2SN.TA 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7所示，低压电流互感器选用LMZJ-0.51其技术数据如表8所示。 - 22 - 表7高压电流互感器型号 二次负荷 额定电流型号 级次组合 1s热稳定倍数 动稳定倍数 0.5级 1级 3级 (C)D比 级 LA-10 200/5 0.5/3，1/3 0.8 1.2 1 75 135 表8 低压电流互感器 额定一次 额定二次负荷(Ω) 型号 一次安匝 电流(A) 0.5级 1级 3级 LMZJ-0.5 400 400 0.4 0.6 — 1 (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6~35kV屋内配电装置中，一般采用油渍式或浇注式;110~220kV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: 1)额定电压应于安装处电网的额定电压相一致; 2)类型 户内型 、户外型; 3)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9所示。 - 23 - 表9电压互感器技术参数 额定电压(Kv) 副绕组1额定容量(VA) 最大容量 型号 (VA) 原绕组 副绕组 辅助绕组 0.2 0.5 1 3 JDJJ-10 0.03/3 150 250 600 1200 10/ 0.03/ 33 3.2.5 隔离开关的选型 隔离开关高压侧选用GW14-10/200，低压侧选用GN19-04C/20其技术数据如表10所示。 表10 高低压隔离开关技术数据 热稳定电流 额定电压 额定电流 极限通过电流峰值 型号 (kA) (A) (kA) s4 5s GN19-04C/20 0.4 200 50 12.5 GW14-10/200 10 200 40 31.5 3.2.6 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、二次电路的图纸及有关技术资料。10kV开关柜选用XGN6-10-101型。 - 24 - 第四章 10kV箱式变电站二次系统设计 4.1 二次系统的定义及分类 箱式变电站的设备通常可分为一次设备和二次设备两大类。主接线所连接的都是一次设备，而二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继电保护设备、自动装置和运动装置等。根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备相互连接关系的电路，称为二次接线或二次回路。 按二次接线电源性质分，有交流回路，按二次接线的用途来分，有操作电源回路、测量表计回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等。电气测量仪表及测量回路。 4.2 二次系统总体方案 (1)开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的继电保护屏与中央信号系统(信号屏、计量屏与控制屏)保持原设计不变,再设计一套重复的计量、信号与控制回路进入计算机监测与控制系统。 (2)开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的中央信号系统 取消,集中保护的继电保护屏应保留,再将计量,信号与控(信号屏、计量屏与控制量) 制回路进入计算机监测与控制系统。 (3)开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的中央信号系统(信号屏,计量屏与控制屏)只包括电源进线与母线联络开关柜,所有出线开关柜均不进 母线联络开关柜及所有出线开关柜的中央信号系统(信号、入中央信号系统。电源进线, 计量与控制)全部进入计算机监测与控制系统。 