第 1 頁(yè) 10kV 箱式變電站設(shè)計(jì) 摘 要 ：箱式變電站又稱(chēng)戶(hù)外成套變電站，也有稱(chēng)做組合式變電站，它是發(fā)展于 20 世紀(jì) 60 年代至 70 年代歐美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家推出的一種戶(hù)外成套變電所的新型變電設(shè)備，由于它具有組合靈活，便于運(yùn)輸、遷移、安裝方便，施工周期短、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)污染、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)電力工作者的重視。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代中期，國(guó)內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)簡(jiǎn)易箱式變電站，并得到了迅速發(fā)展。 本課題的主要內(nèi)容包括箱式變電站的發(fā)展應(yīng)用，箱式變電站的結(jié)構(gòu)分類(lèi)，以及箱式變電站一次系 統(tǒng)設(shè)計(jì)及其設(shè)備選型，二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以及箱式變電站的智能監(jiān)控系統(tǒng)。 10kV 箱式變電站的設(shè)計(jì)高壓側(cè)額定電壓為 10kV，低壓側(cè)額定電壓為 0.4KV，主變壓器容量為 1 600kVA。主接線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。 關(guān)鍵詞 ：箱式變電站 結(jié)構(gòu) 一次系統(tǒng) 二次系統(tǒng) Design of 10kV box-type transformer substation Major of Agricultural Electrification and Automation in Information and Engineering Technology College of Sichuan Agricultural University Student: wang yuanxiang Advisor: liu mingdan ABSTRACT： 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 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 construction 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 , 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 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 settles 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. 第 2 頁(yè) Keywords： box-type transformer substation construction first system second system. 前言 1.1 供配電技術(shù)的發(fā)展 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，要求高壓直接進(jìn)入負(fù)荷中心，形成高壓受電 變壓器降壓 低壓配電的供電格局，所以供配電要向節(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化、 安全、 無(wú)人值守的方向發(fā)展，箱式變電站 (簡(jiǎn)稱(chēng)箱變 )正是具有這些特點(diǎn)的最佳產(chǎn)品，因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。 與此同時(shí)，由于信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化住宅小區(qū)發(fā)展，因此不 僅要求箱變安全可靠，同時(shí)要求具有 “ 四遙 ”( 遙測(cè)、遙訊、遙調(diào)、遙控 )的智能化功能。這種智能箱式變電站 (簡(jiǎn)稱(chēng)智能箱變 )環(huán)網(wǎng)供電時(shí)，在特定自主軟件配合下，能完成故障區(qū)段自動(dòng)定位、故障切除、負(fù)荷轉(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能，從而保證在一分鐘左右恢復(fù) 供 電。 1.2 箱式變電站的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn) 1.2.1 箱式變電站的類(lèi)型 箱式變電站有美式箱式變電站和歐式箱式變電站。美式預(yù)裝式變電站在我國(guó)叫做“預(yù)裝式變電站”或“美式箱變 ”，區(qū)別歐式預(yù)裝式變電站。它將變壓器器身、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器及高低連線(xiàn)置于一個(gè)共同的封閉油箱內(nèi)， 構(gòu)成一體式布置。用變壓器油作為帶電部分相間及對(duì)地的絕緣介質(zhì)。同時(shí)，安裝有齊全的運(yùn)行檢視儀器儀表，如壓力計(jì)，壓力釋放閥，油位計(jì)，油溫表等。歐式預(yù)裝式變電站以前在我國(guó)習(xí)慣稱(chēng)為“組合式變電站”，它是將高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個(gè)不同的隔室內(nèi)，通過(guò)電纜或母線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣連接。 1.2.2 箱式變電站的結(jié)構(gòu) 美式預(yù)裝式變電站的結(jié)構(gòu)型式大致有三種： （ 1）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器共用一個(gè)油箱； （ 2）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器分別裝在上下兩個(gè)不同的油箱內(nèi)； （ 3）變壓器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器分別裝在左右兩 個(gè)不同的油箱內(nèi)。 考慮到 開(kāi)關(guān)操作和熔斷器的動(dòng)作造成的游離碳會(huì)影響整個(gè)箱變的壽命。 （ 3）型 由于采用普通油和難燃油作為絕燃介質(zhì)，使之既可用于戶(hù)外，又可用于戶(hù)內(nèi)，適用于住宅小區(qū) 、工 礦企業(yè)及各種公共場(chǎng)所，如機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭、港口、高速公路、地鐵等。 第 3 頁(yè) 歐式預(yù)裝式變電站的總體結(jié)構(gòu)包括三個(gè)主要部分：高壓開(kāi)關(guān)柜、變壓器及低壓配套裝置，其總體結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為組合式；另一種為一體式。組合式布置是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、變壓器和低壓配電裝置三部分個(gè)為一室，即由高壓室、變壓器室和低壓室三個(gè)隔室組成，可按“目字型”或“品字 型”布置，如圖 1所示?！澳孔中汀辈贾门c“品字型”布置相比，“目字型”接線(xiàn)較為方便，故大多采用“目字型”布置。但“品字型”布置結(jié)構(gòu)較為緊湊，特別是當(dāng)變壓器室排布多臺(tái)變壓器時(shí)，“品字型”布置較為有利。 圖 1 歐式預(yù)裝式變電站的整體布置形式 HV 高壓室； LV 低壓室； TM 變壓器室； ZL 操作走廊 1.2.3 箱式變電站與常規(guī)變電站的對(duì)比分析 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的箱 變的電壓等級(jí)：高壓側(cè)為 3 35kV、 低壓側(cè)為 0.4 10kV 。