35kV箱式变电站设计.doc

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1、毕 业 设 计 论 文题 目 35kV箱式变电站设计（院） 系 机 电 系专 业 机 电 一 体 化 班 级学 号学生姓名导师姓名中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计目 录摘 要1第1章 35kV箱式变电站设计11.1 供配电技术的发展11.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点11.3 箱式变电站的技术要求与设计规范41.4 本课题的主要任务7第2章 35kV箱式变电站的总体结构设计82.1 电气主接线的确定82.2 箱式变电站箱体的确定102.3 变压器102.4 箱式变电站总体布置12第3章 35KV箱式变电站一次系统设计与设备选型133.1 35kV箱式变电站一次系统设计133.2

2、 设备选型13第4章 35kV箱式变电站二次系统设计204.1 电气二次系统设计204.2 二次系统总体方案214.3 断路器控制与信号回路214.4 电气测量与信号系统22第5章 箱式变电站智能监控功能设计245.1 箱式变电站的监控内容245.2 配电网自动化的功能245.3 箱式变电站的智能监控方案25结 束 语27参考文献28致 谢29中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计摘 要摘要：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，施工周期

3、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极其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。35kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为35kV，低压侧额定电压为10kV，主变压器容量为5000kVA。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- 28 -第1章 35kV箱式变电站设计1.1 供配电技术的发展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

4、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、无人值守的方向发展，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。其次随着社会发展和城市化进程的加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，城市配电网逐步由架空向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是供电的可靠性要求越来越高，而采用高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。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

5、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送电。1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 1.2.1 箱式变电站的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 ”，一区别欧式预装式变电站。它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放

6、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的隔室内，通过电缆或母线来实现电气连接。1.2.2 箱式变电站的结构 美式预装式变电站的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的油箱内；（3）变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。其中（1）型为美式箱变的原结构，它的特点是结构紧缩、简洁、体积小、重量轻。（2）型和（3）型为（1）的变形。这种变型的理论根据是：开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。由于采用普

7、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、共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。欧式预装式变电站的总体结构包括三个主要部分：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部分个为一室，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多台变压器时，“品字型”布置较为有利

8、。TMHVTM HVTMLVLVHVLVHV TMHVLVHVTMZLLVTMLVLV (a)目字型布置 (b)品字型布置图1-1 欧式预装式变电站的整体布置形式 HV高压室；LV低压室；TM变压器室；ZL操作走廊1.2.3 箱式变电站的技术特点箱式变电站的高压室一般是由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成的，可以进行停送电操作并且有过负荷和短路保护。低压室由低压空气开关、电流互感器、电流表、电压表等组成的。变压器一般采用 S9 或干式的等。箱式变中的电器设备元件，均选用定型产品，元器件的技术性能均满足相应的标准要求。为了可靠实现五防要求，各电器元件之间采用了机械联锁，各电器元件都安装在有足

9、够强度和刚度的结构上，以便于导线的连接。操作采用电动方式，不需另配电源，由 TV 引出即可。另外箱式变还都具有电能检测、显示、计量的功能，并能实现相应的保护功能，还设有专用的接地导件，并有明显的接地标志。此外为适应户外工作环境，箱式变电站的壳顶一般都采用隔层结构，内装有隔热材料，箱体底部和各室之间都有冷却进出风口，采用自然风冷和自动控制的强迫风冷等多种形式，以保证电气设备的正常散热，具有防雨、防尘、防止小动物进入等措施。目前，国内生产的箱式变的电压等级：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

10、、当额定电压比为 10、6/0.4 kV 时可从几十kVA几千kVA。箱式变电站有如下特点：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4040的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器(弹簧操作机构)等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全绝缘结构，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

11、系统，可实现无人值守。自动化程度高全站智能化设计，保护系统采用变电所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，满足无人值班的要求。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，真正实现变电所建设工厂化，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

12、大缩短了建设工期。组合方式灵活箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱体均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变，我们可以全部采用箱式，即35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电所；也可以采用35kV设备室外安装，10kV设备及控保系统箱内安装，这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧所改造，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。投资省、见效快箱式变电站(35kV设备户外布置，10kV设备箱内安装)较同规模综自变电站(35kV设备户外布置，10kV设备布置于户内高压开关室及中控室)减少投资4050。占地面积小。1.2.4 箱式变电站与常规变电站的对比分析

13、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。 三种类型的箱式变电站的特点如下:（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；（