4.3 断路器控制与信号回路 4.3.1概述 断路器控制按控制地点可分为集中控制与就地控制。所谓集中控制就是集中在控制室内进行控制;就地控制就是在断路器安装地点进行控制。在控制室内对配电装置中的断路器进行控制称为距离控制。这种控制主要由控制开关、控制电缆和操作机构等组成。 - 25 - 断路器控制回路的基本要求有: (1)能进行手动跳闸、合闸，也能完成自动跳闸，断路器跳闸(合闸)过程完成后，能自动切断跳闸(合闸)线圈回路电流，防止线圈长时间通电而烧毁; (2)有防止断路器连续多次跳闸或合闸操作的位置信号; (3)有反映断路器完成跳闸或合闸的防跳回路; (4)有断路器自动跳闸或合闸的位置信号; (5)有控制回路完好性监视信号; (6)在满足要求的前提下，力求简单可靠。 中央控制信号装置按形式分有灯光信号和音响信号。灯光信号表明不正常工作状态的性质地点，而音响信号在于引起运行人员的注意。灯光信号通过装设在个控制屏上的信号灯光和光字牌，表明各种电气设备的情况，音响信号则通过蜂鸣器和警铃的声响来实现，设置在控制室内。由全所共用的音响信号，称为中央音响信号装置。 中央信号装置按用途分有:事故信号，预告信号和位置信号。 4.3.2 控制回路设计 (1)计算机监测与控制系统都有合闸与分闸继电器输出接点,一般接点容量为A050V,3A。将其并连接到开关柜的合分闸开关或按钮上就可以进行远方合分闸操作。 (2)计算机监测与控制系统的合分闸继电器接点与开关柜上合分闸开关或按钮之间应设计手动与远方自动转换开关。 (3)10KV及以上的供配电系统需要计算机监测与控制系统进行远方合分闸操作时,其控制开关应取消不对应接线,可以选用自复位式转换开关,也可选用控制按钮。 (4)所有进入计算机监测与控制系统的远方操作开关的手动分闸操作开关或按钮应有一对独立的常开接点引到计算机监测与控制系统,以便在人工手动分闸时给计算机监测与控制系统一个开关量输入信号,以防止人工就地手动分闸时出现误报信号。 4.3.3 信号回路设计 (1)所有需要计算机监测与控制系统进行监视的开关状态,均应有一对常开接点引 - 26 - 到计算机监测与控制系统。所有常开接点可以共用一个信号地线,但不能与交流系统地线相连接。 (2)所有信号继电器均应有一对单独的常开接点引到计算机监测与控制系统。有中央信号系统时,信号继电器应再有一对常开接点引到中央信号系统,以下两种常开接点应分开,由于电压等级不同,不能共用地线。 4.4 电气测量与信号系统 (1)需要进入计算机监测与控制系统的测量参数由设计者根据有关规定与用户实际需要来确定。 (2)需要进入计算机监测与控制系统的各种测量参数,首先经过电流互感器与电压互感器变为统一的交流。一5A电流与交流。一100V电压,220/380V系统直接利用交流守-220V或+-380V电压,然后再经各种电量变送器将交流参数变为直流。一5V,?10mA,4一20mA或?10V信号给计算机监测与控制系统进行测量。 (3)电量变送器的种类与电工测量仪表完全对应。有什么类型的电工测量仪表,就有什么样类型的电量变送器。即有电流变送器(单相与三相),电压变送器(单相与三相),有功功率变送器(三相三线制与三相四线制),无功功率变送器(三相三线制与三相四线制),有功/无功功率变送器,功率因数变送器。(三相三线制与三相四线制),有功电度变送器(三相三线制与三相四线制),无功电度变送器(三相三线制与三相四线制)0,频率变送器器等。 (4)电压变送器的测量输入电压最大值应提高20%,高压选交流120V,低压选交流250V或420V,各种电量变送器的输出一般选直流0-5V或4-20mA。 (5)采用变配电站综合自动化系统之后,其监控单元均为交流采样,直接从电流或电压互感器取。-5A或0-100V测量信号,低压直接取220V或380V信号。不再需要各种电量变送器,开关柜上各种测量仪表可以取消。电度计量应选用带脉冲输出的电度表。其型号及一次接线与原电度表相同,只在备注中说明带脉冲输出,并注明与计算机监测 - 27 - 与控制系统相匹配的直流电源电压,设计时应优先选用自带供电电源的有源型, 输出为隔离型的脉冲电度表。