變壓器的容量：當(dāng)額定電壓比為 35/10 、 6 、 0.4 kV 時(shí)可從幾百 kVA上萬(wàn) kVA、當(dāng)額定電壓比為 10、 6/0.4 kV 時(shí)可從幾十 kVA 幾千 kVA。 箱式變電站（在 IEC 及歐洲稱(chēng)為高壓 /低壓預(yù)裝式變電站）是一種集成化程度高，工廠(chǎng)預(yù)安裝、節(jié)能、節(jié)地的發(fā)展中設(shè)備與常規(guī)變電站相比，占地為 1/20，工期為 1/7，投資為 1/2。在國(guó)外應(yīng)用極度為廣泛，在西歐占變電站總數(shù)的 70%以上，美國(guó)為 90%。在我國(guó)應(yīng)用為 10%，是一種方興未艾的裝備 。 預(yù)裝式變電站是輸變電設(shè)備發(fā)展方向，由前所述，我國(guó)應(yīng)用僅 10%左右，而國(guó)外已達(dá)到的70-90%，所以預(yù)裝式變電站其社會(huì)效 益顯著，適用范圍更廣。 箱式變電站與常規(guī)變電站性能比較見(jiàn)表 1。 H V T M L V T MH VL VT MH V L VH V T ML VZ LL VH VT ML VH VT M L Va 目 字 布 置b 品 字 布 置第 4 頁(yè) 表 1 箱 式 變電站 與 常規(guī)變 電 站 性能對(duì)比表 序號(hào) 對(duì)比 項(xiàng)目 常規(guī)變站 組合式（箱變）變電站 1 設(shè)計(jì)工作 需要土建、電氣二方面設(shè)計(jì)、工作量較大 土建工作僅一個(gè)安裝基礎(chǔ)，箱變本身有典型設(shè)計(jì)，只須根據(jù)用戶(hù)要求，作一些調(diào)整，設(shè)計(jì)工作也大為減少。 2 基建時(shí)間 6個(gè)月以上 預(yù)先基礎(chǔ)做好以后，只需 4-6 小時(shí)就可以安裝完畢送電。 3 占地面積（ 10kV800K 為 例） 100 一般箱變 12m2 ZBW174m2 4 安裝地點(diǎn) 和負(fù)荷中心距離 不能十分接近負(fù)荷中心，供電線(xiàn)路半徑較長(zhǎng)，電壓降落及電能損失較高。 能貼近負(fù)荷中心，甚至直接置于建筑物處，供電線(xiàn)路半徑可以很短電壓降落及電能損失較少，提高了供電質(zhì)量。 5 生產(chǎn)方式 土建施工后，現(xiàn)場(chǎng)裝配。 大規(guī)模、工作化生產(chǎn)，質(zhì)量容量得到保證。 6 生產(chǎn)周期 7： 1 7 投資費(fèi)用 2： 1 8 和環(huán)境協(xié)調(diào)性 和環(huán)境不協(xié)調(diào) 和環(huán)境協(xié)調(diào)一致 /ZBW17 高度 1.6 米 ,不擋視線(xiàn) ,美化環(huán)境。 1.3 箱式變電站的技術(shù)要求與設(shè)計(jì)規(guī)范 設(shè)計(jì)嚴(yán)格 按照 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 高壓 /低壓預(yù)裝式變電站 （ GB/T12467-1998） ，以及適合的工藝流程。 1.4 本 設(shè)計(jì) 的主要任務(wù) （ 1） 10KV箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 2） 箱式變電站主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 與 一次設(shè)備選型 （ 3）二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) （ 4）箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì) 10kV 箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 電氣主接線(xiàn)的確定 2.1.1 主接線(xiàn)的基本形式 第 5 頁(yè) 主接線(xiàn)的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，概括為有母線(xiàn)的接線(xiàn)形式和無(wú)母線(xiàn)的接線(xiàn)形式兩大類(lèi)。概況地說(shuō)，對(duì)主接線(xiàn)的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)四個(gè)方面 安全包括設(shè)備安全及人身安全。 要滿(mǎn)足這一點(diǎn)，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定，正確選擇電氣設(shè)備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技術(shù)措施?？煽烤褪侵鹘泳€(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)不同負(fù)荷的不中斷供電，且保護(hù)裝置在正常運(yùn)行時(shí)不誤動(dòng)、發(fā)生事故時(shí)不拒動(dòng)，能盡可能的縮 小 停電范圍。為了滿(mǎn)足可靠性要求，主接線(xiàn)應(yīng)力求簡(jiǎn)單清晰。靈活是用最少的切換，能適應(yīng)不同的運(yùn)行方式，適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使發(fā)生故障時(shí)停電時(shí)間最短，影響范圍最小。經(jīng)濟(jì)是指在滿(mǎn)足了以上要求的條件下，保證需要的設(shè)計(jì)投資最少。因此，主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足可靠 性和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。主要應(yīng)從投資聲、占地面積少、電能損耗小等幾個(gè)方面綜合考慮。 2.1.2 主接線(xiàn)的比較與選擇 單母線(xiàn)接線(xiàn)是一種原始、最簡(jiǎn)單的接線(xiàn)，所有電源及出線(xiàn)均接在同一母線(xiàn)上，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單明顯，采用設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便，便于擴(kuò)建，造價(jià)低。缺點(diǎn)是供電可靠性低。母線(xiàn)及母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)等任一元件發(fā)生故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。因此，單母線(xiàn)接線(xiàn)方式一般只在發(fā)電廠(chǎng)或變電所建設(shè)初期無(wú)重要用戶(hù)或出線(xiàn)回路數(shù)不多的單電源小容量的廠(chǎng)中采用。 接線(xiàn)方式如圖 2。 Q F電 源Q S母 線(xiàn) W BQ SQ F出 線(xiàn) 1 出 線(xiàn) 2 出 線(xiàn) 3 出 線(xiàn) 4工 作 電 源 備 用 電 源母 線(xiàn) W BQ F 1Q S 1Q F 2Q S 2Q SQ F出 線(xiàn) 1 出 線(xiàn) 2 出 線(xiàn) 3 出 線(xiàn) 4a ）b ）圖 2 單母線(xiàn)接線(xiàn) a）一路電源進(jìn)線(xiàn) b）兩路電源接線(xiàn) 第 6 頁(yè) 在主接線(xiàn)中，斷路器是電力系統(tǒng)的主開(kāi)關(guān)；隔離開(kāi)關(guān)的功能主要是隔離高壓電源以保證其他設(shè)備和線(xiàn)路的安全檢修。例如，固定式開(kāi)關(guān)柜中的斷路器工作一段時(shí)間需要檢修時(shí)，在斷路器斷開(kāi)電路的情況下，拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)；恢復(fù)供電時(shí)，應(yīng)先合隔離開(kāi)關(guān)，然后和斷路器。這就是隔離開(kāi)關(guān)與斷路器配合操作的原則。由于隔離開(kāi)關(guān)無(wú)滅弧裝置，斷流能力差，所以不能帶負(fù)荷操作。 