35KV农网型箱式变电站设计 开题报告.doc

一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意义等)题目：35KV农网型箱式变电站设计研究目的：箱变是一种把高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定接线方案排成一体的工厂预制型户内、户外紧凑式配电设备，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，具有成套性强、体积小、占地少、能深入负荷中心、提高供电质量、减少损耗、送电周期短、选址灵活、对环境适应性强、安装使用方便、运行安全可靠及投资少、见效快等一系列优点,从而受到世界各国电力工作者的重视。本课题的研究目的就是通过进行电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等）、各电压等级配电装置设计、各器件继电保护和整定设计以及防雷保护的配置，最后实现对35KV农网型箱式变电站进行一次全系统整体的探索设计，从而为农网改造工程中简易箱式变电站的理论方面作出一点贡献。 研究意义：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，所以进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，电力部也相应制定了颁布标准，但应用并不广泛，到90年代末期，特别是农网改造工程启动后，科研开发、制造技术及规模等都进入了高速发展，被广泛应用于城区、农村10110kV中小型变(配)电站、厂矿及流动作业用变电站的建设与改造，因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，特别适用于农村电网改造，被誉为21世纪变电站建设的目标模式。箱式站在国外已普遍使用，在我国，箱式站的制造厂家越来越多，使用也越来越多。在这方面必须熟悉国际标准在这方面的规定，特别是对内部故障电弧的试验方法和试验判据，借鉴国外在防御内部故障电弧上采取的种种措施，提高箱式站防御内部故障电弧的能力，使之最好不发生，一旦发生，也能将其影响减至最小。结合我国的实际，完善箱式站的多种功能，以优良的性能、创新的结构、优质的服务，迎接来自国内同行的挑战。总之，展望未来，箱式变电站在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中会得到广泛的应用，它将以其物美价廉的优点被越来越多的人们所使用，使我国的电网运行水平再上一个新台阶。二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献) 箱式站的总体结构是指作为箱式站的三个主要部分高压开关设备、变压器及低压配电装置的布置方式【5】。从国内外看，箱式站的总体布置主要有两种形式：一为组合式，一为一体式。所谓组合式，是指这三部分各为一室而组成“目”字型或“品”字型布置。而一体式是指以变压器为主体，熔断器及负荷开关等装在变压器箱体内，构成一体式布置。我国是IEC标准的积极采标国家，因此我国的箱式站为组合式布置【8】。组合式箱变中，高压开关设备所在的室一般称为高压室，变压器所在的室一般称为变压器室，低压配电装置所在的室称为低压室。这三个室在箱式站中可有两种布置，即“目”字型布置和“品”字型布置。35KV户外箱式变电站是将35KV高压电器,35/10,(6),(O.4)KV电力变压器,10KV开关柜,0.4KV低压柜,直流电池屏,继电保护屏,按预定方案成套组合在一起的高压变电装置。有整体式和分体式两种结构，由型钢经防护处理后焊接成框架，外覆铝合金板（彩色夹芯钢板和镀锌钢板）；箱顶为双层中空结构，顶面有削水坡，可防止积水。箱体表面经过涂敷处理，电力变压器的散热采用自然通风与强迫通风相结合；高、中压开关室采用空调和防凝露装置来控温控湿。各功能室和通道都装有照明灯，便于操作和观察。箱变用在市区，可装在人行道旁、绿化区、道路交叉口、生活小区、生产厂地、高层建筑等处。同容量箱变的占地面积仅为土建站所占面积的1/51/10，同时大大减少了工程设计量和施工量，加之箱变可免除用户申报基建项目，减少审批手续，作到投资少、见效快【7】。这种变电站已在欧美普遍使用，在我国也为越来越多的用户接受，受到青睐。箱式变电站主要由多回路高压开关系统、铠装母线、变电站综合自动化系统、通讯、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气单元组合而成，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，全封闭运行，主要有以下特点【9】：(1)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-40+40的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜(如：XGN型)、干式变压器、干式互感器、真空断路器，弹簧操作机构、旋转隔离开关等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全封闭、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。(2)自动化程度高： 全站智能化设计，保护系统采用变电站微机综合自动化装置，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、温度进行控制和远方烟雾报警，满足无人值班的要求；根据需要还可实现图像远程监控。(3)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，真正实现变电站建设工厂化，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。