14、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。箱式变电站与常规变电站性能比较见表1-1。预装式变电站是输变电设备发展方向，由前所述，我国应用仅10%左右，而国外已达到的70-90%，所以预装式变电站其社会效益显著，市场前景广阔。序号对比项目常规变站组合式（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基础，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个月以上预先基础做好以后，只需4-6小时就可以安装完毕送电。 3占地面积（10kV800K

15、为例）100一般箱变12m2ZBW174m2 4安装地点和负荷中心距离不能十分接近负荷中心，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7：17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。表1-1 箱式变电站与常规变电站性能对比表1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范根据国家标准高压/低压预装式变电站（GB/T12467-1998） ，箱式变电站的技术要求与设计规范

16、如下。1.3.1 额定值（1）额定电压：对高压开关设备和控制设备，按GB/T 11022。对低压开关设备和控制开关设备，按GB/T 14048.1和GB 7251.1。（2）额定绝缘水平：对高压开关设备和控制设备，按GB/T 11022；对低压开关设备和控制设备，按GB/T 14048.1和GB 7251.1。低压开关设备和控制设备的最低额定冲击耐受电压至少应为GB/T 16935.11997的表1中IV类过电压的给定值。（3）额定频率和相数：按GB/T 11022、GB/T 14048.1和GB 7251.1。（4）额定电流和温升：额定电流按GB/T 11022和GB 7251.1。高压开关

17、设备和控制开关设备的温升按GB/T 11022，低压开关设备和控制设备的温升，按GB 7251.1。（5）额定短时耐受电流：对于高压开关设备和控制开关设备，按GB/T 11022；对低压开关设备和控制开关设备，按GB 7251.1；对变压器按IEC 76-5和GB 6450。（6）额定短路持续时间：对高压开关设备和控制设备，按GB/T 11022；对低压开关设备和控制设备，按GB 7251.1。（7）操动机构和辅助回路的额定电源电压：对高压开关设备和控制开关设备，按GB/T 11022；对低压开关设备的控制设备，按GB 7251.1。（8）操动机构和辅助回路的额定电源频率：对高压开关设备和控制

18、设备，按GB/T 11022；对低压开关设备的控制设备，按GB 7251.1。（9）预装式变电站的额定最大容量：预装式变电站的额定最大容量是设计变电站时指定的变压器的最大额定值。1.3.2 设计和结构 预装式变电站应设计成能够安全进行正常使用、检查和维护。（1）接地：除按GB/T11022，还应符合以下规定。应提供一条连接预装式变电站的每个元件的接地导体。接地导体的电流密度，如用铜导体，当额定短路持续时间为1s时不应超过200A/mm2，当额定短路持续时间为3s时不应超过125A/mm2；但其截面积不应小于30mm2。它的端部应有合适的接线端子，以便和装置的接地系统连接。（2）辅助设备：对于预

19、装式变电站内的低压装置（例如照明、辅助电源等），适用时，按GB/T 14821.1或GB7251.1防护等级：防止人员触及危险部件、并防止外来物体进入和水分浸入设备的保护是必需的。（3）主接线设计与一次设备选型预装式变电站外壳的防护等级应不低于GB42081993中的IP23D更高的防护等级可以按GB4208予以规定。（4）操作通道：预装式变电站内部的操作通道的宽度应适应于进行任何操作和维护。该通道的宽度应为800mm或更大些。预装式变电站内部的快关设备和控制设备的门应朝出口方向关闭，或者是转动的，这样不致减少通道的宽度。门在任一开启位置或开关设备和控制设备突出的机械传动装置不应将通道的宽度减

20、少到500mm。（5）预装式变电站的选用导则对于给定的运行方式，选用预装式变电站时，要按正常负荷条件和故障情况的要求来选择各元件的额定值。外壳级别的选择取决于周围温度和变压器的负荷系数。对某一额定外壳等级，变压器的负荷系数取决于变电站安装处的周围温度。对变动的负荷，可按GB/T 17211，采用一个修正系数。可以用本标准的附录D来确定外壳级别和变压器的负荷系数。（6）主变压器与箱体之间应满足最小防火净距35110kV变电站设计规范中规定，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

21、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，箱式配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，我们在设计工作中，主变与箱体之间最小防火净距建议采用10m，以确保变电所安全运行。（7）10kV电缆出线应穿钢管敷设为求美观，变电所内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

22、。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。（8）操作通道预装式变电站内部的操作通道的宽度应适于进行任何操作和维护。该通道的宽度应为800mm或更大些。预装式变电站内部的开关设备和控制设备的门应朝出口方向，或者是转动的，这样不致减小通道的宽度。门在任一开启位置或开关设备突出的机械传动装置不应将通道的宽度减小到500mm。1.3.3 使用条件（1）正常使用条件外壳：预装式变电站应设计成能在按GB/T 11022规定的正常户外使用条件