單母線(xiàn)分段接線(xiàn)是采用斷路器（或隔離開(kāi)關(guān)）將母線(xiàn)分段，通常是分成兩段。母線(xiàn)分段后可進(jìn)行分段檢修， 對(duì)于重要用戶(hù)，可以從不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，由于分段斷路器在繼電保護(hù)作用下自動(dòng)將故障段迅速切除，從而保證了正常母線(xiàn)不間斷供電和不致使重要用戶(hù)停電。兩段母線(xiàn)自動(dòng)同時(shí)故障的機(jī)遇很小，可以不予考慮。在供電可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔離開(kāi)關(guān)分段，任一段母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，將造成兩斷母線(xiàn)同時(shí)停電，在判斷故障后，拉開(kāi)分段隔離開(kāi)關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。 單母線(xiàn)分段接線(xiàn)既具有單母線(xiàn)接線(xiàn)簡(jiǎn)單明顯、方便經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上提高了供電可靠性。但它的缺點(diǎn)是當(dāng)一段母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)發(fā)生故障或檢修時(shí)，該段母線(xiàn)上的所 有回路到要長(zhǎng)時(shí)間停電。單母線(xiàn)分段接線(xiàn)連接的回路數(shù)一般可比單母線(xiàn)增加一倍。 接線(xiàn)方式如圖 3。 圖 3 單母線(xiàn)分段接線(xiàn) 雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)有如下優(yōu)點(diǎn)：可輪換檢修母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)而不致供電中斷；檢修任一回路的母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只停該回路；母線(xiàn)發(fā)生故障后，能迅速恢復(fù)供電；各電源和回路的負(fù)荷可任意分配到某一組母線(xiàn)上，可靈活調(diào)度以適應(yīng)系統(tǒng)各種運(yùn)行方式和潮流變化；便于向母線(xiàn)左右任意一個(gè)方向順延擴(kuò)建。 但雙母線(xiàn)也有如下的缺點(diǎn)：造價(jià)高；當(dāng)母線(xiàn)發(fā)生故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操電 源 1 電 源 2Q F 1Q S 1Q F 2Q S 2Q SQ FW B 1 W B 2Q SQ F出 線(xiàn) 1 出 線(xiàn) 2 出 線(xiàn) 3 出 線(xiàn) 1 出 線(xiàn) 2 出 線(xiàn) 3第 7 頁(yè) 作電器，容易誤 動(dòng)作。但可加裝斷路器的連鎖裝置或防誤操作裝置加以克服。 接線(xiàn)方式如圖 4所示。 圖 4 雙母線(xiàn)接線(xiàn) 當(dāng)進(jìn)線(xiàn)回路數(shù)或母線(xiàn)上電源較多時(shí)，輸送和穿越功率較大，母線(xiàn)發(fā)生事故后要求盡快恢復(fù)供電，母線(xiàn)和母線(xiàn)設(shè)備檢修時(shí)不允許影響對(duì)用戶(hù)的供電，系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)接線(xiàn)的靈活性有一定要求時(shí)采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)。 綜上可知，單母線(xiàn)接線(xiàn)造價(jià)低而供電穩(wěn)定性低，雙母線(xiàn)供電穩(wěn)定性高但其造價(jià)高且接線(xiàn)線(xiàn)路復(fù)雜，而單母線(xiàn)分段接線(xiàn)一方面線(xiàn)路簡(jiǎn)單，造價(jià)低，另一方面其供電穩(wěn)定性也能在一定程度上能夠得以保證。所以 10kV母線(xiàn)選用單母線(xiàn)接線(xiàn)方式 ， 0.4kV 采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。 2.1.4 高壓接線(xiàn)方式 高壓側(cè)，采用負(fù)荷開(kāi)關(guān) +限流熔斷器作為就壓器的主保護(hù)，一般有環(huán)網(wǎng)、雙電源和終端三種供電方式，有兩組插入式熔斷器和后備保護(hù)熔斷器串聯(lián)進(jìn)行分段范圍保護(hù)。限流熔斷器一相熔斷時(shí)必須能聯(lián)動(dòng)跳開(kāi)三相負(fù)荷開(kāi)關(guān)，不發(fā)生缺相運(yùn)行。線(xiàn)路側(cè)負(fù)荷開(kāi)關(guān)必須配有直流電源電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)外來(lái)交流電源狀態(tài)下自啟動(dòng)。環(huán)網(wǎng)回路必需配置檢測(cè)故障電流用的電流互感器或傳感器 。 高壓開(kāi)關(guān)選用可靠性高和具有自動(dòng)化裝置及智能化接口的先進(jìn)的產(chǎn)品： SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)、壓氣式負(fù)荷開(kāi)關(guān)、 真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)等 。 電 源 1 電 源 2Q F 1 Q F 3 Q F 2W B 1W B 2Q F Q F Q F Q F出 線(xiàn) 1 出 線(xiàn) 2 出 線(xiàn) 3 出 線(xiàn) 4第 8 頁(yè) 環(huán)網(wǎng)供電單元一般至少由三個(gè)間隔組成，即二個(gè)環(huán)纜進(jìn)出間隔和一個(gè)變壓器回路間隔。其中，負(fù)荷開(kāi)關(guān) QLA 和 QLB在隔離故障線(xiàn)段時(shí)，能及時(shí)恢復(fù)回路的連續(xù)供電；同負(fù)荷開(kāi)關(guān) QLC相連的熔斷器在中壓 /低壓變器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)起保護(hù)作用； QLC對(duì)溶斷器和變壓器還起隔離和接地作用 。 2.2 變壓器 2.2.1 變壓器容量、接線(xiàn)組別的確定 箱變用變壓器為降壓變壓器，一般將 10KV 降至 380V/220V 變壓器容量一般為 160 1 600KVA，最常用的容量為 315 630KVA。其器身為三相三柱或三相五 柱結(jié)構(gòu)、 Dyn11或 Yyn0聯(lián)結(jié)，熔斷器連接在 “ ” 外部。三相五柱式 Dyn11 變壓器的優(yōu)點(diǎn)是帶三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷能力強(qiáng)，不會(huì)因三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)造成中性點(diǎn)電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。 對(duì)于 Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器來(lái)說(shuō)，其 3n次（ n為整數(shù)）諧波勵(lì)磁電流在其三角形結(jié)構(gòu)的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，不注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這較之一次繞組接成星型接線(xiàn)的 Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器更利于抑制高次諧波電流； Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之 Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的小得多，從而更有利于低壓?jiǎn)蜗嘟拥囟搪饭收系谋Ｗo(hù)和切除； 當(dāng)接用單相不平負(fù)荷時(shí)，由于 Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求中性 線(xiàn)電流不超過(guò)二次繞組額定電流的 25%，因而嚴(yán)重影響了接用單相負(fù)荷的容量，影響設(shè)備能力的發(fā)揮。