电气工程及其自动化毕业论文(已通过审核)(1).doc

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摘要

题目：

35kV箱式变电站设计

-16-

摘要

在我国目前箱式变电站使用的广泛、各行各业都在使用，箱式变电站又称户外成套变电站，即将高压受电、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、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于负荷集中的经济开发区、工厂、矿山、住宅小区等城市公用设施，用户可根据不同的使用条件、负荷等级选择箱式变电站。

关键词：

箱式变电站、一次系统、二次系统、设计、选型。

摘要

在我国目前箱式变电站使用的广泛、各行各业都在使用，箱式变电站又称户外成套变电站，即将高压受电、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、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于负荷集中的经济开发区、工厂、矿山、住宅小区等城市公用设施，用户可根据不同的使用条件、负荷等级选择箱式变电站。

关键词：

箱式变电站、一次系统、二次系统、设计、选型。

目录

目录

摘要 Ⅰ

目录 Ⅱ

第一章前言 1

第二章箱式变电站的类型、结构与技术特点 2

2.1箱式变电站的类型 2

2.2箱式变电站的技术 2

2.3箱式变电站的箱体要求 3

第三章35kV箱式变电站的总体结构设计 4

3.1电气主接线的确定 4

3.2主接线的基本形式 4

3.3箱式变电站对主接线的基本要求 5

3.4主接线的比较与选择 5

3.5高压接线方式 5

3.6箱式变电站总体布置 5

第四章35KV箱式变电站一次系统设计与设备选型 6

4.1一次系统设计 6

4.2箱式变电站设备选型应注意的方面 6

4.3设备选型的基本原理 6

4.4高压一次设备的选型 7

4.5低压一次设备选型 7

4.6高压熔断器的选择 7

4.7开关柜的选型 7

第五章35kV箱式变电站二次系统设计 8

5.1二次系统的定义及分类 8

5.2电气测量仪表及测量回路 8

5.3二次系统设计 8

5.4断路器控制与信号回路 9

5.5控制回路设计 10

结论 11

参考文献

结论

第一章前言

箱式变电站是一种将中压开关设备、变压器、低压配电设备按照一定接线方案组合成一体的成套配电设备。

它与常规的土建变电站相比，具有占地面积小、现场安装工作量少、安装周期短、可以自由移动、减少线路损耗、投资少等优点。

因此，在国外得到了广泛应用，而目前在国内，随着城乡电网改造，箱式变电站得到更多用户的认可

第二章箱式变电站的类型、结构与技术特点

2.1箱式变电站的类型

箱式变电站分为两大流派：

欧式箱变和美式箱变。

欧式箱变是将中压开关设备、变压器、低压配电设备各自分隔并排列成“目”字型或“品”字型，美式箱变则以变压器为主体，将负荷开关、后备保护熔断器、分接开关和变压器装在变压器油箱内，插入式熔断器、电缆和低压配电部分围绕变压器油箱排列，构成整体布置。

欧式箱变的优点是结构灵活，适应性强；中压开关设备可以采用SF6环网柜、真空环网柜、压气式环网柜等。

高压侧主接线方案灵活，变压器可以采用S9、S10等油浸变压器或SCB9等干式变压器；低压配电设备则完全可以根据用户要求量身定做，可以选用各种类型的低压配电设备如GGD、PGL，低压侧主接线可以包括进线柜、任意路数的出线柜以及无功补偿，缺点是体积偏大。

而美式箱变的优点是体积小，由于变压器油箱即是美式箱变外壳的一部分，因此散热条件好，缺点是结构局限性太大，往往无法满足用户各种各样的需求，由于这两大流派各有优缺点，国内箱变制造厂家在市场竞争的压力下，逐渐将这两大流派的技术特点加以融合，开发出一些派生类型。

尽管类型有所不同，但基本原理大同小异，因此下面以欧式箱变为例进行探讨。

2.2箱式变电站的技术要求

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。

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。

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。

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，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－40℃～＋40℃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）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5～8天的时间，大大缩短了建设工期。

。

（3）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。

（4）占地面积小。

（5）投资省、见效快

箱式变电站较同规模综自变电站减少投资40％～50％。

2.3箱式变电站的箱体要求

（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。

第三章35kV箱式变电站的总体结构设计

3.1电气主接线的确定

3.2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。

（1）具有母线的电气主接线

①单母线接线：

单母线接线是一种最原、最简单的接线方式。

②单母线分段接线

③双母线及双母线分段接线

③旁路母线接线方式

（2）无母线的电气主接线

①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

②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

3.3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。

3.4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