23、下使用。高压开关设备和控制设备：在外壳内部按GB 7251.1规定的正常户外使用条件。变压器：外壳内的变压器在额定电流下，其温升比无外壳条件下的要求高，会超过GB 1094.2或GB 6450 规定的温度极限。变压器的使用条件应按安装地点外部的使用条件和外壳级别来确定。变压器的制造厂或用户能够据此计算降低变压器的使用容量。（2）特殊使用条件高压开关设备和低压开关设备和控制设备在海拔超过1000m的地区按GB/T 11022的规定。低压开关设备和控制设备在海拔超过2000m的地区按GB/T7251.1的规定。变压器在海拔超过1000m的地区，按GB 1094.2或GB 6450的规定。1.3.4

24、 箱体要求 （1）箱体内照明、通风、防沙、散热应满足正常运行、维护要求，并应加装温度、湿度测量表计、凝露器、烟雾报警装置，并将温度、湿度、凝露、烟雾报警探头信号接入综合自动化系统，要考虑安装通讯设备的位置。 （2）箱顶应考虑自然排水功能。 （3）要抗紫外线辐射，抗暴晒性能好，不易导热可避免因外部温度过高而引起箱体温度升高。 （4）防潮性能好，不会因冷热突变而产生凝露。 （5）防腐、防裂、阻燃、防冻性能好。 （6）要机械强度高，耐压抗张，抗冲击。 （7）对环境有良好的协调性，能美化环境，可适应各种气候条件，外形美观，结构紧凑，箱体占地面积少，节约土地。1.3.5 箱式变电站内部电器设备（1）箱式

25、变电站高压配电装置接线应尽量简单，既有终端变电站接线，也应有适应环网供电的接线。 高压配电装置宜采用符合开关加熔断器组合结构，油浸式变压器容量在800kVA及以上时，应采用能切断电源的装置与变压器瓦斯保护相配合。 高压配电装置应具有防止误拉、合开关设备，带负荷拉、合刀闸，带电挂地线，带地线合闸和工作人员误入带电间隔的五防措施。负荷开关和熔断器之间也应有可靠的连锁。箱体门内侧应附有主回路线路图、控制线路图、操作程序及注意事项。母线宜采用绝缘导线（或绝缘母线）。高压进出线应考虑电缆的安装位置和便于进行试验。（2）变压器应采用损耗低、体积小、适合箱体内安装的结构。根据不同的用户要求，可以采用油浸式、

26、干式或气体绝缘式、无载调压式或有载调压式。 变压器如有油枕，其油标应便于监视。变压器的铭牌应面向箱门一侧。 容量315kVA及以上变压器，宜装设电接点温度计，以监测变压器上层油温（或气体温度）和启动通风冷却装置。1.4 本课题的主要任务（1）35KV箱式变电站的总体结构设计（2）箱式变电站主接线设计于一次设备选型（3）二次系统设计（4）箱式变电站智能监控功能设计中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计第2章 35kV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。

27、（1）具有母线的电气主接线单母线接线：单母线接线是一种最原、最简单的接线方式。单母线分段接线双母线及双母线分段接线旁路母线接线方式 （2）无母线的电气主接线桥形接线：当具有两台变压器和两条线路时，在变压器线路接线的基础上，在其中间架一连接桥，则称为桥形接线单元接线：发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机2.1.2 箱式变电站对主接线的基本要求概况地说，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

28、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，能尽可能的缩下停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。电器是电力系统中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免发生事故。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。因此，电气主接线必须满足调度灵活、操作方便的基本要求。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。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线灵活、可靠，必须要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因

29、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。2.1.3 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。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

30、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

31、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。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

32、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。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35kV母线选用单母线接线方式，10kV采用单母线分段接线。2.1.4 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

33、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：如6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，负荷开关和在隔离故障线段时，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；对溶断器和变压器还起隔离和接地作

34、用。2.2 箱式变电站箱体的确定2.2.1 箱体结构的确定箱式变电站按结构主要有美式箱变和欧式箱变。欧式箱变造价低而美式箱变体积小，约为同容量欧式箱变的1/31/5。常规土建变电站占地面积最大，欧式箱变次之，美式箱变常规土建变电站建造周期最长，欧式箱变次之。综合考虑一般35kV箱式变电站的箱体选择欧式箱变。2.2.2 合理配置根据实际情况可以采用不同的箱变配置方案，一般将主变压器和电容器等充油设备，放置在箱体外，设置两个箱体，一个35kV箱体，一个10kV箱体，其中一个箱体预留保护装置的位置。考虑节省资金，也可以将35kV断路器等设备放于户外，只设置10kV箱体。箱体的底座和骨架一般采用槽钢和