因此國(guó)家規(guī)定在 TT 和 TN 系統(tǒng)中，推廣 Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。但是 Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器一次繞組的絕緣要求稍低于 Dyn11，從而制造成本稍 低于 Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器。 變壓器聯(lián)結(jié)方式如圖 5。 . . . . .A B Ca b cUAUCUBUA BU aU c UbUa bUa bUA B. . . .UA =UA BUCUBU aU c UbUa bUa b變 壓 器 Y y n 0 聯(lián) 結(jié) 組 變 壓 器 D y n 1 1 聯(lián) 結(jié) 組圖 5 變壓器的 Yyn0聯(lián)結(jié)和 Dyn11聯(lián)結(jié) 綜合考慮 10kV箱式變電站變壓器的容量確定為 1600kVA，因?yàn)槿辔逯?Dyn11連接變第 9 頁(yè) 壓器帶三相不對(duì)稱(chēng)負(fù)載能力強(qiáng)，不會(huì)因三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)造成中性點(diǎn)電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證；此外，這種變壓器還具有很好的耐雷特性。因此變壓器的連接組別為三相五柱 Dyn11，阻抗電壓為 Ud=7.0%，采用油浸式變壓器。由于三相五拄 Dyn11聯(lián)結(jié)，如果熔斷器一相熔斷后，會(huì)造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，為額定電壓的 1/2，會(huì)使負(fù)載欠壓運(yùn)行。因此將熔斷器連接在“”內(nèi)部。因?yàn)檫@樣如果熔斷器一相熔斷后不會(huì)造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，熔斷器所對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)相電壓幾乎為零，其它兩 相電壓正常。而站用變壓器容量確定為 50kVA，連接組別采用 Dyn11，接在 10kV 母線(xiàn)上將 10kV 電壓降低為 0.2kV供箱式變電站本身使用。 2.3.2 變壓器的散熱處理 變壓器設(shè)置有二種方式：一種將變壓器外露，另一種將就壓器安裝在封閉隔室內(nèi)。 10kV箱式變電站變壓器采用第二種接線(xiàn)方式，將變壓器安裝在封閉的變壓器隔室內(nèi)。 為防日照輻射使室溫升高，采用四周壁添加隔熱材料、雙層夾板結(jié)構(gòu)，頂蓋設(shè)計(jì)成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)通風(fēng)道，裝有自動(dòng)強(qiáng)迫排氣通風(fēng)裝置 (軸流風(fēng)機(jī)或幅面風(fēng)機(jī) )。裝置的開(kāi)啟和停止，由變壓器室 的溫度監(jiān)控裝置自控，其溫度的整定值按允許溫度的 80% 90%設(shè)定；室內(nèi)正常溫度下，靠自然通風(fēng)來(lái)散熱。有為防止灰塵對(duì)絕緣的影響，在變壓器連接處加上絕緣防護(hù)罩。 室內(nèi)溫度不正常的情況下采用機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)，以變壓器油溫不超過(guò)95作為動(dòng)作整定值。 2.3.3 采用負(fù)荷開(kāi)關(guān) 熔斷器組合電器保護(hù)變壓器 負(fù)荷開(kāi)關(guān)是用來(lái)開(kāi)、合負(fù)載電流的開(kāi)關(guān)裝置，它一般具有關(guān)合短路電流能力，但是它不能開(kāi)斷短路電流。負(fù)荷開(kāi)關(guān)可以單獨(dú)使用在遠(yuǎn)離電源中心、且容量較小的終端變電站，用于投切無(wú)功補(bǔ)償回路、并聯(lián)電抗器及電動(dòng)機(jī)等。熔斷器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、 維護(hù)方便，仍然具有發(fā)展前途。熔斷體是熔斷器的主要元件，當(dāng)熔斷體通過(guò)的電流超過(guò)一定值時(shí)，熔斷體本身產(chǎn)生的焦耳熱，使本身溫度升高，在達(dá)到熔斷體熔點(diǎn)時(shí)，熔斷體自行熔斷切斷過(guò)載電流或短路電流 。限流熔斷器切斷短路電流的電流波形如圖 6所示 1 a 2 時(shí)間 0 b 燃弧時(shí)間 tb1tb2Ik1第 10 頁(yè) 圖 6 限流熔斷器切斷短路電流時(shí)電流波形 1 切斷前電流波形 2 切斷過(guò)程中電流波形 Ik1 截止電流； tb2 動(dòng)作時(shí)間 負(fù)荷開(kāi)關(guān) 熔斷器組合電器中使用限流型高壓熔斷器，這種熔斷器是依靠填充在熔體周?chē)氖⑸袄鋮s電弧，達(dá)到有效熄滅電弧，用于在強(qiáng)力冷卻熄弧過(guò)程中建立起高于工作電壓的電弧電壓，因而具有很強(qiáng)限流能力。由曲線(xiàn)可見(jiàn)到，短路開(kāi)始后電流上升，熔體發(fā)熱，溫度上升，電流升到 a點(diǎn)，熔體熔化，由于熔斷器的限流作用，電流上升停止，開(kāi)始沿 ab 線(xiàn)段下降，在 b 點(diǎn)電流下降到零，此時(shí)完成熄弧。這種熔斷器的整個(gè)動(dòng)作過(guò)程發(fā)生在密封的瓷管中，在熄滅電弧時(shí)，巨大氣流不會(huì)沖出管外 。 負(fù)荷 開(kāi)關(guān)與熔斷器配合使用于箱變可替代斷路器，作為變壓器的保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備 。 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，為使油箱不爆炸，故障切除時(shí)間必須限在 20ms 內(nèi)。采用斷路器保護(hù)的話(huà)，斷路器最快全開(kāi)斷時(shí)間 (繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 +斷路器固有動(dòng)作時(shí)間 +燃弧時(shí)間 )一般需要 2 3個(gè)周波 (40ms 60ms)左右，而限流熔斷器則可保證在 10ms以?xún)?nèi)切除故障 。 由于同電壓等級(jí)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的價(jià)格大約是斷路器的價(jià)格的 1/4 1/5，而負(fù)荷開(kāi)關(guān) +熔斷器的價(jià)格僅僅是斷路器的價(jià)格的 1/3，因此采用負(fù)荷開(kāi)關(guān) +熔斷器有較大經(jīng)濟(jì)性 。 由于斷路器是用于開(kāi)斷短路故障電流、大負(fù)荷 電流、容性電流等通用的開(kāi)關(guān)設(shè)備，因此體積大、笨重，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜。相比之下負(fù)荷開(kāi)關(guān)體積小，簡(jiǎn)單易開(kāi)發(fā) 。 2.4 箱式變電站總體布置 10kV箱式變電站高壓室額定電壓 10kV ，低壓室額定電壓 0.4kV。主變壓器額定容量為 1600kVA，接在 10kV 母線(xiàn)上。采用電纜或架空進(jìn)、出線(xiàn)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有防壓、防雨和防小動(dòng)物等措施及占地面積小、操作方便，安全可靠、可以移動(dòng)等特點(diǎn)。