基于10KV箱式变电站的设计_本科毕业论文.

1、高等教育自学考试本科毕业论文 基于10KV箱式变电站地设计考生姓名: 冯 建 准考证号: 专业层次: 本 科 院(系): 机械与动力工程学院 指导教师: 段 莉 职 称: 讲 师 重庆科技学院二O一二年四月一日高等教育自学考试本科毕业论文 基于10KV箱式变电站地设计考生姓名: 冯建 准考证号:专业层次: 本科 指导教师: 杨小强 院 (系): 机械与动力工程学院 重庆科技学院二O一二年四月一日摘 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,它是开展于20世纪60年代至70年代欧美等西方兴旺国家推出地一种户外成套变电所地新型变电设备,由于它具有组合灵活,便于运输迁移安装方便,施工周期

2、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地重视进入20世纪90年代中期,国内开始出现简易箱式变电站,并得到l迅速开展 本设计地主要内容根据我国能源利用情况,供电设计地原那么要求,首先是箱式变电站整体结构设计,包括主变器和站用变压器容量,接线组别地确定,以及高压室低压室和变压器室地地布置其次是箱式变电站地一次系统设计及设备选型,10kV侧母线采用单母线,0.4kV侧母线采用单母线分段接线方式最后是箱式变电站地二系统断路器地控制与信号回路及电路地保护设计10kV箱式变电站地设计高压侧额定电压为10kV,低压侧额定电压为0.4KV,主变压器容量为1600kVA关键词:箱式变电站,结构,

3、一次系统,二次系统The box-type substation design based on 10KVABSTRACTCompact substations and complete sets of substations, and outdoor says have called combined substation, it is to develop in the 1960 s to the 70 s Europe and the United States and other western developed countries launched a complete set o

4、f substation outdoor new substation equipment for it has a combination, easy to transport and flexible migration, easy installation, construction period is short, low operating cost, no pollution, no maintenance etc, and by the world countries power of the workers of the attention. In the 1990 s, Ch

5、ina began to appear simple compact substations, and have developed rapidly. The main contents of this design according to Chinas situation of energy utilization, power supply design principles, first is the box-type transformer substation the overall structure of the design, including the main trans

6、former and substation transformer capacity, terminal clusters are identified, and the high pressure chamber, a low pressure chamber, and the transformer room layout. Followed by the box-type transformer substation secondary system design and equipment selection, 10KV bus on the side by a single bus,

7、0.4KV bus on the side of the sectional single bus wiring. The last is a box-type transformer substation two system, circuit breaker control and signal loop and circuit protection design. 10KV box-type substation design of high voltage side for rated voltages 10KV, rated voltage to low voltage side o

8、f main transformer capacity is 1600KVA0.4KV Keywords:Box-type transformer,Substation,Construction,First system Second System目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc316724740 摘 要 PAGEREF _Toc316724740 h I HYPERLINK l _Toc316724741 ABSTRACT PAGEREF _Toc316724741 h II HYPERLINK l _Toc316724742 1绪论 PAGEREF

9、_Toc316724742 h 1 HYPERLINK l _Toc316724743 1.1供配电技术地开展 PAGEREF _Toc316724743 h 1 HYPERLINK l _Toc316724744 1.2箱式变电站地简介 PAGEREF _Toc316724744 h 1 HYPERLINK l _Toc316724745 1.3 箱式变电站地类型及结构与技术特点 PAGEREF _Toc316724745 h 1 HYPERLINK l _Toc316724746 1.3.1箱式变电站地类型 PAGEREF _Toc316724746 h 1 HYPERLINK l _To

10、c316724747 1.3.2箱式变电站地结构 PAGEREF _Toc316724747 h 2 HYPERLINK l _Toc316724748 1.3.3箱式变电站与常规变电站地比照分析 PAGEREF _Toc316724748 h 3 HYPERLINK l _Toc316724749 1.4 箱式变电站地技术要求与设计标准 PAGEREF _Toc316724749 h 4 HYPERLINK l _Toc316724750 2 10kV箱式变电站地总体结构设计 PAGEREF _Toc316724750 h 5 HYPERLINK l _Toc316724751 2.1 电气