(4)组合方式灵活：箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变，一方面，我们可以全部采用箱式，也就是说，35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电站；也可以仅用10kV开关箱，35kV设备室外安装，10kV设备及控保系统箱内安装，对于这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧站改造，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。总之，箱式变电站没有固定的组合模式，使用单位可根据实际情况自由组合一些模式，以满足安全运行的需要。 (5)投资省见效快：箱式变电站较同规模常规变电所减少投资40%50%，以35kV单主变4000kVA规模变电所计算，土建工程(包括征地费用)箱式变电站要比常规变电所节约100余万元；若从竣工投产角度分析，保守估计按每站提前4个月投运计算，若平均负荷2000kW，售电利润0.10元/kW.h，三个月可增加净利润60余万元；从运行角度分析，在箱式变电站中，由于先进设备的选用，特别是无油设备运行，从根本上彻底解决了常规变电所中的设备渗漏问题，变电站可实行状态检修，减少维护工作量，每年可节约运行维护费用10万元左右，整体经济效益十分可观。 (6)占地面积小： 以4000kVA单主变规模变电所为例，建设一座常规35kV变电所，大约需占地3000m2左右，而且需要进行大规模的土建工程；而选用箱式变电站，主变箱和开关箱两箱体占地面积最小可至100m2，包括35kV其他设备总占地面积最大为300m2，仅为同规模变电所占地面积的1/10，可充分利用街心、广场及工厂角隅即可安装投产，符合国家节约土地的政策。(7)外形美观，易与环境协调：箱体外壳采用镀铝锌钢板及集装箱制造技术，外形设计美观，在保证供电可靠性前提下，通过选择箱式变电站的外壳颜色，从而极易与周围环境协调一致，特别适用于城市建设，如：城市居民住宅小区、车站、港口、机场、公园、绿化带等人口密集地区，它既可作为固定式变电所，也可作为移动式变电所，具有点缀和美化环境的作用。通过收集研究主题相关资料，由此我们看出箱式变电站，是当前农网改造和今后变电站建设的主要方向，三农工作的不断深化和落实，农村用电需求的不断发展和壮大，农村箱式变电站的建设如雨后春笋，取得突飞猛进的发展。箱式变电站自问世以来，发展极为迅速。现在国外已大量采用箱式变电站，在美国，箱式变电站已占90%以上。随着我国城市现代化建设的飞速发展，城乡电网的不断更新改造，箱式变电站必将得到广泛的应用【11】。但是在该项工程的设计过程中，由于某些电力设备的技术参数和设备的不完备，使箱式变电站的建设中出现了不少技术性的错误，未能达到设计前的技术要求。为减少设计中的工作失误，现对35KV农网型箱式变电站设计进行一次整体的理论设计。主要参考文献：1戈东方. 电力工程电气设计手册M. 水利电力出版社，19982毛力夫 .发电厂变电站电气设备M .中国电力出版社，19993范锡普. 发电厂电气部分M. 中国电力出版社，19874谢承鑫，王力昌 .工厂电气设备手册M. 水利电力出版社，20005卞尚，李新华.箱式变电站的市场预测J.江苏电器，2004，（3）：46-476郑永坤.35KV箱式变电站的发展与应用J.农村电气化，2002，（9）：11-127庞腊成.智能箱式变电站J.农村电气化，2007，（7）：62-638崔强.35/10KV智能箱式变电站简介及设计选型J.西北水力发电，2006，（2）：13-159黄东平.35KV箱式变电站在农网改造中的应用J.继电器，2004，（16）：66-6710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）：82-8311李小松，周晓明. 箱式变电站J.电气开关，2004，（4）：22-2312贺家李. 电力系统继电保护原理M. 北京：水利电力出版社, 199413费广标.35kV箱式变电站模式设计M.中国电力出版社，200314Kuffel E.et al.High-voltage EngineeringM.Pergamon Press ,1997.15John J.Winders Jr.，Power Transformers PrinciPles and APPlications，Mareel Dekker， Inc，New York.2002，93-100三、研究方案(研究内容、目标、研究方法、技术路线、拟解决的问题、特色或创新点等)研究内容：第一部分是设计说明书，主要有变电站资料总体分析、电气主接线设计、变压器选择、短路电流计算、主要电气设备选择、配电装置设计，变电站的防雷设计；短路电流计算书，主要电器选择计算书：高压断路器的选择计算，隔离开关的选择计算，母线的选择计算，电压互感器的选择计算，电流互感器的计算。第二部分是设计图纸主要有35KV箱式变电站电气主接图，35KV箱式变电站电气总平面布置图，35kV 进线间隔断面图等所设计的内容力求概念清楚，层次分明。研究目标：根据设计任务书的有关要求和规定，从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对箱式变电站设计进行了阐述，并绘制电气主接线图、电气总平面布置图、各级电压配电装置断面图等相关设计图纸。研究方法：了解并掌握箱式变电站的特点和发展前景；查阅资料，结合所学专业课程以及他人的设计、研究成果， 掌握35KV农网型箱式变电站设计的过程和方法，并归纳、创新出自己的研究方案。技术路线：该35KV农网型箱式变电站设计需要完成设计说明书，计算说明书和设计图纸三部分的设计，在图纸设计上各箱体之间需要有效连接并通过CAD软件绘制电气主接线图和平面电气布置图。特色与创新：该设计系统能够实现技术先进安全可靠，自动化程度高，组合方式灵活，投资省见效快，占地面积小，外形美观易与环境协调等，有特色和创新。四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等)具体进程安排如下： 1.3月24日-3月31日：按照毕业论文（设计）任务书的要求查找、学习相关资料。2.4月1日-4月7日：了解35KV箱式变电站设计的现状，理清设计思路，撰写开题报告。3.4月8日-5月11日：学习绘图软件，为绘制各种