箱式變電站主要包括 4部分，分別為框架、高壓室、低壓室、變壓器室。 （ 1）框架：基本結(jié)構(gòu)是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成，外股、門(mén)和頂蓋用 新材料色彩鋼板制作。（ 2）高壓室：裝備真空斷路器。包括三工位負(fù)荷開(kāi)關(guān)、熔斷器、互感器、避雷器等。（ 3）低壓室：裝備全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的 GGD型 固定式低壓配電屏、包括主開(kāi)關(guān)柜、計(jì)量柜、多路出線(xiàn)柜、耦合電容器。 （ 4）變壓器室：配備 1600kVA油浸式變壓器。室頂裝有溫度監(jiān)控儀啟動(dòng)的軸流風(fēng)扇。箱式變電站總體布置圖見(jiàn)附錄圖。 10KV箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型 3.1 10kV 箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10kV母線(xiàn)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)， 0.4kV側(cè)母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)。 箱體采用了雙層密封，雙層鐵板間充入高強(qiáng)度聚胺脂，具有 隔溫、防潮等特點(diǎn)。外層采用不銹鋼體，底盤(pán)鋼架采用金屬?lài)婁\技術(shù) ,有良好的防腐性能。內(nèi)層采用鋁合金扣板箱體內(nèi)安裝空調(diào)及除濕裝置，第 11 頁(yè) 從而是設(shè)備運(yùn)行不受自然環(huán)境及外界污染的影響。可保證設(shè)備在 -40 +40 之間運(yùn)行。 內(nèi)部一次系統(tǒng)采用單元真空開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)。 開(kāi)關(guān) 柜內(nèi)設(shè)有上下隔離刀閘， ZN23-10 型真空斷路器，選用干式高精度的電流互感器和電壓互感器，電容器采用高質(zhì)量并聯(lián)電容器，并裝有放電 PT，站變選用 SC9 型干式站變，站內(nèi)裝有多組氧化鋅避雷器。一次系統(tǒng)連接采用封閉母線(xiàn)結(jié)構(gòu)，在每個(gè)單元柜裝有 五防鎖 ，保證了人身與 設(shè)備的安全。 電氣主接線(xiàn)圖如附錄圖所示。 3.2 設(shè)備選型 電器設(shè)備選擇的一般條件如下： （ 1）按正常條件選擇 電器設(shè)備按正常條件選擇，就要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電器裝置所處的位置特征；電器要求是指電器裝置對(duì)設(shè)備的電壓、電流、頻率（一般為 50HZ）等方面的要求；對(duì)一些斷路電器如開(kāi)關(guān)、熔斷器等，還應(yīng)考慮起斷流能力。 1） 考慮所選設(shè)備的工作環(huán)境。如戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外、防腐、防暴、防塵、放火等要求，以及沿?；驖駸岬赜虻奶攸c(diǎn)。 2） 所選設(shè)備的額定電壓 UetN.應(yīng)不 低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)電壓 UN即 UetN. UN（ 1） 一般電器設(shè)備的電壓設(shè)計(jì)值滿(mǎn)足 1.1UetN.應(yīng)而可在應(yīng) 1.1UetN.下安全工作。 3） 電器的額定電流 IetN.是指 在額定周?chē)h(huán)境溫度 0下，電器的長(zhǎng)期允許電流 IetN.應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)的工作電流 IMAX，即 IIMAXetN .（ 2） 由式可以推算，當(dāng)電器的環(huán)境溫度高于 40（但不高于 60）時(shí)，環(huán)境溫度每升高 1，應(yīng)減少允許電流 1.8%；當(dāng)使用環(huán)境低于 40時(shí)，每降低 1，允許電流增加 0.5%。 （ 2）按短路條件校驗(yàn) 1） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 第 12 頁(yè) 動(dòng)穩(wěn)定（電動(dòng)力穩(wěn)定）是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機(jī)械效力的能力。滿(mǎn)足穩(wěn)定的條件 iishet（ 3） 或 IIshet（ 4） 式中 Ish、 Ish 設(shè)備安裝地點(diǎn)短路沖擊電流的峰值及其有效值（ kA） Iet、 Iet 設(shè)備允許通過(guò)電流的峰值及其有效值（ kA） 對(duì)于下列情況可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定或熱穩(wěn)定。 a 用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 b電壓互感器及其所在回路的裸導(dǎo)體和電器可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定，因?yàn)槎搪冯娏骱苄　?c電纜一般均有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定。 2） 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)時(shí)，電器各部件溫度不應(yīng)超過(guò)短時(shí)發(fā)熱最高允許值，即 nI2ttimaI 2（ 5） 式中 I 設(shè)備安裝地點(diǎn)穩(wěn)態(tài)三 相短路電流； tima 短路電流假想時(shí)間； It t秒內(nèi)允許通過(guò)的短路電流值或稱(chēng) t秒熱穩(wěn)定電流（ kA）； t 廠(chǎng)家給出的熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間，一般為 4s、 5s、 1s等。 3.2.1 高低壓電器設(shè)備選擇的要求 （ 1）高壓一次設(shè)備的選型 第 13 頁(yè) 高壓一次設(shè)備的選擇，必須滿(mǎn)足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)安全可靠的運(yùn)行，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。高壓電器的選擇和校驗(yàn)可按表 3所列各項(xiàng)條件進(jìn)行?，F(xiàn)僅對(duì)選 擇的特殊條件或簡(jiǎn)要步驟予以介紹。 表 3高壓電器選擇與校驗(yàn)條件 （ 2）低壓一次設(shè)備選型 低壓一次設(shè)備的選擇，與高壓一次設(shè)備的選擇 一樣，必須考慮安裝地點(diǎn)并滿(mǎn)足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求；同時(shí)設(shè)備工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。 低壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目如表 4所列。 表 4 低壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 設(shè)備名稱(chēng) 電壓（ V） 電流（ A） 斷流能力 （ kA） 短流電流校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 低壓熔斷器 低壓刀開(kāi)關(guān) 低壓負(fù)荷開(kāi)關(guān) 低壓斷路器 項(xiàng)目 設(shè)備 額定電壓 額定電流 開(kāi)斷電流 動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 高壓斷路器 Uetn. Un Ietn. Imax Ibx I Ici Izb tI2timaI 2隔離開(kāi)關(guān) 負(fù)荷開(kāi)關(guān) Ibx I高壓熔斷器 Ibx I或 Izb第 14 頁(yè) 3.2.2 斷路器的選型 斷路器型式的選擇應(yīng)綜合考慮安裝地點(diǎn)環(huán)境的條件、使用的技術(shù)條件和安裝調(diào)試與維護(hù)護(hù)方便等因素。