KV箱式变电站设计毕业设计论文

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10kV，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），20022 费广标.35kV箱式变电站模式设计 M.中国电力出版社，20033 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，2002.24 麦艳红.新型箱式变电站的应用与分析J.广西水利水电，2001.15 熊作胜.关于35kv箱式变电站的技术改进J.电气时代,2001.36 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，2001.17 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，2001.18 高颂九.预装式变电站小区布点及容量选择分析J.变压器,2002.119 赵磊.对箱式变电站设计的建议J.农村电气化,2002.410 刘涤尘. 电气工程基础M. 武汉理工大学出版社,2002.111 输变电常用标准汇编M.中国标准出版社, 2001.312 电力系统一次接线M.北京,电力工业出版社,199513 贺家李. 电力系统继电保护原理M. 北京, 水利电力出版社, 199414 刘健. 配电自动化系统M. 北京, 中国水利电力出版社, 199815 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235kV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535kV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ABSTRACTBox-typetransformer substationcalls again outdoora transformer substation, alsocall to dothe sectional transformersubstation. It is adevelopmentto waitto 70s Europe and America western prosper in the 60s of 20 centuriesthe nation release a kind of outdoor the set changes to give or get 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 shortandcirculate the expenses low, free from pollution, do notneedmaintenanceetc.advantage, sufferthe international communityelectric power the worker values.Enter the middleof 90s of 20 centuries.The domestic starts appearing the simple box-typetransformer substation, and got the quick development. Keywords：box-typetransformer substation；construction； first system；second system目 录1 绪论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11.2.1 箱式变电站的类型11.2.2 箱式变电站的结构11.2.3 箱式变电站的技术特点21.3 箱式变电站的技术要求与设计规范41.3.4 箱体要求72 35kV箱式变电站总体结构设计92.1. 箱式变电站对主接线的基本要求92.2. 主接线的选择92.3. 高压接线方式102.4. 箱式变电站箱体的确定112.4.1 箱体结构的确定112.4.2 合理配置112.5. 箱式变电站总体布置113 35kV箱式变电站设备选型133.1设备选型133.1.1 箱式变电站设备选型应注意的方面133.1.2 设备选型的基本原理133.1.3 高低压电器设备选择的要求173.1.4 断路器的选型183.1.5 熔断器的选型193.1.6 互感器的选型203.1.7 隔离开关的选型203.1.8 开关柜的选型214 35kV箱式变电站一次系统及二次系统设计224.1 主电路设计224.1.1 一次系统设计原则224.1.2 一次系统设计224.2 电气二次系统设计224.2.1 二次系统定义及分类224.2.3 二次系统设计235 箱式变电站综合保护245.1 变电站综合自动化技术介绍245.1.1 变电站综合自动化概述245.1.2 变电站综合自动化的优越性255.1.3 变电站综合自动化的基本功能255.2 变电站综合自动化系统的发展及结构形式265.2.1 变电站综自系统发展的基本趋势265.2.2 变电站综合自动化系统结构形式275.3 TDI-3000型变配电所微机保护及综合自动化系统285.3.1 TDI-3000系统构成285.3.2 TDI-3000系统主要功能285.3.3 瞬时电流速断保护的工作原理315.3.5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401 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，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。（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。 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小时就可以安装完毕送电。 3占地面积（10kV800K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。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。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，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。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。2.4. 箱式变电站箱体的确定 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。 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。（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。3 35kV箱式变电站设备选型3.1设备选型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。（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1.05，当为330-500KV是，其为1.1 。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，即式中， 电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV）； 电网额定工作电压（KV）。 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。在额定周围环境条件下，导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工作电流，即 式中，电气设备铭牌上所标示的额定电流（A）回路中的最大工作电流（A） 在决定时，应以变压器和线路的负荷作为出发点，同时考虑这些设备的长期工作状态。在确定变压器回路的最大长期工作电流时，应考虑到变压器过负荷运行的可能性；母线分段电抗器的最大长期工作电流应为保证该母线负荷所需的电流；出线回路的最大长期工作电流处考虑线路正常过负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。 表2.2 各支路最大持续电流回路名称最大长期工作电流变压器回路1.32倍的变压器额定电流出线回路1.05倍的最大负荷电流续表母联回路母线上最大一台变压器的分段回路变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷汇流回路按实际潮流分布计算3. 环境条件选择电气设备时，还应考虑其安装地点的环境条件，当气温、风速、污秽、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超过一般电气的基本使用条件时，应采取相应的措施。 （1）空气温度。标准的电气周围空气温度为40。若安装地点日最高温度高于40，但不超过60，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当减少，则设备的额定电流应按下式修正：式中，Ial电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流（A）Kt温度修正系数al电气设备的长期发热最高允许温度（）实际的周围环境温度，取所在地方最热月平均最高温度（） 电气设备的额定环境温度（） 设备的额定环境温度一般取40，如周围环境温度高于40，但小于或等于60时，其允许电流一般可按每增加1，其额定电流减少1.8%进行修正；当环境温度低于40，每降低1，额定电流可增加0.5%，但其最大负荷不得超过其额定电流的20%。裸导体的额定环境温度一般取25，如安装地点的环境温度在-5 50范围内变化时，其允许通过的电流可按上市进行修正。 （2）海拔高度。在电气设备使用条件中，制造厂规定的基准海拔高度为1000没。