1、成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì) 題題 目：目： 35kV 箱式變電站設(shè)計(jì) 摘 要 在我國(guó)目前箱式變電站使用的廣泛、各行各業(yè)都在使用，箱式變電站又稱戶外成套 變電站，即將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機(jī)地組合在一起，安裝在一個(gè) 防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動(dòng)的鋼結(jié)構(gòu)箱體內(nèi)，機(jī)電 一體化，全封閉運(yùn)行，特別適用于負(fù)荷集中的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、工廠、礦山、住宅小區(qū)等城 市公用設(shè)施，用戶可根據(jù)不同的使用條件、負(fù)荷等級(jí)選擇箱式變 電站。 關(guān)鍵詞：箱式變電站；一次系統(tǒng)，二次系統(tǒng)、設(shè)計(jì)、選型。 目 錄 摘 要 目 錄 第一章 引言1 第二章 箱式變電站的類型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)2 2.1 箱式變電

2、站的類型2 2.2 箱式變電站的技術(shù)2 2.3 箱式變電站的箱體要求 3 第三章 35kV 箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 3.1 箱式變電站對(duì)主接線的基本要求 4 3.2 主接線的選擇4 3.3 高壓接線方式5 3.4 箱式變電站箱體的確定5 3.5 變壓器的散熱處理5 3.6 箱式變電站總體布置 5 第四章 35KV 箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型6 4.1 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)6 4.2 箱式變電站設(shè)備選型應(yīng)注意的方面6 4.3 設(shè)備選型的基本原理 6 4.4 高壓一次設(shè)備的選型 7 4.5 低壓一次設(shè)備選型7 4.6 高壓熔斷器的選擇7 4.7 開關(guān)柜的選型7 第五章 35kV 箱式變電站二次系

3、統(tǒng)設(shè)計(jì)8 5.1 二次系統(tǒng)的定義及分類8 5.2 電氣測(cè)量?jī)x表及測(cè)量回路8 5.3 二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)8 5.4 斷路器控制與信號(hào)回路9 5.5 控制回路設(shè)計(jì)10 結(jié)論 11 參考文獻(xiàn) 第一章 引 言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、工業(yè)經(jīng)濟(jì)集中開發(fā)區(qū)、工廠、礦山機(jī)電的發(fā)展，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、小型化的方向發(fā)展，箱式變電站(簡(jiǎn)稱箱變)正是 具有這些特點(diǎn)的最佳產(chǎn)品，因而在礦山電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。 箱式變電站外殼采用鋼板或者合金板，配有雙層頂蓋，隔熱性好。外殼及骨架 全部經(jīng)過防腐處理，具有長(zhǎng)期戶外使有的條件。外形及色彩可與環(huán)境

4、相互協(xié)調(diào)一致。 安裝方便。箱變高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加限流熔斷器保護(hù)。發(fā)生一相熔斷器熔斷時(shí)， 用熔斷器的撞針使負(fù)荷開關(guān)三相同時(shí)分閘，避免缺相運(yùn)行。低壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)加 限流熔斷器保護(hù)，自動(dòng)空氣開關(guān)欠電壓保護(hù)或過電流保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，低壓運(yùn)行不會(huì) 發(fā)生。 第二章 箱式變電站的類型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn) 2.1 箱式變電站的類型 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” ，它將變壓器器身、高壓負(fù)荷開關(guān)、熔斷器及高 低連線置于一個(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)

5、，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)慣稱為“組合式變電站” ， 它是將高壓開關(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 電纜或母線來實(shí)現(xiàn)電氣連接。 2.2 箱式變電站的技術(shù)特點(diǎn) 箱式變電站的高壓室一般是由高壓負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器和避雷器等組成的， 可以進(jìn)行停送電操作并且有過負(fù)荷和短路保護(hù)。低壓室由低壓空氣開關(guān)、電流互感 器、電流表、電壓表等組成的。箱式變中的電器設(shè)備元件，均選用定型產(chǎn)品，元器 件的技術(shù)性能均滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。各電器元件之間采用了機(jī)械聯(lián)鎖，各電器元 件都安裝在有足夠強(qiáng)度和剛度的結(jié)構(gòu)上，以便于導(dǎo)線的連接。操作采用電動(dòng)方式， 不需另配電源