11、主接线地确定 PAGEREF _Toc316724751 h 5 HYPERLINK l _Toc316724752 2.1.1主接线地根本形式 PAGEREF _Toc316724752 h 5 HYPERLINK l _Toc316724753 2.1.2主接线地比拟与选择 PAGEREF _Toc316724753 h 5 HYPERLINK l _Toc316724754 2.1.3高压接线方式 PAGEREF _Toc316724754 h 8 HYPERLINK l _Toc316724755 2.2 变压器 PAGEREF _Toc316724755 h 9 HYPERLINK

12、l _Toc316724756 2.2.1变压器容量接线组别地确定 PAGEREF _Toc316724756 h 9 HYPERLINK l _Toc316724757 2.2.2变压器地散热处理 PAGEREF _Toc316724757 h 10 HYPERLINK l _Toc316724758 2.2.3采用负荷开关熔断器组合电器保护变压器 PAGEREF _Toc316724758 h 10 HYPERLINK l _Toc316724759 2.3 箱式变电站总体布置 PAGEREF _Toc316724759 h 11 HYPERLINK l _Toc316724760 3 1

13、0KV箱式变电站一次系统设计与设备选型 PAGEREF _Toc316724760 h 13 HYPERLINK l _Toc316724761 3.1 10kV箱式变电站一次系统设计 PAGEREF _Toc316724761 h 13 HYPERLINK l _Toc316724762 3.2 设备选型 PAGEREF _Toc316724762 h 13 HYPERLINK l _Toc316724763 3.2.1上下压电器设备选择地要求 PAGEREF _Toc316724763 h 14 HYPERLINK l _Toc316724764 3.2.2断路器地选型 PAGEREF _

14、Toc316724764 h 15 HYPERLINK l _Toc316724765 3.2.3高压熔断器地选择 PAGEREF _Toc316724765 h 16 HYPERLINK l _Toc316724766 3.2.4互感器地选型 PAGEREF _Toc316724766 h 17 HYPERLINK l _Toc316724767 3.2.5隔离开关地选型 PAGEREF _Toc316724767 h 18 HYPERLINK l _Toc316724768 3.2.6开关柜地选型 PAGEREF _Toc316724768 h 19 HYPERLINK l _Toc316

15、724769 4 10kV箱式变电站二次系统设计 PAGEREF _Toc316724769 h 20 HYPERLINK l _Toc316724770 4.1 二次系统地定义及分类 PAGEREF _Toc316724770 h 20 HYPERLINK l _Toc316724771 4.2 二次系统总体方案 PAGEREF _Toc316724771 h 20 HYPERLINK l _Toc316724772 4.3 断路器控制与信号回路 PAGEREF _Toc316724772 h 20 HYPERLINK l _Toc316724773 4.3.1控制回路设计 PAGEREF

16、_Toc316724773 h 21 HYPERLINK l _Toc316724774 4.3.2信号回路设计 PAGEREF _Toc316724774 h 21 HYPERLINK l _Toc316724775 4.4 二次回路地保护方式 PAGEREF _Toc316724775 h 21 HYPERLINK l _Toc316724776 4.4.1电流速断保护 PAGEREF _Toc316724776 h 21 HYPERLINK l _Toc316724777 4.4.2双回线路横联方向差动保护 PAGEREF _Toc316724777 h 22 HYPERLINK l _

17、Toc316724778 4.4.3变压器瓦斯保护 PAGEREF _Toc316724778 h 22 HYPERLINK l _Toc316724779 4.5 电气测量与信号系统 PAGEREF _Toc316724779 h 22 HYPERLINK l _Toc316724780 结 论 PAGEREF _Toc316724780 h 25 HYPERLINK l _Toc316724781 致 谢 PAGEREF _Toc316724781 h 26 HYPERLINK l _Toc316724782 参考文献 PAGEREF _Toc316724782 h 27 HYPERLIN

18、K l _Toc316724783 论文原创性声明 PAGEREF _Toc316724783 h 28 HYPERLINK l _Toc316724784 附录图1: 10kV箱式变电站一次系统电气主接线图 PAGEREF _Toc316724784 h 291 绪论1.1供配电技术地开展用户供电系统地根底设计目标是为各电力用户地生活和人民生活提供一个平安可靠合理优质地供电环境近几年来,工业生产过程和设备与日俱新,自动化水平日益提高,商业用电和人民生活用电更是日益丰富,这些都是对供电系统提出l更高地要求,也使得供电系统更加复杂随着市场经济地开展,国家在城乡电网建设和改造中,要求高压直接进入负

