1、本 科 毕 业 设 计 题 目 35KV 箱式变电站设计 英文题目 The design of 35KV box type substation 学 生 姓 名 学 号 专 业电 气 工 程 及 其 自 动 化 指 导 教 师 2013 年 11 月 本 科 毕 业 设 计 题 目 35KV 箱式变电站设计 英文题目 The design of 35KV box type substation 学 生 签 名 ： 指导教师签名： 2013 年 11 月 本科毕业设计（论文）任务书 学生姓名 班级 专业 电气工程及其自动化 导师姓名 职称 单位 毕业设计 （论文）题 目 35KV 箱式变电站设计
2、 毕业设计（论文）主要内容和要求： 主要内容： （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 要求： （1）深入了解课题研究的内容，充分查阅有关设计书籍及手册，学习相关的理论知识。 （2）研究工艺过程，画出控制流程图。 （3）根据工艺做系统研究，设计控制系统。 （4）箱式变电站的发展应用。 （5）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。 （6）二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。 （7）35kV 箱式变电站的设计高压侧额定电压为 35kV。 （8）低压侧额定电压为 10k
3、V，主变压器容量为 5000kVA，主接线采用单母线分段接线。 毕业设计（论文）主要参考资料： 1黄绍平.成套电器技术M.湖南工程学院讲义（内部资料） ，2002 2 费广标.35kV 箱式变电站模式设计 M.中国电力出版社，2003 3 朱宝骅.一种新型箱式变电站-集成变配电站J.电工技术杂志，2002.2 4 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 5 熊作胜.关于 35kv 箱式变电站的技术改进J.电气时代,2001.3 6 吕亚杰.箱变的结构及适用型分析J.大同职业技术学院学报，2001.1 7 蔡心一，颜长斌.欧式、美式、国产式箱变的特性分析J.江苏电器，2
4、001.1 8 高颂九.预装式变电站小区布点及容量选择分析J.变压器,2002.11 9 赵磊.对箱式变电站设计的建议J.农村电气化,2002.4 10 刘涤尘. 电气工程基础M. 武汉理工大学出版社,2002.1 11 输变电常用标准汇编M.中国标准出版社, 2001.3 12 电力系统一次接线M.北京,电力工业出版社,1995 13 贺家李. 电力系统继电保护原理M. 北京, 水利电力出版社, 1994 14 刘健. 配电自动化系统M. 北京, 中国水利电力出版社, 1998 15 苏文成. 工厂供电M. 北京, 机械工业出版社, 1981 毕业设计（论文）应完成的主要工作： 135kV
5、箱式变站总体结构设计 2主接线设计与一次设备选型 3. 二次系统设计 4箱式变电站智智能监控功能设计 毕业设计（论文）进度安排： 序号 毕业设计（论文）各阶段内容 时间安排 备注 1 查阅资料 9 月 15 日-9 月 25 日 2 35kV 箱式变电站总体结构设计 9 月 25 日-10 月 1 日 3 主接线设计与一次设备选型 10 月 1 日-10 月 5 日 4 二次系统设计 10 月 5 日-10 月 10 日 5 35kV 箱式变电站综合自动化系统及微机监控系统设计 10 月 10 日-10 月 15 日 6 撰写毕业设计论文 10 月 15 日-10 月 20 日 课题信息： 课
6、题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它 发出任务书日期： 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见： 教研室主任签名： 年 月 日 学生签名： 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。 关键词：箱式变电站；结构；一次系统；二次系统 I ABSTRA
7、CT 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
8、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 construction the period is short and circulate the expenses low, free from pollution, do not need maintenance etc.
9、 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. Keywords：box-type transformer substation；construction； first system；secon
10、d system II 目 录 1 绪论 .1 1.1 供配电技术的发展 1 1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点 1 1.2.1 箱式变电站的类型 1 1.2.2 箱式变电站的结构 1 1.2.3 箱式变电站的技术特点 2 1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范 4 1.3.4 箱体要求 7 2 35kV 箱式变电站总体结构设计 .9 2.1. 箱式变电站对主接线的基本要求 .9 2.2. 主接线的选择 9 2.3. 高压接线方式 10 2.4. 箱式变电站箱体的确定 .11 2.4.1 箱体结构的确定 .11 2.4.2 合理配置 .11 2.5. 箱式变电站总体布置 .11 3 35
11、kV 箱式变电站设备选型 13 3.1 设备选型 .13 3.1.1 箱式变电站设备选型应注意的方面 .13 3.1.2 设备选型的基本原理 .13 3.1.3 高低压电器设备选择的要求 .17 3.1.4 断路器的选型 .18 3.1.5 熔断器的选型 .19 3.1.6 互感器的选型 .20 3.1.7 隔离开关的选型 .20 3.1.8 开关柜的选型 .21 4 35kV 箱式变电站一次系统及二次系统设计 22 4.1 主电路设计 .22 4.1.1 一次系统设计原则 .22 4.1.2 一次系统设计 .22 4.2 电气二次系统设计 .22 4.2.1 二次系统定义及分类 .22 4.