计量柜电度表一般不进入计算机监测与控制系统,所以应在进线开关柜内增加有功与无功脉冲电度表各一块,作为内部统计用电量使用。本设计采用数字综合测量电路。如图7所示。 - 28 - 测量表计测量表计测量表计 电流回路电压回路工作电源 S1S1S1多多功功TA1TA2TA3能能S2S2S2仪仪表表 多功能仪表 图7 多功能数字式智能表的测量原理图 - 29 - 第五章 箱式变电站智能监控功能设计 5.1 箱式变电站的监控内容 随着社会经济的发展，用户对供电可靠性和电能质量要求越来越高。预装式变电站和传统的供电所相比，虽然有着明显的优势，单仍存在一些不足之处，比如没有变压器故障监控，无防环境影响的揭露控制等。传统的保护只在高压侧配置负荷开关和熔断器，变压器有的装有专用温度控制器，低压室出线一般设有空气开关和塑壳开关。 鉴于这种情况，我们对箱式变电站智能监控采用预装式变电站智能监控单元。它集中采集了预装式变电站所有有用的信息，包括电参量、环境温湿度、变压器温度等信息。通过对这些信息的综合分析作出对应动作，确保变电站的经济、安全运行，延长使用寿命。总体规程如图8。 操作机构 微机总控制端 运行设备 保护装置 监控系统 图8 10KV箱式变电站智能控制系统 下面介绍箱变的监控内容: 5.1.1 电参量监测与保护 实时在线监测高压侧三相入口电压/出口电流，低压侧各输出端口电流， 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 运行时的电压，电流，功率，功率因数，供上位机调用或本地监测;实时监测预装式变电站三相高压端出口电流故障，根据故障状态及时分断负荷开关或向上位机发送故障状态信号。 - 30 - 5.1.2 防凝露保护 预装式变电站一般用于户外，对高压室，低压室实时在线监测温湿度信号，根据当前温湿度值及时启停除湿，升温设备，破坏凝露的生成，有效防止高压开关和低压开关设备因表面出现凝露而发生闪络放电事故。 5.1.3 变压器室温度保护 变压器在运行过程中由于负荷及各种原因的影响，温度容易升高，若不及时对其降温，或在温度急聚上升时做出相应地处理，将影响变压器出力甚至设备故障或永久损坏。通过实时监测变压器绕组温度或变压器油温，当监测温度超过设定值时，可启动风扇，强迫排风散热。 5.1.4 参数在线数字化显示和设定 8位LED循环显示高压侧入口三相电压和出口三相电流、低压侧各输出端口电压高压侧低压室温湿度和变压器室温度，通过按“显示”键可显示高压侧最新出口故障电流。 故障电流地整定值和各路温湿度的上小限设置值均可通过键盘设置修改，或通过上位机下发命令而设置修高故障电流整定值和温湿度上下限值。 5.1.5 系统组网与集中化管理 预装式变电站无人值守的特点，使得系统组网成为必然。现场总线通信接口积极RS485/422人机通信接口能方便地通过电力线载波、无线电信道、通信电缆与县调或地调进行可靠通信，符合部颁通信规约标准，从而全面支持“四遥”功能。 5.2 配电网自动化的功能 (1)配电网的实时监视与控制 这种监视和控制功能与大电网的SCADA系统原则上具有类似的功能，只是监视和控制的对象不同，其规模较小。它必须随时了解配电网内各重要母线电压，各配电线的有功功率的状况;反映系统结构变化后各配电变压器，断路器及柱子上开关的运行状态;重要用户的负荷情况及其电力和电能表的信息等。这些信息必须连续地或周期性地被采集和不断地更新。反映这些信息的数据必须可靠，完整和具有一定的精确度，以便准确 - 31 - 的实施各种控制和记录。 (2)安全性控制 安全性控制的目的是使配电网系统在发生故障后所造成的损失和影响最小。实施安全性控制首先识别故障。在非永久性故障时，依靠继电保护和重合闸来消除故障和恢复供电。在永久性故障时，要将故障隔离在最小范围内，使非故障部分的用户尽可能快地恢复供电。