19、荷中心,形成高压受电变压器降压低压配电地供电格局,所以供配电要向节地节电紧凑型小型化平安无人值守地方向开展,箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点地最正确产品,因而在城乡电网中得到广泛应用与此同时,由于信息化网络化和智能化住宅小区开展,因此不仅要求箱变平安可靠,同时要求具有“四遥(遥测遥讯遥调遥控)地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箱式变电站地简介箱式变电站是一种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地工厂预制户内户外紧凑式配电设备,即将高

20、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地钢结构箱体内,机电一体化,全封闭运行,特别适用于城网建设与改造,是继土建变电站之后崛起地一种崭新地变电站箱式变电所集配电变压器和开关电器于一体,装配在箱内,整体可独立置于户外,具有体积小安装灵活无需建筑等特点,适用于小型工业企业居民小区广场和道路照明等场合,它替代l原有地土建配电房,配电站,成为新型地成套变配电装置1.3 箱式变电站地类型及结构与技术特点1.3.1箱式变电站地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

21、它将变压器器身高压负荷开关熔断器及上下连线置于一个共同地封闭油箱内,构成一体式布置用变压器油作为带电局部相间及对地地绝缘介质同时,安装有齐全地运行检视仪器仪表,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地隔室内,通过电缆或母线来实现电气连接(1)拼装式变电站:拼装式变电站将高低压成套装置及变压器装入金属箱体,高低压配电装置间还留有操作走廊这种型式地箱式变电站体积较大,现在已经较少使用;(2)组合装置型变电站组合装置型变电站地高低压配电装置不使用现有地成套装置,而是将高低压控制保护电器设备直接装

22、入箱内,使之成为一个整体由于总体设计是按免维护型考虑地,箱内不需要操作走廊这样可以减小箱式变地体积,这种型式是欧式箱变,是普遍采用地型式 (3)一体型变电站一体型变电站就是所谓地美式箱变它是在简化高低压控制保护装置地根底上,将高低压配电装置与变压器主体一齐装入变压器油箱,使之成为一个整体这种型式地箱式变体积更小,其体积近似于同容量地普通型油浸变压器仅为同容量欧式箱变体积地1/3左右1.3.2箱式变电站地结构 美式预装式变电站地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地油箱内;(3)变压器和负荷开关熔断器分别装在左右两个不同地

23、油箱内考虑到开关操作和熔断器地动作造成地游离碳会影响整个箱变地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地总体结构包括三个主要局部: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局部个为一室,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

24、多台变压器时,“品字型布置较为有利图1-1 欧式预装式变电站地整体布置形式1.3.3箱式变电站与常规变电站地比照分析目前,国内生产地箱变地电压等级:高压侧为 3 35kV低压侧为 0.4 10kV 变压器地容量: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 106/0.4 kV 时可从几十kVA几千kVA箱式变电站(在IEC及欧洲称为高压/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地开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地70%以上,美国为90%在我国应用为10%,是一

25、种方兴未艾地装备装式变电站是输变电设备开展方向,由前所述,我国应用仅10%左右,而国外已到达地 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拟见表1-2表1-2 箱式变电站与常规变电站性能比照表序号比照工程常规变站组合式(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根底,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个月以上预先根底做好以后,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12m2ZBW174m24安装地点和负荷中心距离不能十分接近负荷中心,

26、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l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7:17投资费用2:18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1.4 箱式变电站地技术要求与设计标准设计严格按照国家标准?高压/低压预装式变电站?(GB/T12467-1998),以及适合地工艺流程2 10kV箱式变电站地总体结构设计2.1 电气主接线地确定2.1.1主接线地根本形式主接线地根本形式,就是主要电气设备常用地几种连接方式,概括为有

27、母线地接线形式和无母线地接线形式两大类概况地说,对主接线地根本要求包括平安可靠灵活经济四个方面平安包括设备平安及人身平安要满足这一点,必须按照国家标准和标准地规定,正确选择电气设备及正常情况下地监视系统和故障情况下地保护系统,考虑各种人身平安地技术措施可靠就是主接线应满足对不同负荷地不中断供电,且保护装置在正常运行时不误动发生事故时不拒动,能尽可能地缩小停电范围为l满足可靠性要求,主接线应力求简单清晰灵活是用最少地切换,能适应不同地运行方式,适应调度地要求,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l以上要求地条件下,保证需要地设计投资最少因此,主接线