6、，由 TV 引出即可。另外箱式變還都具有電能檢測(cè)、顯示、計(jì)量的功 能，并能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能，還設(shè)有專用的接地導(dǎo)件，并有明顯的接地標(biāo)志。此 外為適應(yīng)戶外工作環(huán)境，箱式變電站的殼頂一般都采用隔層結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝有隔熱材料， 箱體底部和各室之間都有冷卻進(jìn)出風(fēng)口，采用自然風(fēng)冷和自動(dòng)控制的強(qiáng)迫風(fēng)冷等多 種形式，以保證電氣設(shè)備的正常散熱，具有防雨、防塵、防止小動(dòng)物進(jìn)入等措施。 目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的箱式變的電壓等級(jí)：高壓側(cè)為 3 35kV、低壓側(cè)為 0.4 10kV 。 箱式變電站有如下特點(diǎn)： (1)技術(shù)先進(jìn)安全可靠 箱體部分采用目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)及工藝，外殼一般采用鍍鋁鋅鋼板，框架采用 標(biāo)準(zhǔn)集裝箱材料及制作工藝，有

7、良好的防腐性能，箱體內(nèi)安裝空調(diào)及除濕裝置，設(shè) 備運(yùn)行不受自然氣候環(huán)境及外界污染影響，可保證在4040的惡劣環(huán)境下 正常運(yùn)行。 箱體內(nèi)一次設(shè)備采用單元真空開關(guān)柜、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器 (彈簧操作機(jī)構(gòu))等技術(shù)領(lǐng)先設(shè)備，產(chǎn)品無裸露帶電部分，為全絕緣結(jié)構(gòu)，完全能達(dá) 到零觸電事故，全站可實(shí)現(xiàn)無油化運(yùn)行，安全性高，二次采用微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)， 可實(shí)現(xiàn)無人值守。 (2)工廠預(yù)制化 設(shè)計(jì)時(shí)，只要設(shè)計(jì)人員根據(jù)變電站的實(shí)際要求，作出一次主接線圖和箱外設(shè)備 的設(shè)計(jì)，就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號(hào)，所有設(shè)備在工廠一次安裝、調(diào) 試合格，真正實(shí)現(xiàn)變電所建設(shè)工廠化，縮短了設(shè)計(jì)制造周期；現(xiàn)場(chǎng)安裝僅需箱體定

8、 位、箱體間電纜聯(lián)絡(luò)、出線電纜連接、保護(hù)定值校驗(yàn)、傳動(dòng)試驗(yàn)及其它需調(diào)試的工 作，整個(gè)變電站從安裝到投運(yùn)大約只需 58 天的時(shí)間，大大縮短了建設(shè)工期。 。 (3)組合方式靈活 箱式變電站由于結(jié)構(gòu)比較緊湊，每個(gè)箱體均構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，這就使得組合 方式靈活多變。 (4)占地面積小。 (5)投資省、見效快 箱式變電站較同規(guī)模綜自變電站減少投資 4050。 2.3 箱式變電站的箱體要求 (1)箱體內(nèi)照明、通風(fēng)、防沙、散熱應(yīng)滿足正常運(yùn)行、維護(hù)要求，并應(yīng)加裝溫度、 濕度測(cè)量表計(jì)、凝露器、煙霧報(bào)警裝置，并將溫度、濕度、凝露、煙霧報(bào)警探頭信 號(hào)接入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，要考慮安裝通訊設(shè)備的位置。 (2)箱頂應(yīng)考慮自

9、然排水功能。 (3)要抗紫外線輻射，抗暴曬性能好，不易導(dǎo)熱可避免因外部溫度過高而引起箱 體溫度升高。 (4)防潮性能好，不會(huì)因冷熱突變而產(chǎn)生凝露。 (5)防腐、防裂、阻燃、防凍性能好。 (6)要機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓抗張，抗沖擊。 (7)對(duì)環(huán)境有良好的協(xié)調(diào)性，能美化環(huán)境，可適應(yīng)各種氣候條件，外形美觀，結(jié) 構(gòu)緊湊，箱體占地面積少，節(jié)約土地。 第三章 35kV 箱式變電站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 箱式變電站對(duì)主接線的基本要求 概況地說，對(duì)主接線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

