10KV箱式变电站方案设计书1Word下载.docx
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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、传动实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。
（4）组合方式灵活
箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱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。
（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40％～50％。
（6占地面积小
以上例来说明，因选用箱式变电站无房建工程量，变电站占地面积减少约70m2，符合国家节约土地的政策。
1.2箱式变电站在农网建设（改造）中的应用
在农网建设（改造）中，箱式变电站模式被广泛采用。
如新疆某地一座新建35kV终端变电所，主变容量2×
3150kVA，采用三相双绕组无励磁调压电力变压器，电压等级为35±
2×
2.5％/10.5kV
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
据结构的不同，把箱式变电站分为美式箱式变电站、欧式箱式变电站、欧美式箱式变电站和国产箱式变电站几种。
（l）美式箱式变电站。
以变压器器身为主体，10kV负荷开关、插人式熔断器、后备限流式熔断器、无励磁分接开关等装在变压器油箱内，构成了免维护共箱式布置。
美式预装式变电站在我国叫做“预装式变电站”或“美式箱变”，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。
10kV箱式变电站主要分欧式箱变和美式箱变，欧式箱变又可分为YBM1型和YBM2型，美式箱变为YBP型。
箱变由高压室、低压室和变压器室三部分构成。
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。
考虑到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。
（3）型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、工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。
图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
1.3箱式变电站的技术要求与设计规范
设计严格按照国家标准《高压/低压预装式变电站》（GB/T12467-1998），以及适合的工艺流程。
1.4本设计的应用场景
1.4.1居民小区负荷设计
住宅小区共3栋楼，每楼2个单元，12层，每层4户，共288户。
商业区共有商铺3家。
1.4.2用电负荷分级及供电要求
用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。
各级负荷应符合下列规定：
1符合下列情况之一时，应为一级负荷：
1）中断供电将造成人身伤亡；
2）中断供电将造成重大影响或重大损失；
3）中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序严重混乱。
例如：
重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。
在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应为特别重要的负荷。
2符合下列情况之一时，应为二级负荷：
1）中断供电将造成较大影响或损失；
2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。
3不属于一级和二级的用电负荷应为三级负荷。
3．1民用建筑中各类建筑物的主要用电负荷的分级，应符合本规范（《供配电系统设计规范》GB50050-2009）附录A的规定。
3．2民用建筑中消防用电的负荷等级，应符合下列规定：
1一类高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷，二类高层民用建筑内的上述消防用电应为二级负荷；
2特、甲等剧场，本条1款所列的消防用电应为一级负荷，乙、丙等剧场应为二级负荷；
3特级体育场馆的应急照明为一级负荷中的特别重要负荷；
甲级体育场馆的应急照明应为一级负荷。
3．3当主体建筑中有一级负荷中特别重要负荷时，直接影响其运行的空调用电应为一级负荷；
当主体建筑中有大量一级负荷时，直接影响其运行的空调用电应为二级负荷。
3．4重要电信机房的交流电源，其负荷级别应与该建筑工程中最高等级的用电负荷相同。
3．5区域性的生活给水泵房、采暖锅炉房及换热站的用电负荷，应根据工程规模、重要性等因素合理确定负荷等级，且不应低于二级。
3．6有特殊要求的用电负荷，应根据实际情况与有关部门协商确定。
3．7一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。
3．8对于一级负荷中的特别重要负荷，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。
3．9二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。
在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。
当采用架空线时，可为一回路架空线供电；
当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100％的二级负荷。
3．10三级负荷可按约定供电。
1.4.3本设计的负荷情况
按我国现有的有关规范规定，凡多层住宅用电均按三级负荷供电，而小区的配套设施，如面积较大或带有空调系统的会所、商铺及地下停车库等，则应根据《建筑防火设计规范》（GBJ16-87）、《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50057-97）设置相应的消防设施，且上述消防设备应按二级负荷供电。
为小区服务的保安系统、远程集中收费系统、电视、信息网络系统的负荷等级不应低于二级，即宜由二回线供电或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路专用10kV架空线路或电缆供电。
当采用架空线时，可为一回路架空线供电。
当采用电缆线路时，应采用二根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受百分之百的二级负荷。
本次设计包含高层普通住宅、商铺、地下车库等，属于规范规定的二级负荷。
1.4.4负荷设计计算
（1）住宅区负荷计算
应用单位指标法计算，即：
Pjs=∑Pei*Ni（kW）
式中Pei——单位用电指标，kW/户。
Ni——单位数量，户数。
应用此方法计算负荷应乘以同时系数，即实际最大负荷（PM）。
PM=Pjs*η（η——同时系数，η值按照住户数量多少不同，取值也不同，一般情况下，用户数量在25～100户的取0.6；
用户数量在101～200户的取0.5；
用户数量在200户以上的取0.35）。
住宅区用户负荷明细
序号
楼号
户数
单位指标（kW）
计算负荷（kW）
同时系数
实际负荷（kW）
1
1#
96
10
960
0.6
576
2
2#
3
3#
合计
288
2880
1728
（2）商业区负荷计算
同居民住宅区的负荷计算方法：
PM=Pjs*η
式中η——同时系数，商业用户取0.7.