先對(duì)幾種內(nèi)型短路器的技術(shù)性能和運(yùn)行維護(hù)方面的特點(diǎn)簡(jiǎn)要介紹如下。 少油短路器開(kāi)斷電流大，對(duì) 35 以下可采用加并聯(lián)以提高額定電流； 10kV 以上為積木結(jié)構(gòu)。該斷路器全開(kāi)斷時(shí)間短。增加壓油活塞裝置加強(qiáng)機(jī)械油吹后，可開(kāi)斷空載長(zhǎng)線(xiàn)。少油斷路器使用較早，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，易于維護(hù)，噪聲低，油量少；它易劣化，需要一套油處理裝置。 六氟化硫（ SF6）斷路器的額定電流和開(kāi)斷能力都可以作得很大；開(kāi)斷性能好，可適用于各種工況開(kāi)斷； SF6氣體滅弧、絕緣性能好，所以斷開(kāi)電壓做得較高；斷開(kāi)開(kāi)距小。運(yùn)行噪聲低，維護(hù)工作量小，檢修間隔期長(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、壽命較長(zhǎng)；斷路器價(jià)格較高。 真空斷路器連續(xù)多次操作，且開(kāi)斷性能好，滅弧迅速、動(dòng)作時(shí)間短；運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單， 滅弧室不需要檢修；噪聲低，無(wú)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)；價(jià)格較昂貴。 綜合考慮 10kV箱式變電站 10kV側(cè)選用 ZN23-10型真空斷路器， 0.4kV側(cè)采用 ZN28-04技術(shù)參數(shù)如表 5所示。 表 5 ZN23-35型真空斷路器的技術(shù)參數(shù) 類(lèi)別 型號(hào) 額定電壓 kV 額定 電流 A 斷流容量 kA 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 kV 熱穩(wěn)定電流 kA 固有分閘時(shí)間 合閘時(shí)間 陪用操動(dòng)機(jī)構(gòu) 開(kāi)斷電流 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 高壓熔斷器的選擇 熔斷器額定電流的選擇，除了根據(jù)環(huán)境條件確定采用戶(hù)內(nèi)或戶(hù)外、根據(jù)用于保護(hù)電力線(xiàn)路和電氣設(shè)備還是保護(hù)互感器確定采用 RN1（及其改進(jìn)型 RN3、 RN5、 RN6）或 RN2 等項(xiàng)目外，還包括熔管的額定電流和熔體的額定電流選擇。 （ 1）熔管額定電流 為了保證熔斷器殼不致過(guò)熱毀壞，要求熔斷器熔管的額定電流 1.fmI不小于熔體的額定電流2.fmI即： 第 15 頁(yè) 1.fmI2.fmI（ 6） （ 2）熔體的 額定電流 2.fmI=kImax（ 7） 式中 Imax 熔斷器所在電路最大工作電流； k 可靠系數(shù)。為防止熔體誤動(dòng)作而考慮留有一定裕度。對(duì)于變壓器回路 k 的取值，在不計(jì)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí) k=1.11.3，記入自起動(dòng)時(shí) k=1.52.0；對(duì)于電力電容器回路，一臺(tái)電容器時(shí) k=1.52.0，一組電容器時(shí) k=1.31.8。 （ 3）熔斷器開(kāi)斷電流校驗(yàn) Ihr I（或 Ish） （ 8） 對(duì)于沒(méi)有限流作用的熔斷器，選擇時(shí)用沖擊電流的有效值 Ish進(jìn)行校驗(yàn)； 對(duì)于有限流作用的熔斷器，在電流過(guò)最大值之前已截?cái)啵什挥?jì)非周期分量的影響，而取 I （ Ik）進(jìn)行校驗(yàn)。高壓熔斷器選用 RW5-10/25如表 6所示。 表 6高壓熔斷器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定電壓 額定電流 溶絲額定電流 額定開(kāi)斷電流 斷路容量 上限 下限 RW5- 10/25 10 25A 40A 6.3kA 200MVA 15MVA 3.2.4 互感器的選型 （ 1）電流互感器的選型的要求 在選擇互感器時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式）（如穿墻式、支持式裝入式等）選擇其 形式。選用母線(xiàn)型時(shí)應(yīng)注意校核窗口尺寸。 1） 繞組的額定電壓； 2） 一次繞組的額定電流； 3） 準(zhǔn)確度等級(jí)。為了保證測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確度不低于所測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)。例如：裝于重要回路（如發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變壓器、廠(chǎng)用饋線(xiàn)、出線(xiàn)等）中的電第 16 頁(yè) 能表和計(jì)費(fèi)的電能表一般采用 0.51級(jí)表，相應(yīng)的戶(hù)感器的準(zhǔn)確級(jí)不低于 0.5級(jí)；對(duì)測(cè)量精確度要求較高的大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、系統(tǒng)干線(xiàn)和 500kV級(jí)宜用 0.2 級(jí)；供運(yùn)行檢測(cè)、估算電能的電能表和控制盤(pán)上的儀表一般皆用 11.5級(jí)的，相應(yīng)的電流互 感器可用 3級(jí)的。 a.按準(zhǔn)確度等級(jí)允許的額定容量 STAN.，限定二次繞組接入的總負(fù)荷 Z2； b.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 高壓電流互感器選用 LA-10 其技術(shù)數(shù)據(jù)如表 7 所示，低壓電流互感器選用 LMZJ1-0.5其技術(shù)數(shù)據(jù)如表 8所示。 表 7高壓電流互感器型號(hào) 型號(hào) 額定電流比 級(jí)次組合 二次負(fù)荷 1s熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 0.5級(jí) 1級(jí) 3 級(jí) （ C） D級(jí) LA-10 200/5 0.5/3， 1/3 0.8 1.2 1 75 135 表 8 低壓電流互感器 型號(hào) 額定一次 電流（ A） 一次安匝 額定二次負(fù)荷（） 0.5級(jí) 1級(jí) 3級(jí) LMZJ1-0.5 400 400 0.4 0.6 （ 2）電壓互感器的選型要求 電壓互感器的種類(lèi)和形式應(yīng)根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件進(jìn)行選擇，例如：在 635kV 屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油漬式或澆注式； 110220kV 配電裝置通常采用串級(jí)式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級(jí)滿(mǎn)足要求時(shí)，也可采用電容式電壓互感器。 電壓互感器選擇的主要項(xiàng) 目是： 1） 額定電壓應(yīng)于安裝處電網(wǎng)的額定電壓相一致； 2） 類(lèi)型 戶(hù)內(nèi)型 、戶(hù)外型； 3） 容量和準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇：首先根據(jù)儀表和繼電器接線(xiàn)要求選擇電壓互感器的接線(xiàn)方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)第 17 頁(yè) 確級(jí)和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量。