10、情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮各 種人身安全的技術(shù)措施。 可靠就是主接線應(yīng)滿足對(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)，能盡可能的縮下停電范圍。為了滿足可靠性要求，主接 線應(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)是指在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設(shè)計(jì)投資最少。在主接線設(shè) 計(jì)時(shí)，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間 3.2 主接線的選擇 主接線采用單母線分段接線，單母線分段接線是采用斷路器（或隔離開關(guān)）將 母線分段，通常是分成兩段。母線分段后可進(jìn)行

11、分段檢修，對(duì)于重要用戶，可以從 不同段引出兩個(gè)回路，當(dāng)一段母線發(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不間斷供電和不致使重要用戶停電。 3.3 高壓接線方式 高壓側(cè)，采用負(fù)荷開關(guān)+限流熔斷器作為變壓器的主保護(hù)，一般有環(huán)網(wǎng)、雙電源 和終端三種供電方式，限流熔斷器一相熔斷時(shí)必須能聯(lián)動(dòng)跳開三相負(fù)荷開關(guān)，不發(fā) 生缺相運(yùn)行。 3.4 箱式變電站箱體的確定 箱體的底座和骨架一般采用槽鋼和角鋼焊接而成，頂蓋和四壁采用金屬板內(nèi)襯 阻燃材料壓制而成，能起到隔熱的作用。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，可在訂貨時(shí)對(duì)主體結(jié) 構(gòu)提出相應(yīng)的要求。箱體的密封和防塵是一個(gè)重要方面，特別是保護(hù)裝置

12、對(duì)防塵等 指標(biāo)要求較高，應(yīng)引起重視。箱體的底板下面，一般作為電纜室，在考慮箱體基礎(chǔ) 的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)顧及到電纜的安裝和維護(hù)方便，應(yīng)考慮人員出入、通風(fēng)以及照明等方 面的要求。 3.5 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)。35kV 箱式變電站變壓器采用第二種接線方式，將變壓器安裝在封閉的變壓器隔 室內(nèi)。為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上設(shè)置百葉窗。百葉窗結(jié)構(gòu)，使氣流能進(jìn)去，而 灰塵被分離。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。 3.6 箱式變電站總體布置 35kV 箱式變電站高壓室額定電壓 35kV ，低壓室額定電壓 10kV。在結(jié)構(gòu)設(shè)

13、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，門和頂蓋用鋼板制作。 （2）高壓室：裝備真空斷路器。 （3）低壓室：裝備固定式低壓配電屏、包括主開關(guān)柜、計(jì)量柜等。 （4）變壓器室：配備 2500kVA 油浸式變壓器。 第四章 35KV 箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型 4.1 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35kV 母線采用單母線接線，10kV 側(cè)母線采用單母線分段接線。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

14、銹鋼體， 底盤鋼架采用金屬噴鋅技術(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，從而是設(shè)備運(yùn)行不受自然環(huán)境及外界污染的影響。 4.2 箱式變電站設(shè)備選型應(yīng)注意的方面 (1)箱變內(nèi)的一次設(shè)備，應(yīng)以無油、免維護(hù)或少維護(hù)設(shè)備為宜。斷路器可采用真 空斷路器 CT 操作，電流互感器、電壓互感器和站用變應(yīng)選用干式設(shè)備。 (2)因箱變內(nèi)空間狹小，實(shí)際運(yùn)行中掛、拆接地線很不方便，所以許多箱變?cè)陂_ 關(guān)柜單元裝設(shè)了接地開關(guān)，但受空間限制，一些箱變廠家將接地開關(guān)與隔離開關(guān)采 用了連動(dòng)的形式，拉開隔離開關(guān)，則接地開關(guān)閉合；合上隔離開關(guān)，則接地開關(guān)拉 開。 (3)箱變內(nèi)的開關(guān)柜應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠^察窗，以