12、2.3 二次系统设计 .23 5 箱式变电站综合保护 24 5.1 变电站综合自动化技术介绍 .24 5.1.1 变电站综合自动化概述 .24 5.1.2 变电站综合自动化的优越性 .25 5.1.3 变电站综合自动化的基本功能 .25 5.2 变电站综合自动化系统的发展及结构形式 .26 5.2.1 变电站综自系统发展的基本趋势 .26 5.2.2 变电站综合自动化系统结构形式 .27 5.3 TDI-3000 型变配电所微机保护及综合自动化系统 28 III 5.3.1 TDI-3000 系统构成 28 5.3.2 TDI-3000 系统主要功能 28 5.3.3 瞬时电流速断保护的工作原
13、理 31 5.3.5 瞬时电流速断保护的整定计算 .32 结束语 .36 致 谢 .37 参考文献 .38 附录 A 35KV 箱变自动化设计方案 .39 附录 B 电气主接线图 40 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 0 1 绪论 1.1 供配电技术的发展 随着经济建设发展，中国当前城市建设发展迅速，其规模之大，范围之广，均是空前的， 而无论是工业、农业、服务业或是家庭用户，都离不开电能，没有电能很多事情都不能进行， 所以供配电技术给予是由其他形式能源转换而来的，又可以转换成其他形式的能源而利用， 这就是自然规律中的能源双向流动性；电能的输送既简单又经济，又便于控制、调节和测量
14、， 有利于实现生产过程中的自动化。因此，电能在现代工厂生产及整个国民经济生活中应用极 为广泛了我们很好怎么去认识电网中的知识，掌握一些电能的安全性和可靠性。 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
15、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
16、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 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 1 的游离碳会影响整个箱变的寿命。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、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。 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
17、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
18、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、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： （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
19、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 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 2 运行参数进行远方设置，对
20、箱体内湿度、温度进行控制，满足无人值班的要求。 （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
21、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。 （5）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。 1.2.4 箱式变电站与常规变电站的对比分析 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
22、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； （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
23、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。 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 3 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。 表 1.1 箱式变电站与常规变电站性能对比表 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
24、完毕送电。 3 占地面积 （10kV800K 为 例） 100 一般箱变 12m2 ZBW174m2 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。 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 求与设计规范如下。 1.3.1 额定值 （1）额定电压：对高压开关设备和控制设
25、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。 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 4 （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 1
26、1022 和 GB 7251.1。高压开关设备和控制开 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
27、 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
28、；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
29、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少到 500mm。 （5）预装式变电站的选用导则 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 5 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
30、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
31、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。 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 80
32、0mm 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。 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 6 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
33、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11。 1.3.4 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
34、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 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 箱式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
35、，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。 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、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 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 7 于监视。变压器的铭牌应面向箱门一
36、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。 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 8 2 35kV 箱式变电站总体结构设计 2.1. 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
37、了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。 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。 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 2.2. 主接线的选择 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
38、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
39、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 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 9 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，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
40、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
41、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。 2.3. 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
42、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用。 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 10 2.4. 箱式变电站箱体的确定 2.4.1 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
43、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。 2.4.2 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
44、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。 2.5. 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
45、10kV。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 5 部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室、监控室 （1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成，门和顶盖用钢板制作。 （2）高压室：装备真空断路器。 （3）低压室：装备固定式低压配电屏、包括主开关柜等。 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 11 （4）变压器室：配备 2500kVA 油浸式变压器。 （5）监控室：装备计量柜、后台监控柜、通信柜等。 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 12 3 35kV 箱式变电站设备选型 3.1 设备选
46、型 3.1.1 箱式变电站设备选型应注意的方面 电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择电气设备的目的是为了 使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、经济合理的运行。在进行设备选择 时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意 节约投资，选择合适的电气设备。 在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选 择的方法也不同，但对他们的基本要求都是相同的。 电气设备的选择的一般要求是： （1）满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。 （2）适应环境条件。阴干当地的环境条件进行校验。
47、 （3）先进合理。应力求技术先进和经济合理。 （4）整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。 （5）适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。 （6） 电气设备能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，斌干短路条件校 验其动稳定和热稳定。 3.1.2 设备选型的基本原理 1额定电压 电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压。电器可以长期在其额定电压的 110%- 115%下安全运行，这一电压成为最高允许工作电压。当 在 220KV 及以下时其 为 1.05NUNSU ，当 为 330-500KV 是，其 为 1.1 。NUNSU 另外，电气设备还有一个最高工作电压，即允许长期运行的最高电压，一般不得超过其 额定电压的 10%-15%。在选择时，电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压， 即 NSU 式中， 电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV） ；NU 中国地质大学（北京）成人高等教育本科生毕业设计 13 电网额定工作电压（KV） 。 NSU 110KV 以下电压等级的电气设备绝缘裕度较大。因此，在非高海拔地区，按所在电网的额定 电压选择电气设备的额定电压即可满足要求。 2额定电流 满足此条件的目的在于使电气设备的储蓄温度不超过长期发热的最高允许温度值。在额 定周围环境