安全控制主要有以下几方面: 1)电线的切换和自动分段 对于环状配电网，在正常运行时是由分段开关加以分开，实行开环运行。在发生永久性故障时，配电网自动控制系统可以根据遥测和遥信信号自动地识别故障将故障隔离，并自动地重新安排运行方式，恢复所有非故障线的供电。包括:故障检测、故障隔离、初始电源恢复和配电线重新配置。 2)母线自动分段 在配电变电所一段发生永久性故障时，原来由这一母线供电的配电线必须切换到另一健全的母线上。这一系列的倒闸操作可以由配电网调度自动化系统来完成。 3)冷负荷启动 这是指在大于20min的停电以后，重新恢复配电线的供电时，为防止短时冲击性负荷超过配电线的允许值，采用切除部分用户负荷，并在配电线正常运行后逐步按次序恢复用户的自动恢复供电控制。 (3)经济控制 经济性控制的目的是为了有效的利用配电设备的能力，降低或推迟扩建资金的投入，减少运行费用。 (4)质量控制 质量控制的目的是保证供电的电压和频率，当然，这二者与整个电力系统的运行控制的关系是十分密切的。 - 32 - (5)负荷控制 负荷控制是用对用户负荷进行远方控制的方式，以抑制高峰负荷和提高负荷率。其目的是降低用户对电网的负荷需求，鼓励用户在低谷时多用电，系统突然失去大电源时，缓解对电力系统的扰动，在停电后恢复供电时，减轻冷负荷时的冲击。 5.3 箱式变电站的智能监控方案 5.3.1 硬件设计及工作原理 智能监控单元以16位微处理器为控制核心，外扩现场可编程芯片(PSD)，组成最小CPU系统，硬件电路简单，设计、调试和扩展十分灵活方便。它集成模拟信号处理、开关量输入输出、串口通讯、人机接口等部分，通过对电量和非电量的采集、计算、判断来达到对系统进行监控的效果;通过串行口的连接和上位机进行通讯，以达到网咯化管理;通过送风、加热等措施监测和调节环境温湿度、变压器线包温度，使预装式变电站能够正常工作。 输入板接收所有要采集的各个参数，经过互感器的交换，送到模拟块。模拟板吧输入板转送过来的各个参数滤波、放大等方法处理后，将转换后的数字量送CPU板计算处理。CPU板是整个单元的核心，它接收经过模拟板模拟转换之后的数据、面板的开关量和上位机的通信数据，经处理后向输出板输出操作信号，通过断路器的动作完成报警、跳闸等功能，或者通过操作LED输出测量信息的数值，或者向上位机上传信息。 硬件基于通用硬件平台设计，采用总线结构，使各部分更加独立化和模块化，可以根据不同的控制要求选配不同种类的模板，因而可以适用于各种不同的应用场合。监控单元的硬件由CPU主控板、模拟板、输入板、输出板、面板、总线板等六部分组成。所以5块板的通信联络均是通过总线板进行的。 5.3.2 软件设计 软件设计同样基于通用的软件平台设计，采用面向对象的设计思想，具有可能承性、可封装性、可扩展向和模块化的特点，可以根据用户的不同需求进行组合和扩展。整个软件系统包括用户程序和应用元件开发平台两大部分，后者以实时多任务调度(操作) - 33 - 系统为核心，来完成底层管理任务以及拥护申请任务、中断响应任务的调度和处理，实时性好、效率较高。微机保护软件总框图如图9所示。 上电故障处理程序入口定时器中断服务程序 故障相判别故障相判别主程序入口 故障区段故障区段初始化 NStart=1收跳闸令发跳闸令Start=0 YY 振荡闭锁故障切除Y启动元件动作 N N整组复归Start=1已过5S Y Y驱动启动有报告继电器收跳闸令 N打印修改中断返回地址为故障程Y静稳破坏序入口报警 等待值班人员处理中断返回自检 图9 微机保护软件总框图 - 34 - 第六章 箱式变电站安装设计要求 6.1 箱式变电站安装要求 6.1.1、主变压器与箱体之间应满足最小防火净距 按照 GB50059-92 《 35 , 110kV 变电所设计规范》的规定，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 ( 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，箱式变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，因此实际设计工作中，如果主变采用户外布置时，建议主变与箱体之间最小防火净距保持 10m ，以确保变电站的安全运行。 