当海拔升高时，空气密度降低，散热条件变坏，是高压电器在运行中温升增加，但应空气温德随海拔高度升高而递减，其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响，因而高压电在高海拔地区（不超过4000米）使用时，其额定电流可以保持不变。当海拔高度超过规定值时，由于大气压力空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，显然对内绝缘影响较小，但对外绝缘影响较大。在海拔高度为10003500米的范围内，海拔高度每升高100米，电器最高工作电压要下降1%，以此修正电器最高工作电压值。4短路条件进行校 电气设备按短路故障情况进行校验，就是要按最大可能的短路故障（通常为三相短路故障）时的动、热稳定度进行校验。但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体（如电压互感器等），以及架空线路，一般不必考虑动稳定度、热稳定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的校验。 在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样，但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠的运行，各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。1、热稳定校验 校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求。 作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即：式中 ，三相短路电流周期分量的稳定值（KA）； 等值时间（亦称假想时间s），可由图4-1查得；制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流（KA）；t为与Ith相对应的时间（s）。 短路计算时间。校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top和断路器全开断时间toc之和，即式中 ， 保护动作时间，主要有主保护动作时间和后备保护动作时间，当为主保护动作时间时一般取0.05s；当为后备保护时间时一般取2.5s； 断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间）。 如果缺乏断路器分闸时间数据，对快速及中速动作的断路器，取toc=0.1-0.5s,对低速动作的断路器，取toc=0.2s。 校验导体和110KV以下电缆的短路热稳定性时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加上相应地断路器的全分闸时间.如主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的动作时间，并采用相应处的短路电流值。校验电器和110KV以上冲油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。2、动稳定校验 当电气设备中有短路电流通过时，将产生很大的电动力，可能对电气设备产生严重的破坏作用。因此，各制造厂所生产的电器，都用最大允许的电流的幅值imax或最大有效值Imax 表示其电动力稳定的程度，它表明电器通过上述电流时，不至因电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为 ish imax或Ish Imax 式中ish及Ish三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。 电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外，尚应根据工程的自然环境、位置（气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等）、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。3.1.3 高低压电器设备选择的要求（1）高压一次设备的选型高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应安全可靠的运行，运行维护方便，投资经济合理。高压电器的选择和校验可按表3.1所列各项条件进行。现仅对选择的特殊条件或简要步骤予以介绍。 表3.1 高压电器选择与校验条件项目设备 额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定高压断路器UN，etUNIN，etImaxIbrIietishI2tI2tima隔离开关 负荷开关IbrI高压熔断器IbrI或Ish（2）低压一次设备选型 低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须考虑安装地点并满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求；同时设备工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。低压一次设备的选择校验项目如表 表3.2 低压一次设备的选择校验项目设备名称 电压（V）电流（A）断流能力 （kA）短流电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器低压刀开关低压负荷开关低压断路器3.1.4 断路器的选型（1） 35kv侧断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流：额定电压选择：额定电流的选择：开断电流选择： (点短路电流)选用ZN12-35型断路器，其技术参数如下表所示： 表3.3 ZN12-35型断路器的技术参数断路器型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定断流容量KA极限通过电流KA热稳定电流KA固有分闸时间S峰值4SZN12-3535300040.56.6176.60.06热稳定效验：电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，所以，满足热稳定效验。动稳定效验：满足动稳定效验，因此所选断路器合适。3.1.5 熔断器的选型 熔断器额定电流的选择，除了根据环境条件确定采用户内或户外、根据用于保护电力线路和电气设备还是保护互感器确定采用RN1（及其改进型RN3、RN5、RN6）或RN2等项目外，还包括熔管的额定电流和熔体的额定电流选择。（1）熔管额定电流 为了保证熔断器壳不致过热毁坏，要求熔断器熔管的额定电流 IN，f1不小于熔体的额定电流IN，f2即： IN，f1IN，f2 （3.6）（2）熔体的额定电流 IN，f2=kI max （3.7）式中Imax熔断器所在电路最大工作电流；k可靠系数。为防止熔体误动作而考虑留有一定裕度。对于变压器回路k的取值，在不计电动机自起动时k=1.11.3，记入自起动时k=1.52.0；对于电力电容器回路，一台电容器时k=1.52.0，一组电容器时k=1.31.8。（3）熔断器开断电流校验 IbrI（或Ish） （3.8） 对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ish进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流过最大值之前已截断，故不计非周期分量的影响，而取I（Ik）进行校验。高压熔断器选用RW5-35/50如表 表3.4 高压熔断器技术参数型号额定电压额定电流溶丝额定电流额定开断电流断路容量上限下限RW5-35/503550A40A6.3kA200MVA15MVA3.1.6 互感器的选型电流互感器1、选择：根据电网额定电压等其他条件，查常用设备手册选择35kv:LCZ-35当电流互感器用于测量时，其一次侧额定电流应尽量选择比回路中工作电流大1/3左右，以保证测量仪表最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。电流互感器（CT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是： 将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装； 使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。电压互感器根据电网额定电压、一次电压、二次电压等条件，查常用设备手册，选择电压互感器型号如下：JDJJ35电压互感器（PT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是：将一次回路的高电压变为二次回路的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装：使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。3.1.7 隔离开关的选型额定电压选择：额定电流的选择：极限通过电流选择： (点短路电流)选用型，具体参数如下表 表3.5 型隔离开关的技术参数隔离开关型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值4S35200010031.5热稳定效验：动稳定效验：满足动稳定和热稳定要求，因此所选隔离开关合适。3.1.8 开关柜的选型制造厂生产各种不同电路的开关柜、配电屏或标准元件，品种很多。 设计时可按照主接线选择相应电路的柜、屏或元件，组成一套配电装置。高压开关柜和低压配电屏的选择，应满足变配电所一次电路图的各要求并经几个方案的技术经济比较后，优选出柜、屏的型式及其一次线路方案编号，同时确定其中所有一、二次设备的型号和规格。向开关电器厂订购高压开关柜时应向厂家提供一、二次电路的图纸及有关技术资料。4 35kV箱式变电站一次系统及二次系统设计4.1 主电路设计4.1.1 一次系统设计原则概括地说，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