商业区用户负荷明细
30
0.7
21
90
63
小区总负荷=住宅区负荷+商业区负荷=1728+63=1791KW
1.4.5变压器的选择
（1）同时系数：
住宅小区内居民由于作息时间不同，同时系数小些。
取同时系数一般为：
50户以下0.55，50～100户0.45，100户～200户0.40，200户以上0.35。
小区实际最大负荷PM=Pjs×
η=1791X0.4=716KW
（2）选择配变容量
S＝P∑÷
cosφ（kVA）
cosφ一般取值为0.8～0.9。
0.85=716÷
0.85=842（kVA），变压器总容量为842（kVA），按此选择变压器
由于箱变用变压器为降压变压器，一般将10KV降至380V/220V变压器容量一般为160～1600KVA，最常用的容量为315～630KVA。
因此该小区可选用400KVA和500KVA两台变压器足矣。
美式箱变和欧式箱变由于结构不同可靠性不同，应用的场合也不同。
现将两种箱变的基本情况分别介绍如下：
一、美式箱变和欧式箱变的区别:
1、美式箱变：
1）、箱变的接线形式
一路或两路10KV进线；
单台变压器，容量一般选用500KVA~800KVA。
低压出线电缆4~6路。
2）、箱变的主要部件
变压器、10KV环网开关、10KV电缆插头、低压桩头箱体等主要部件组成。
它具体积小、有造价低便于安装等优点。
美式箱变的优缺点
3）、优点：
体积小占地面积小、便于安放、便于伪装，容易与小区的环境相协调。
可以缩短低压电缆的长度，降低线路损耗，还可以降低供电配套的造价。
4）、缺点：
供电可靠性低；
无电动机构，无法增设配电自动化装置；
无电容器装置，对降低线损不利；
噪音较Ⅲ型站和Ⅴ型站要高，因为Ⅲ型站和Ⅴ型站是将变压器安放在室内，起到隔音的作用；
另外，将Ⅲ型站和Ⅴ型站的集中一电磁辐射分解成多点辐射；
由于不同容量箱变的土建基础不同，使箱变的增容不便；
当箱变过载后或用户增容时，土建要重建，会有一个较长的停电时间，增加工程的难度。
2、欧式箱变：
a、单台配变形式—两路10KV进线；
单台变压器容量一般在500KVA~800KVA；
低压出线电缆一般为4~6路。
b、两台配变形式—两路10KV进线；
两台变压器，每台变压器的容量在500KVA~800KKVA。
低压出线电缆一般为8~12路。
变压器、10KV环网开关柜、低压电容器、低压开关等主要部件组成，相当于将Ⅲ型站的设备紧凑安装在金属的箱体内，使Ⅲ型站小型化。
欧式箱变的体积比美式箱变要高要大，造价也比美式箱变要大。
噪音与Ⅲ型站和Ⅰ型站相当；
辐射较美式箱变要低，因为欧式箱变的变压器是放在金属的箱体内起到屏蔽的作用；
可以设置配电自动化，不但具有Ⅲ型站和Ⅰ型站的优点，而且还有美式箱变的主要优点。
体积较大，不利于安装，对小区的环境布置有一定的影响；
二、由于箱变的结构的不同使用的地方也不同，供电的网络也不同
因为美式箱变和欧式箱变的结构不同可靠性不同，因此适用的场合也不同。
当美式箱变的容量选用的较小而小区的建筑面积较大时，应用的箱变会增加很多，从而使在架空线上支接的负荷点增多；
当减少架空线的支接负荷点时必定要增加箱变的串接数量，从而使网络结构薄弱。
要克服小容量箱变而带来的网络结构薄弱的问题，最好使用环网站解决。
1、美式箱变的适用地方
鉴于美式箱变的结构特点和优缺点，美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层住宅和其他不重要的建筑物的用电。
根据我们的实际使用情况看，美式箱变配上小型的环网开关站后，完全适用多层住宅的供电需求。
因为就是箱变发生故障，对居民的影响不大，但不适应于小高层和高层。
2、欧式箱变的适用地方
欧式箱变适用于多层住宅、小高层、高层和其他的较重要的建筑物。
综上所述，该场景主要选择欧式S11-10/0.4-500KVA（注：
s11是设备型号，10/0.4是高压侧额定电压10千伏，低压侧0.4千伏，500KVA是额定容量500KVA）和S11-10/0.4-400KVA油浸式变压器（油变，应为相对来说干变是比较环保，对环境无污染，但油变的过负荷能力远远大于干变，而且干变的风冷却系统还需损耗箱变自身的电力）。
本次主要选择欧S11-10/0.4-500KV油浸式变压器进行设计。
参考文献：
[1]李景禄.实用配电网技术.北京：
中国水利水电出版社，2006
[2]新建居民住宅箱式变电站技术规范
第二章:
10kV箱式变电站的总体结构设计
2.110KV配电设备及主材标准序列
型式
容量
（KVA）
变压器
类型
高压主进
开关配置
箱壳材质
低压无功
补偿容量
低压侧
主进开关
低压出线路数
美
式
200
S11
及以上
终端型、环网型
不锈钢板/
环保型
按容量的20%~40%配置
全部采
用框架
（带电动）
4路
315
400
500
6路
630
欧
S11型
终端型1台开关柜（SF6负荷开关带熔管），环网型3台SF6负荷开关（2台不带熔管，1台带熔管）
全部采
用框架
10KV箱式变电站标准化配置一览表（见上表）
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。
简况地说，对主接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济四个方面
2.1.2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。
接线方式如图2。
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，能尽可能的缩小停电范围。
为了满足可靠性要求，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。
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。
图2单母线接线
a）一路电源进线b）两路电源接线
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。
接线方式如图3。
图3单母线分段接线
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。
接线方式如图4所示。
图4双母线接线
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。
所以对10KV箱式变电站设计0.4kV侧采用单母线分段接线。
2.2变压器
2.2.1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10KV降至380V/220V变压器容量一般为160～1600KVA，最常用的容量为315～630KVA。
其器身为三相三柱或三相五柱结构、Dyn11或Yyn0联结，熔断器连接在“△”外部。
三相五柱式Dyn11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。
对于Dyn11联结变压器来说，其3n次（n为整数）谐波励磁电流在其三角形结构的一次绕组内形成环流，不注入公共的高压电网中去，这较之一次绕组接成星型接线的Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流；
Dyn11联结变压器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保护和切除；
当接用单相不平负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线电流不超过二次绕组额定电流的25%，因而严重影响了接用单相负荷的容量，影响设备能力的发挥。
因此国家规定在TT和TN系统中，推广Dyn11联结变压器。
但是Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘要求稍低于Dyn11，从而制造成本稍低于Dyn11联结的变压器。
变压器联结方式如图5。
图5变压器的Yyn0联结和Dyn11联结
综合考虑10kV箱式变电站变压器的容量确定为1600kVA，因为三相五拄Dyn11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Dyn11，阻抗电压为=7.0%，采用油浸式变压器。
由于三相五拄Dyn11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Dyn11，接在10kV母线上将10kV电压降低为0.2kV供箱式变电站本身使用。
2.2.2变压器的散热处理
变压器设置有二种方
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