28、地设计应满足可靠性和灵活性地前提下,做到经济合理主要应从投资少占地面积少电能损耗小等几个方面综合考虑2.1.2主接线地比拟与选择单母线接线是一种原始最简单地接线,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地单电源小容量地厂中采用接线方式如图2-1所示图2-1单母线接线在主接线中,断路器是电力系统地主开关;隔离开关地功能主要是隔离高压电源以保证其他设备和线路地平安检修例如,固定式开关柜中地断

29、路器工作一段时间需要检修时,在断路器断开电路地情况下,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地原那么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l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地机遇很小,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

30、,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地优点,又在一定程度上提高l供电可靠性但它地缺点是当一段母线隔离开关发生故障或检修时,该段母线上地所有回路到要长时间停电单母线分段接线连接地回路数一般可比单母线增加一倍接线方式如图2-2所示图2-2 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;检修任一回路地母线隔离开关时,只停该回路;母线发生故障后,能迅速恢复供电;各电源和回路地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地缺点:造价高;当母

31、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地连锁装置或防误操作装置加以克服接线方式如图2-3所示图2-3 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地供电,系统运行调度对接线地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

32、开关加限流熔断器作为变压器地主保护,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地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地先进地产品: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,能及时恢复回路地连续供电;同负荷开关QLC相连地熔断器F在中压

33、/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地确定箱式变电站所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1601600KVA,最常用地容量为315630KVA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变压器地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地耐雷特性对于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地一次绕组内形成环流,不注入公共地高

34、压电网中去,这较之一次绕组接成星型接线地Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流;Dyn11联结变压器地零序阻抗较之Yyn0联结变压器地小得多,从而更有利于低压单相接地短路故障地保护和切除;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地25%,因而严重影响l接用单相荷地容量,影响设备能力地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地绝缘要求稍低于Dyn11,从而制造本钱稍低于Dyn11联结地变压器变压器联结方式如图2-4所示图2-4 变压器地Yyn0联结和Dyn11联结综合考虑10kV箱式变电站变压器地容量确定

35、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地耐雷特性因此变压器地连接组别为三相五柱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,为额定电压地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,熔断器所对应地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

36、0.2kV供箱式变电站本身使用2.2.2变压器地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设置方式,将变压器安装在封闭地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地气楼结构,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)装置地开启和停止,由变压器室地温度监控装置自控,其温度地整定值按允许温度地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地影响,在变压器连接处加上绝缘防护罩室内温度不正常地情况下采用机械强迫通风,以变压器油温不超过95

37、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地开关装置,它一般具有关合短路电流能力,但是它不能断开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地终端变电站,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廉价维护方便,仍然具有开展前途熔断体是熔断器地主要元件,当熔断体通过地电流超过一定值时,熔断体本身产生地焦耳热,使本身温度升高,在到达熔断体熔点时,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地电流波形如图2-5所示:图2-5 限流熔断器切断短路电流时电流波形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

38、填充在熔体周围地石英砂冷却电弧,到达有效熄灭电弧,用于在强力冷却熄弧过程中建立起高于工作电压地电弧电压,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,由于熔断器地限流作用,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地整个动作过程发生在密封地瓷管中,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,作为变压器地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内采用断路器保护地话,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

39、要23个周波(40ms60ms)左右,而限流熔断器那么可保证在10ms以内切除故障由于同电压等级负荷开关地价格大约是断路器地价格地1/41/5,而负荷开关+熔断器地价格仅仅是断路器地价格地1/3,因此采用负荷开关加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地开关设备,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,平安可靠可以

40、移动等特点箱式变电站主要包括4局部,分别为框架高压室低压室变压器室(1)框架:根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:装备全国统一设计地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油浸式变压器室顶装有温度监控仪启动地轴流风扇3 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l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

41、用不锈钢体,底盘钢架采用金属喷锌技术,有良好地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地影响可保证设备在-40+50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,选用干式高精度地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l人身与设备地平安电气主接线图如附录图1所示3.2 设备选型电器设备选择地一般条件如下:(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

42、置地环境条件和电气要求环境条件是指电器装置所处地位置特征;电器要求是指电器装置对设备地电压电流频率(一般为50HZ)等方面地要求;对一些断路电器如开关熔断器等,还应考虑起断流能力1)考虑所选设备地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地特点2)所选设备地额定电压应不低于安装地点电网电压即 (1)3)电器地额定电流是指在额定周围环境温度0下,电器地长期允许电流应不小于该回路在各种合理运行方式下地最大持续地工作电流,即 (2) 由式可以推算,当电器地环境温度高于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.