6.1.2、10kV 电缆出线应穿钢管敷设 为求美观，变电站内 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。 6.2 箱式变电站选址要求 6.2.1、箱变位置设置 箱变的数量、位置与建筑物的分布、使用性质(住宅、公建)、总用电量、供电半径等许多因素有关。在小区规划确定箱变的位置时，首先要限制箱变的供电半径，这是众所周知的常识(供电局2007年“统一技术标准”中规定，低压供电半径市中心区不大于100m，其他地区不大于250m)。但是，如果认为只要满足供电半径要求就可以了，这是一种严重的误解，甚至是错误。应为它仅是满足了电压偏差的要求。如果箱变没有深入负荷中心，存在很多问题，不仅是不节能(此时，低压供电线路上的电能损耗可能会达到总用电量的10%，甚至20%)。低压供电半径大，则电压偏差大，供电质量差，用电设备寿命短，短路保护的灵敏度很难满足要求等等。 - 35 - 所以，在公建、住宅设置箱变时，最好布置在建筑的负荷中心部位，需要深入负荷中心，对与住宅建筑宜布置在住宅的附近(不必距住宅20m以外，根据世界卫生组织的标准规定和中国相关机构的测试结果表明，10KV/0.4KV变压器电磁波极其微弱，不会对人体健康照常危害)。 6.2.2、箱变数量设置 箱变的台数与总用电量，箱变位置、计费方式、管理和使用需要，以及对单台变压器容量的限制等多种因素有关。 1)公建中箱变单台变压器容量不宜大于2000KVA，考虑箱变台数时，还应考虑每台的供电范围、用途(例如:动力、照明是否应分开设置)等因素。 2)住宅中箱变单台变压器容量不宜大于1250KVA，单台变压器容量不宜大于1250KVA，便于高压侧可采用环网柜。同时，采用容量小的变压器，其低压侧断路器的分断能力要求也可相对低一些，有利于住宅内家用电器的安全，也可以缩小供电半径。 6.3箱式变电站技术标准要求 6.3.1、箱变变压器容量范围 箱式变电站供货范围:(KVA)30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。 6.3.2、箱变使用环境条件 预装式变电站可以在以下使用条件、在额定容量下持续运行。 a.使用位置:户外 b.海拔高度:?1200m c.环境温度: 最高气温:40? 最热月平均温度:30? 最高年平均温度:20? 最低气温:-40? d.相对湿度 在25?时，空气相对湿度不超过95,，月平均不超过90,。 e.安装环境 安装环境应无明显污秽、无爆炸、腐蚀性气体和粉尘，安装场所应无强烈震动冲击; - 36 - 地震引发的地面加速度ag ,水平方向低于3m/s2,垂直方向低于1.5m/s2。 f.电源电压的波形近似于正弦波。 g.三相电源电压应大致对称。 除上述正常使用条件外的其它使用条件按GB1094.1、GB/T11022、GB/T14048.1和GB7251.1标准规定。 6.3.2、箱变主要参数及技术要求 1.产品型号及其含义 预装式变电站产品型号及其含义如下: Y X B ? — ?/ ? 低压侧额定电压 高压侧额定电压 布置方式 变电站 箱式 预装式 2.额定电压 高压侧额定电压(KV)10。 高压侧设备最高电压(KV)12。 低压侧额定电压(KV)0.4。 辅助回路额定电压(KV)0.22，0.38。 3.预装式变电站的变压器的额定容量、电压组合、联结组标号及性能应符合表1的规定。变压器可选用S9或S11型油浸式变压器、S9-M或S11-M型全密封变压器、SC9或SC11型干式变压器。 4.性能参数的允许偏差 预装式变电站的变压器性能参数的实测值与规定值之差，不得超过表2的规定。 - 37 - 表1:预装式变电站的变压器性能参数 电压组合 联 额定空载短路结低压负载损容量高压高压分空载损耗KW 电阻组 耗KW KV KVA KV 接范围 流, 抗, 号 30.10 0.6 2.1 0 0.14 0.87 2 0.13 50 9 0.18 .0 5 1.0 0.15 163 4 Y0.20 .9 1.12 ?Nyn 2× o 1.22.Y 10 0.4 4.0 0.18 15, yno 80 5 或D0.25 .8 ?5, yn11.36 1 1.5 0.20 1100 0 0.29 .6 1.62 0.24 1.81125 0.34 0 .5 - 38 - 1.95 2.2 0.28 160 0 1.4 0.39 2.40 2.6 0.33 200 0 1.3 0.47 2.80 3.0 0.40 250 5 1.2 0.57 3.25 3.6 0.48 315 5 1.1 0.68 3.25 4.3 0.57 400 0 1.0 0.80 4.50 0.68 5.1500 1.0 0.97 0 - 39 - 5.30 6.2 0.81 630 0 0.9 1.15 6.40 7.5 0.98 800 0 0.8 1.40 8.00 10. 1.15 1000 30 0.7 4.5 1.65 10.90 12. 1.40 1250 00 0.6 1.95 12.80 14. 1.65 1600 50 0.6 2.35 15.50 注:空载损耗斜线上方为S11系列变压器空载损耗数值，斜线下方为S9系列变压器空载损耗数值。 - 40 - 负载损耗斜线上方为变压器联结组YNyno和Yyno的负载损耗数值，斜线下方为变压器 联结组Dyn11的负载损耗数值。 表2:性能参数的允许偏差 项目 偏差, 总损耗 +10 空载损耗 +15 负载损耗 +15 阻抗电压 ?10 空载电流 +30 电压比 ?0.5 6.3.4、箱变高低侧主要参数及技术要求 高压配电装置 1.高压主回路方案:见“YXB-10型箱式变电站安装使用说明书”。 2.高压开关选型: 进口SF6负荷开关(选用ABB，配置SFLAJ-10碰撞式熔断器) 3.技术参数: 额定电压: 10KV 最高电压: 12KV 额定频率: 50Hz 额定电流: 400、630、1250(A) 额定短路关合电流: 25、40、50、62.5(KV) 1min工频耐受电压:相间、相对地42KV 隔离断口48KV 雷电冲击耐受电压: 相间、相对地95KV,隔离断口110KV。 机械寿命: 5000次 4.SFLAJ-10碰撞式熔断器技术参数(配置高敏熔丝，留备用熔丝，一用一备) 额定电压: 10KV - 41 - 最高电压: 12KV 额定电流: 40A 额定频率: 50Hz 熔丝额定电流: 40A 额定开断电流: 20KA 5.接地及带电显示及过电压保护 高压电器在规定部位装设接地开关和带电显示器。 过电压保护:在母线部位安装氧化锌避雷器。 6.变压器采用多功能保护器保护。 7.进线方式:电缆;出线方式:铜母排。 8.计量方式:计量柜内装有电子式电度表。 9.高压电器设备设有完善的电气和机械连锁装置，满足五防要求。 10.高压室所有连线均有明显的相别标记。柜门标有主回路线路图及操作和注意事 项，并安装有便于观察的观察窗。各信号反馈均装有仪表显示。 低压配电装置 1.低压主回路方案:见“YXB-10型箱式变电站安装使用说明书”。 2.低压主开关类型和型号:低压框架式断路器CW-? 低压分开关类型和型号:低压塑壳断路器M1-? 3.0.4KV塑壳断路器M1-?主要技术参数: 额定电压:400V 额定绝缘电压:800V 额定电流:400、200、100(A) 额定开断电流:50KA 额定热稳定电流:80KA 热稳定时间:1S 机械寿命:10000次 额定短路电流开断次数:3000次 合闸时间:?0.08S 分闸时间:0.025S - 42 - 飞弧距离:0mm 极数:3P 绝缘水平:1min工频耐受电压:2.5KV(对地、相间、断口) 安装方式:固定式 储能方式:手动操作 4.