15、便于觀察運(yùn)行設(shè)備的狀況。 4.3 設(shè)備選型的基本原理 正確的選擇電器是使用電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。 在進(jìn)行電器選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，按照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，在保證安全可靠的前 提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。 電器設(shè)備選擇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、頻率等方面的要求； 對(duì)一些斷路電器如開關(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。 (2)所選設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)電壓 4.4 高壓一次設(shè)備的選型 高壓一次設(shè)備的選擇，必須

16、滿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。 4.5 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。 4.6 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)境條件確定采用戶內(nèi)或戶外，還包括熔管 的額定電流和熔體的額定電流選擇。 4.7 開關(guān)柜的選型 制造廠生產(chǎn)各種不同電路的開關(guān)柜、配電屏或標(biāo)準(zhǔn)元件，品種很多。 設(shè)計(jì)時(shí)可 按照主接線選擇相應(yīng)電路的柜、屏或元件，組成一套配電裝置。高壓開關(guān)柜和低壓 配電

17、屏的選擇，應(yīng)滿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。向開關(guān)電器廠訂購(gòu)高壓開關(guān)柜時(shí)應(yīng)向廠家提供一、二次電路的圖紙 及有關(guān)技術(shù)資料。 第五章第五章 35kV35kV 箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 二次系統(tǒng)的定義及分類 箱式變電站的設(shè)備通常可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩大類。主接線所連接的都 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，稱為二次接線或二次回路。

18、 按二次接線電源性質(zhì)分，有交直流回路，按二次接線的用途來分，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。 5.2 電氣測(cè)量?jī)x表及測(cè)量回路 為了保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行和用戶的安全用電，使一次設(shè)備安全、可靠、經(jīng) 濟(jì)地運(yùn)行，必須在變（配）電站中裝設(shè)電氣測(cè)量?jī)x表，以監(jiān)視其運(yùn)行狀況。 為電氣測(cè)量?jī)x表，要保證其測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度滿足變配電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視和計(jì)量 的要求，并力求外形美觀，便于觀測(cè)，經(jīng)濟(jì)耐用等。具體要求如下； （1）準(zhǔn)確度高，誤差小。其數(shù)值應(yīng)符合所屬等級(jí)準(zhǔn)確度的要求； （2）誤差不應(yīng)隨時(shí)間、溫度、濕度和外磁場(chǎng)等外界條件的影響而變化； （3）儀表本身

19、消耗的功率應(yīng)越小越好； （4）儀表應(yīng)有足夠的絕緣強(qiáng)度、耐壓和短時(shí)過載能力，以保證安全運(yùn)行； 5.3 二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 全站智能化設(shè)計(jì)，保護(hù)系統(tǒng)采用變電站微機(jī)自動(dòng)化保護(hù)裝置，該系統(tǒng)做為分層、 分布式多 CPU 的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，包括了變電站所需的各種繼電保護(hù)如變壓器保護(hù)、 35kV/10kV 線路保護(hù)、電容器保護(hù)等，具有變電站的測(cè)量、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行工 況監(jiān)視、控制操作、自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)及全部遠(yuǎn)動(dòng)功能。系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)， 配置、擴(kuò)展、組態(tài)靈活、控制管理集中、功能分散，數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性強(qiáng)，傳輸安全 可靠，操作靈活方便。 對(duì)于變電站的整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)主要采用以下幾個(gè)裝置，它們都具有以下特點(diǎn)： (1)裝置

20、有抗系統(tǒng)諧波的能力； (2)裝置有自檢功能，自檢出錯(cuò)報(bào)警及閉鎖保護(hù)； (3)裝置出口及動(dòng)作回路可設(shè)投切壓板； (4)裝置保護(hù)動(dòng)作出口與監(jiān)控動(dòng)作出口各自獨(dú)立； (5)裝置集測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)、控制功能于一體。 5.4 斷路器控制與信號(hào)回路 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)行控制稱為距離控制。這種控制主要由控制開關(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）過程完 成后，能自動(dòng)切斷跳閘（合閘）線圈回路電流，防止線圈長(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）在滿足要求的前提下，