43、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地能力满足稳定地条件 (3)或 (4)式中 设备安装地点短路冲击电流地峰值及其有效值(kA) 设备允许通过电流地峰值及其有效值(kA)对于以下情况可不校验动稳定或热稳定a 用熔断器保护地电器,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地裸导体和电器可不校验动热稳定,因为短路电流很小c电缆一般均有足够地机械强度,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 (5) 式中 设备安装地点稳态三相短路电流;短路电流假想时间; t秒内允许通过地

44、短路电流值或称t秒热稳定电流(kA);t厂家给出地热稳定计算时间,一般为4s5s1s等3.2.1上下压电器设备选择地要求(1)高压一次设备地选型 高压一次设备地选择,必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作地要求,同时设备应平安可靠地运行,运行维护方便,投资经济合理高压电器地选择和校验可按表3-1所列各项条件进行现仅对选择地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工程设备 额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定高压断路器 隔离开关 负荷开关高压熔断器或(2)低压一次设备选型低压一次设备地选择,与高压一次设备地选择一样,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

45、地要求;同时设备工作平安可靠,运行维护方便,投资经济合理低压一次设备地选择校验工程如表3-2所列表3-2 低压一次设备地选择校验工程设备名称 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3.2.2断路器地选型断路器型式地选择应综合考虑安装地点环境地条件使用地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地技术性能和运行维护方面地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,

46、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)断路器地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;断开距小运行噪声低,维护工作量小,检修间隔期长,运行稳定平安可靠寿命较长;断路器价格较高真空断路器连续屡次操作,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3-3所示表3-3 ZN23-35型真空断路器地技术参数类别型号额定电压kV额定电

47、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ZN23-1010630 6325(4s)0.06s0.075sCT1225真空ZN28-040.42002020(4s)0.06s0.1s203.2.3高压熔断器地选择熔断器额定电流地选择,除l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(及其改良型RN3RN5RN6)或RN2等工程外,还包括熔管地额定电流和熔体地额定电流选择(1)熔管额定电流 为l保证熔断器壳不致过热毁坏,要求熔断器熔管地额定电流不小于熔体地额定电流即: (6)(2)熔体地额定电流 =

48、k (7)式中Imax熔断器所在电路最大工作电流;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地取值,在不计电动机自起动时k=1.11.3,记入自起动时k=1.52.0;对于电力电容器回路,一台电容器时k=1.52.0,一组电容器时k=1.31.8(3)熔断器开断电流校验 (或) (8)对于没有限流作用地熔断器,选择时用冲击电流地有效值Ish进行校验;对于有限流作用地熔断器,在电流过最大值之前已截断,故不计非周期分量地影响,而取(Ik)进行校验高压熔断器选用RW5-10/25如表3-4所示表3-4高压熔断器技术参数型号额定电压额定电流熔丝额定电流额定开断电流断路容量上限下限RW

49、5-10/251025A40A6.3kA200MVA15MVA3.2.4互感器地选型(1)电流互感器地选型地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)绕组地额定电压; 2)一次绕组地额定电流; 3)准确度等级为l保证测量仪表地准确度,互感器地准确度不低于所测量仪表地准确级例如:装于重要回路(如发电机调相机变压器厂用馈线出线等)中地电能表和计费地电能表一般采用0.51级表,相应地户感器地准确级不低于0.5级;对测量精确度要求较高地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地电能

50、表和控制盘上地仪表一般皆用11.5级地,相应地电流互感器可用3级地a.按准确度等级允许地额定容量,限定二次绕组接入地总负荷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所示表3-5低压电流互感器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3-6高压电流互感器型号型号额定一次电流(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)电压互感器地选型要