接线方式 进线方式:铜母排;出线方式:电缆。 6.计量方式:总柜装设电子式电度表 7.低压电器设备连线均有明显的相别标记。柜门标有主回路线路图及操作和注意事项。各信号反馈均装有仪表显示。电容补偿采用自动投切装置。具有变压器综合监测功能，具有红外抄收功能并可通过RS485向外传输。 - 43 - 结 论 在本论文的写作过程中加入自己的收获。以本市住宅小区箱变设计为例，该设计按照先行的原则，依据远期负荷发展，建立10kV变电所。改善提高住宅建筑供电水平。同时和周边地区变电所联成环网，提高了本小区供电质量和可靠性。在论文的写作过程中考察实际地形和当地环境对所要建设变电站的影响，和甲方领导共同探讨该变电站的建设对电能用户的有利因素由于条件和本人能力有限本论文只能做到现有的考察状况但基本满足了论文的要求。 - 44 - 致 谢 时光飞逝，我们的学习到了最后一个环节，也是一个很重要的环节—毕业论文设计。因为我们可以通过毕业设计来进一步综合检验和巩固自己学到的知识。 我们的毕业设计有一个多月的时间，在时间应该是比较充足的。所以我们也做了比较仔细和充分的准备。先后在网上数字图书馆进到了各种资料，在按照老师给我们的技术要求的基础上然后再分析整理加以组织，这样构成了自己论文的主体部份。在这过程中我态度端正，积极上进，踏实认真。认为这是一次自己学习的好机会 。同时也是最后一次得到各位老师亲自指导的最后一个机会，这是很宝贵的。经过一个多月的努力，我基本按照要求完成了本次的毕业设计任务。不论是在知识的吸取还是在研究的设计的方法上还有不少的收益。这也是对自己幸苦和努力的回报。是啊，我们不论做一件什么事情都是这样，你用心，所以你进步，你收获。 我不会忘记自己在最后阶段，不会忘记这其中的苦与乐，遇到因难时的忧愁和做出结果时的甜蜜。还很重要的，就是老师们给我的宝贵指导，这是我可以圆满完成毕业设计很重要的影响因素。感谢所有老师这么多年的培养和教导。谢谢您们的指导和帮助～ 谢谢～在这离校的时刻我祝大家身体健康，万事如意，工作顺利～ - 45 - 参考文献 [1]黄绍平.成套电器技术[M].湖南工程学院讲义(内部资料)，2002 [2] 费广标.10kV箱式变电站模式设计 [M].中国电力出版社，2003 [3] 朱宝骅.一种新型箱式变电站-集成变配电站[J].电工技术杂志，2002(2) [4] 麦艳红.新型箱式变电站的应用与分析[J].广西水利水电，2001(1) [5] 熊作胜.关于10kv箱式变电站的技术改进[J].电气时代,2001(3) [6] 吕亚杰.箱变的结构及适用型分析[J].大同职业技术学院学报，2001(1) [7] 蔡心一，颜长斌.欧式、美式、国产式箱变的特性分析[J].江苏电器，2001(1) [8] 高颂九.预装式变电站小区布点及容量选择分析[J].变压器,2002(11) [9] 赵磊.对箱式变电站设计的建议[J].农村电气化,2002(4) [10] 刘涤尘. 电气工程基础[M]. 武汉理工大学出版社,2002(1) [11] 输变电常用标准汇编[M].中国标准出版社, 2001(3) [12] 电力系统一次接线[M].北京,电力工业出版社,1995 [13] 贺家李. 电力系统继电保护原理[M]. 北京, 水利电力出版社, 1994 [14] 刘健. 配电自动化系统[M]. 北京, 中国水利电力出版社, 1998 [15] 苏文成. 工厂供电[M]. 北京, 机械工业出版社, 1981 [16] 文锋. 发电厂及配电所的控制[M]. 北京, 中国电力出版社, 1998 [17]电力工程电气设计手册(电气一次部分、电气二次部分)，水利电力出版社， 1990 [18]王锡凡，电力工程基础，西安交通大学出版社，1998 [19]范锡普，发电厂电气部分，水利电力出版社，1995 [20]电力工程设计手册(1、2、3)，上海人民出版社，1972 [21]C.F. 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