電壓互感器選用 JDJJ-35 其技術(shù)參數(shù)如表 9所示。 表 9電壓互感器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定電壓（ Kv） 副繞組 1額定容量（ VA） 最大容量 （ VA） 原繞組 副繞組 輔助繞組 0.2 0.5 1 3 JDJJ-10 10/ 3 0.03/ 3 0.03/3 150 250 600 1200 3.2.5 隔離開(kāi)關(guān)的選型 隔離開(kāi)關(guān)高壓側(cè)選用 GW14-10/200，低壓側(cè)選用 GN19-04C/20 其技術(shù)數(shù)據(jù)如表 10 所示。 表 10 高低壓隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào) 額定電壓 （ kA） 額定電流 （ A） 極限通過(guò)電流峰值 （ kA） 熱穩(wěn)定電流 s4 5s GN19-04C/20 0.4 200 50 12.5 GW14-10/200 10 200 40 31.5 3.2.6 開(kāi)關(guān)柜的選型 制造廠(chǎng)生產(chǎn)各種不同電路的開(kāi)關(guān)柜、配電屏或標(biāo)準(zhǔn)元件，品種很多。 設(shè)計(jì)時(shí)可按照主接線(xiàn)選擇相應(yīng)電路的柜、屏或元件，組成一套配電裝置。高壓開(kāi)關(guān)柜和低壓配電屏的選擇，應(yīng)滿(mǎn)足變配電所一次電路圖的各要求并經(jīng)幾個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，優(yōu)選出柜、屏的型式及其一次線(xiàn)路方案編號(hào)，同時(shí)確定其中所有一、二次設(shè)備的型號(hào)和規(guī)格。向開(kāi)關(guān)電器廠(chǎng)訂購(gòu)高壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)應(yīng)向廠(chǎng)家提供一、二次電路的圖紙及有 關(guān)技術(shù)資料。 10kV開(kāi)關(guān)柜選用 XGN6-10-101型。 10kV 箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 二次系統(tǒng)的定義及分類(lèi) 箱式變電站的設(shè)備通?？煞譃橐淮卧O(shè)備和二次設(shè)備兩大類(lèi)。主接線(xiàn)所連接的都是一次設(shè)備，而二次設(shè)備是指測(cè)量表計(jì)、控制及信號(hào)設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備、自動(dòng)裝置和運(yùn)動(dòng)裝置等。根據(jù)測(cè)量、控制、保護(hù)和信號(hào)顯示的要求，表示二次設(shè)備相互連接關(guān)系的電路，稱(chēng)為二次接線(xiàn)或二次回路。 第 18 頁(yè) 按二次接線(xiàn)電源性質(zhì)分，有交流回路，按二次接線(xiàn)的用途來(lái)分，有操作電源回路、測(cè)量表計(jì)回路、斷路器控制和信號(hào)回路、中央信 號(hào)回路、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置回路等。電氣測(cè)量?jī)x表及測(cè)量回路。 4.2 二次系統(tǒng)總體方案 （ 1） 開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù) ,計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路設(shè)計(jì)不變 ,值班室的繼電保護(hù)屏與中央信號(hào)系統(tǒng) (信號(hào)屏、計(jì)量屏與控制屏 )保持原設(shè)計(jì)不變 ,再設(shè)計(jì)一套重復(fù)的計(jì)量、信號(hào)與控制回路進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 。 （ 2） 開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù) ,計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路設(shè)計(jì)不變 ,值班室的中央信號(hào)系統(tǒng)（ 信號(hào)屏、計(jì)量屏與控制量 ） 取消 ,集中保護(hù)的繼電保護(hù)屏應(yīng)保留 ,再將計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 。 （ 3） 開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的繼電 保護(hù) ,計(jì)量 ,信號(hào)與控制回路設(shè)計(jì)不變 ,值班室的中央信號(hào)系統(tǒng)（ 信號(hào)屏 ,計(jì)量屏與控制屏 ） 只包括電源進(jìn)線(xiàn)與母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)柜 ,所有出線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜均不進(jìn)入中央信號(hào)系統(tǒng)。電源進(jìn)線(xiàn) ,母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)柜及所有出線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜的中央信號(hào)系統(tǒng) (信號(hào)、計(jì)量與控制 )全部進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 。 4.3 斷路器控制與信號(hào)回路 4.3.1 概述 斷路器控制按控制地點(diǎn)可分為集中控制與就地控制。所謂集中控制就是集中在控制室內(nèi)進(jìn)行控制；就地控制就是在斷路器安裝地點(diǎn)進(jìn)行控制。在控制室內(nèi)對(duì)配電裝置中的斷路器進(jìn)行控制稱(chēng)為距離控制。這種控制主要由控制開(kāi)關(guān)、控制電纜和 操作機(jī)構(gòu)等組成。 斷路器控制回路的基本要求有： （ 1）能進(jìn)行手動(dòng)跳閘、合閘，也能完成自動(dòng)跳閘，斷路器跳閘（合閘）過(guò)程完成后，能自動(dòng)切斷跳閘（合閘）線(xiàn)圈回路電流，防止線(xiàn)圈長(zhǎng)時(shí)間通電而燒毀； （ 2）有防止斷路器連續(xù)多次跳閘或合閘操作的位置信號(hào)； （ 3）有反映斷路器完成跳閘或合閘的防跳回路； （ 4）有斷路器自動(dòng)跳閘或合閘的位置信號(hào)； （ 5）有控制回路完好性監(jiān)視信號(hào)； （ 6）在滿(mǎn)足要求的前提下，力求簡(jiǎn)單可靠。 中央控制信號(hào)裝置按形式分有燈光信號(hào)和音響信號(hào)。燈光信號(hào)表明不正常工作狀態(tài)的性質(zhì)地點(diǎn)，而音響信號(hào) 在于引起運(yùn)行人員的注意。燈光信號(hào)通過(guò)裝設(shè)在個(gè)控制屏上的信號(hào)第 19 頁(yè) 燈光和光字牌，表明各種電氣設(shè)備的情況，音響信號(hào)則通過(guò)蜂鳴器和警鈴的聲響來(lái)實(shí)現(xiàn)，設(shè)置在控制室內(nèi)。由全所共用的音響信號(hào)，稱(chēng)為中央音響信號(hào)裝置。 中央信號(hào)裝置按用途分有：事故信號(hào)，預(yù)告信號(hào)和位置信號(hào)。 4.3.2 控制回路 設(shè)計(jì) （ 1） 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)都有合閘與分閘繼電器輸出接點(diǎn) ,一般接點(diǎn)容量為A050V,3A。將其并連接到開(kāi)關(guān)柜的合分閘開(kāi)關(guān)或按鈕上就可以進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘操作 。 （ 2） 計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的合分閘繼電器接點(diǎn)與開(kāi)關(guān)柜上合分閘開(kāi)關(guān)或 按鈕之間應(yīng)設(shè)計(jì)手動(dòng)與遠(yuǎn)方自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 。 （ 3） 10KV 及以上的供配電系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘操作時(shí) ,其控制開(kāi)關(guān)應(yīng)取消不對(duì)應(yīng)接線(xiàn) ,可以選用自復(fù)位式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) ,也可選用控制按鈕 。 （ 4） 所有進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)方操作開(kāi)關(guān)的手動(dòng)分閘操作開(kāi)關(guān)或按鈕應(yīng)有一對(duì)獨(dú)立的常開(kāi)接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) ,以便在人工手動(dòng)分閘時(shí)給計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào) ,以防止人工就地手動(dòng)分閘時(shí)出現(xiàn)誤報(bào)信號(hào) 。 4.3.3 信號(hào)回路 設(shè)計(jì) （ 1） 所有需要計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視的開(kāi)關(guān)狀態(tài) ,均應(yīng)有一對(duì) 常開(kāi)接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。所有常開(kāi)接點(diǎn)可以共用一個(gè)信號(hào)地線(xiàn) ,但不能與交流系統(tǒng)地線(xiàn)相連接 。 （ 2） 所有信號(hào)繼電器均應(yīng)有一對(duì)單獨(dú)的常開(kāi)接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。有中央信號(hào)系統(tǒng)時(shí) ,信號(hào)繼電器應(yīng)再有一對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)引到中央信號(hào)系統(tǒng) ,以下兩種常開(kāi)接點(diǎn)應(yīng)分開(kāi) ,由于電壓等級(jí)不同 ,不能共用地線(xiàn) 。 4.4 電氣測(cè)量與信號(hào)系統(tǒng) （ 1） 需要進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的測(cè)量參數(shù)由設(shè)計(jì)者根據(jù)有關(guān)規(guī)定與用戶(hù)實(shí)際需要來(lái)確定 。 （ 2） 需要進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的各種測(cè)量參數(shù) ,首先經(jīng)過(guò)電流互感器與電壓互感器變?yōu)榻y(tǒng)一的交流。一 5A電流 與交流。一 100V電壓 ,220/380V系統(tǒng)直接利用交流守 -220V或 +-380V電壓 ,然后再經(jīng)各種電量變送器將交流參數(shù)變?yōu)橹绷鳌Ｒ?5V,10mA,4 一 20mA或10V 信號(hào)給計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量 。 （ 3） 電量變送器的種類(lèi)與電工測(cè)量?jī)x表完全對(duì)應(yīng)。有什么類(lèi)型的電工測(cè)量?jī)x表 ,就有什么樣類(lèi)型的電量變送器。即有電流變送器 （ 單相與三相 ） ,電壓變送器 （ 單相與三相 ） ,有功功率變送器 （ 三相三線(xiàn)制與三相四線(xiàn)制 ） ,無(wú)功功率變送器 （ 三相三線(xiàn)制與三相四線(xiàn)第 20 頁(yè) 制 ） ,有功 /無(wú)功功率變送器 ,功率因數(shù)變送 器。（ 三相三線(xiàn)制與三相 四線(xiàn)制 ） ,有功電度變送器 （ 三相三線(xiàn)制與三相四線(xiàn)制 ） ,無(wú)功電度變送器 （ 三相三線(xiàn)制與三相四線(xiàn)制 ） 0,頻率變送器器等 。 （ 4） 電壓變送器的測(cè)量輸入電壓最大值應(yīng)提高 20%,高壓選交流 120V,低壓選交流 250V或 420V,各種電量變送器的輸出一般選直流 0-5V或 4-20mA。 （ 5） 采用變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)之后 ,其監(jiān)控單元均為交流采樣 ,直接從電流或電壓互感器取。 -5A 或 0-100V 測(cè)量信號(hào) ,低壓直接取 220V 或 380V 信號(hào)。不再需要各種電量變送器 ,開(kāi)關(guān)柜上各種測(cè)量?jī)x表可以取消。 電度計(jì)量應(yīng)選用帶脈沖輸出的電 度表。其型號(hào)及一次接線(xiàn)與原電度表相同 ,只在備注中說(shuō)明帶脈沖輸出 ,并注明與計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)相匹配的直流電源電壓 ,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用自帶供電電源的有源型 , 輸出為隔離型的脈沖電度表。計(jì)量柜電度表一般不進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) ,所以應(yīng)在進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)增加有功與無(wú)功脈沖電度表各一塊 ,作為內(nèi)部統(tǒng)計(jì)用電量使用 。 本設(shè)計(jì)采用數(shù)字綜合測(cè)量電路。如圖 7所示。 圖 7 多功能數(shù)字式智能表的測(cè)量原理圖 箱式變電站智能監(jiān)控功能設(shè)計(jì) 5.1 箱式變電站的監(jiān)控內(nèi)容 測(cè) 量 表 計(jì)電 流 回 路測(cè) 量 表 計(jì)工 作 電 源測(cè) 量 表 計(jì)電 壓 回 路多 功 能 儀 表T A 1 T A 2 T A 3S 1S 2S 1S 2S 1S 2多功能儀表多功能儀表第 21 頁(yè) 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶(hù)對(duì)供電可靠性和電 能質(zhì)量要求越來(lái)越高。預(yù)裝式變電站和傳統(tǒng)的供電所相比，雖然有著明顯的優(yōu)勢(shì)，單仍存在一些不足之處，比如沒(méi)有變壓器故障監(jiān)控，無(wú)防環(huán)境影響的揭露控制等。傳統(tǒng)的保護(hù)只在高壓側(cè)配置負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器，變壓器有的裝有專(zhuān)用溫度控制器，低壓室出線(xiàn)一般設(shè)有空氣開(kāi)關(guān)和塑殼開(kāi)關(guān)。 鑒于這種情況，我們對(duì)箱式變電站智能監(jiān)控采用預(yù)裝式變電站智能監(jiān)控單元。它集中采集了預(yù)裝式變電站所有有用的信息，包括電參量、環(huán)境溫濕度、變壓器溫度等信息。通過(guò)對(duì)這些信息的綜合分析作出對(duì)應(yīng)動(dòng)作，確保變電站的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，延長(zhǎng)使用壽命?？傮w規(guī)程如圖 8。 圖 8 10KV箱式變電站智能控制系統(tǒng) 下面介紹箱變的監(jiān)控內(nèi)容： 5.1.1 電參量監(jiān)測(cè)與保護(hù) 實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)高壓側(cè)三相入口電壓