35、角钢焊接而成，顶盖和四壁采用金属板内衬阻燃材料压制而成，能起到隔热的作用。根据当地实际情况，可在订货时对主体结构提出相应的要求。我县地处盐碱地带，对设备的抗腐蚀性能要求较高，因此除主体框架采取了防腐工艺加工外，箱体的整体外层衬板采用了0.5mm厚的不锈钢板。维护走廊是箱变正常运行和检修中的重要环节，箱变的一个缺陷就是空间狭小，厂家从成本和设备紧凑性考虑，维护走廊一般都尽量压缩。在选型时应该将维护走廊作为一项指标来考虑，不然会给将来的运行和维护，造成很大麻烦。箱体的密封和防尘是一个重要方面，特别是保护装置对防尘等指标要求较高，应引起重视。箱体的底板下面，一般作为电缆室，在考虑箱体基础的设计时，应

36、顾及到电缆的安装和维护方便，应考虑人员出入、通风以及照明等方面的要求。2.3 变压器2.3.1 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10降至380/220，变压器容量一般为1601600，最常用的容量为315630。其器身为三相三柱或三相五柱结构、11或12联结，熔断器连接在“”外部。三相五柱式11变压器的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的耐雷特性。变压器应具有齐全的运行检视仪器仪表，如油位表和上层油温表及反映顶部气压强度的真空压力表等。变压器选用9-、11全密封、免维护、低噪音、性价比高的油

37、浸式变压器(噪音50)或新型干式变压器(噪音55)等。采用干式变压器时，变压器室必须配散热系统。目前，国内大多采用新9或11系列配电变压器，有的也采用了非晶合金变压器，其优点是空载损耗很小，只有1/41/3，但其价格高出1.31.6倍，但随着制造技术的提高，一旦价格下来，非晶合金变压器会占据市场主导地位。综合考虑35kV箱式变电站变压器的容量确定为5000kVA，因为三相五拄D，yn11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为三相五柱D，yn11，阻抗电压为Ud=7.0%，采用

38、油浸式变压器。由于三相五拄D，yn11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D，yn11，接在35kV母线上将35kV电压降低为0.4kV供箱式变电站本身使用。2.3.2 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。35kV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

39、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。为了通风，变压器室的箱体上设置百叶窗。百叶窗结构，使气流能进去，而灰尘被分离。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。机械强迫通风用幅面风机，而不用轴流风机。因轴流风机对变压器散热片内外侧散热不均，往往外侧散热好，内侧散热差些；而幅面风机

40、的排风口均匀吹拂内外侧，通风散热效果较好。2.3.3 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2-1所示。 1 a 2 时间 0 b 燃弧时间 图2-1 限流熔断

41、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ia1截止电流；tb2动作时间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(图1)。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。熔断器的限流特性，它是指熔断器的开断电路时，最大截止电流和预期电

42、流稳态方均根的关系，可以从限流特性的截止电流值可估算出被限流熔断器所保护的电器设备内发生短路故障时产生的机械和热效应。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23个周波(40ms60ms)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1/41/5，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

43、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。2.4 箱式变电站总体布置35kV箱式变电站高压室额定电压35kV ，低压室额定电压10kV。主变压器额定容量为5000kVA，站用变压器额定容量为50kVA，接在35kV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

44、。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5000kVA油浸式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。箱式变电站总体布置图见附录图A。中国矿业大学成人教育学院2012届毕业设计第3章 35KV箱式变电站一次系统设计与设备选型3.1 35kV箱式变电站一次系统设计3.1.1 概述电气主接线是由各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关电器、互感器、电抗器及连接线路等设备），按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。由于交流供电系统通常三相是对称的，故在主接线图中

45、，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备不对称或需要进一步说明的地方，部分地用三条线表示，这样就将三相电路图绘成了单线图。主接线代表了发电厂和变电站电气部分主结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。3.1.2 一次系统设计原则（1）变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响,一次系统接线方式及供电方案仍按有关要求与规定进行设计。（2）变配电站采用计算机监测与控制后,应发挥计算机的图形显示功能,模拟盘可以简化或取消。（3）变配电站采用计算机监测与控制后,可以实现元人或少人值班, 值班室面积可以减小,分散值班可以集中于一处值班。3.1.3 一次系统设计35kV母线采用单母线接线，10kV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，ZN23-35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