51、求电压互感器地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 电压互感器选择地主要工程是:1)额定电压应于安装处电网地额定电压相一致;2)类型:户内型 户外型;3)容量和准确度等级地选择:首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器地接线方式,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,按照所接仪表地准级和容量选择互感器地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

52、(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-1010/0.03/0.03/315025060012003.2.5隔离开关地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3-8所示表3-8 上下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 5sGN19-04C/20 0.4200 50 12.5 GW14-10/200 10200 40 31.53.2.6开关柜地选型制造厂生产各种不同电路地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

53、地柜屏或元件,组成一套配电装置高压开关柜和低压配电屏地选择,应满足变配电所一次电路图地各要求并经几个方案地技术经济比拟后,优选出柜屏地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地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地图纸及有关技术资料10kV开关柜选用XGN6-10-101型如图3-9所示图3-910kV开关柜XGN6-10-101型4 10kV箱式变电站二次系统设计4.1 二次系统地定义及分类箱式变电站地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地都是一次设备,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

54、显示地要求,表示二次设备相互连接关系地电路,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,按二次接线地用途来分,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)开关柜内地继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室地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,再设计一套重复地计量信号与控制回路进入计算机监测与控制系统(2)开关柜内地继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室地中央信号系统(信号屏计量屏与控制量)取消,集中保护地继电保护屏应保存,再将计量,信号与控制回路进入计

55、算机监测与控制系统(3)开关柜内地继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室地中央信号系统(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入中央信号系统电源进线,母线联络开关柜及所有出线开关柜地中央信号系统(信号计量与控制)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断路器控制按照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地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 断路器控制回路地根本要求有:(1)能进行手动跳闸合闸,也能完成自动

56、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)有防止断路器连续屡次跳闸或合闸操作地位置信号;(3)有反映断路器完成跳闸或合闸地防跳回路;(4)有断路器自动跳闸或合闸地位置信号;(5)有控制回路完好性监视信号;(6)在满足要求地前提下,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说明不正常工作状态地性质地点,而音响信号在于引起运行人员地注意灯光信号通过装设在个控制屏上地信号灯光和光字牌,说明各种电气设备地情况,音响信号那么通过蜂鸣器和警铃地声响来实现,设置在控制室内由全所共用地音响信号,称为中央音响信号装置中央信号装置

57、按用途分有:事故信号,预告信号和位置信号4.3.1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地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地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及以上地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地远方操作开关地手动分闸操作开关或按钮应有一对独立地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给

58、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4.3.2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地开关状态,均应有一对常开接点引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地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 二次回路地保护方式4.4.1电流速断保护根据短路时通过保护装置地电流来选择动作电流地,以动作电流地大小来控制保护装置地保护范围利用短路时地电流比正常运行

59、时大地特征来鉴别线路发生l短路故障,其动作地选择性由过电流保护装置地动作具有适当地延时来保证,有定时限过电流保护和反时限过电流保护;本设计与电流速断保护装置共用两组电流互感器,采用二相二继电器地不完全星形接线方式,选用定时限过电流保护如图4-1所示,作为电流速断保护地后备保护,来切除电流速断保护范围以外地故障,其保护范围为本线路全部和下段线路地一局部图4-1定时限过电流保护工作原理图4.4.2双回线路横联方向差动保护通过比拟两线路地电流相位和数值相同与否鉴别发生地故障;由电流起动元件功率方向元件和出口执行元件组成,电流起动元件用以判断线路是否发生故障,功率方向元件用以判断哪回线路发生故障,双回

60、线路运行时能保证有选择地动作该保护动作时间0S,由于横联保护在相继动作区内短路时,切除故障地时间将延长一倍,故加装一套三段式电流保护,作为后备保护4.4.3变压器瓦斯保护利用安装在变压器油箱与油枕间地瓦斯继电器来判别变压器内部故障;当变压器内部发生故障时,电弧使油及绝缘物分解产生气体故障轻微时,油箱内气体缓慢地产生,气体上升聚集在继电器里,使油面下降,继电器动作,接点闭合,这时让其作用于信号,称为轻瓦斯保护;故障严重时,油箱内产生大量地气体,在该气体作用下形成强烈地油流,冲击继电器,使继电器动作,接点闭合,这时作用于跳闸并发信,称为重瓦斯保护4.5 电气测量与信号系统(1)需要进入计算机监测与