1、沈陽大學成人教育畢業論文35kV箱式變電站設計學校名稱： 沈陽大學 學生姓名： 馮勝艷 專 業： 電氣工程及其自動化 層 次： 專升本 入學時間： 2013年 指導教師： 摘 要在我國目前箱式變電站使用的廣泛、各行各業都在使用，箱式變電站又稱戶外成套變電站，即將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機地組合在一起，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結構箱體內，機電一體化，全封閉運行，特別適用于負荷集中的經濟開發區、工廠、礦山、住宅小區等城市公用設施，用戶可根據不同的使用條件、負荷等級選擇箱式變電站。關鍵詞：箱式變電站；一次系統，二次系統、設計、選型。 第一章

2、 引 言隨著我國經濟的發展、工業經濟集中開發區、工廠、礦山機電的發展，要求高壓直接進入負荷中心，形成高壓受電-變壓器降壓-低壓配電的供電格局，所以供配電要向節地、節電、緊湊型、小型化的方向發展，箱式變電站(簡稱箱變)正是具有這些特點的最佳產品，因而在礦山電網中得到廣泛應用。箱式變電站外殼采用鋼板或者合金板，配有雙層頂蓋，隔熱性好。外殼及骨架全部經過防腐處理，具有長期戶外使有的條件。外形及色彩可與環境相互協調一致。安裝方便。箱變高壓側采用負荷開關加限流熔斷器保護。發生一相熔斷器熔斷時，用熔斷器的撞針使負荷開關三相同時分閘，避免缺相運行。低壓側采用負荷開關加限流熔斷器保護，自動空氣開關欠電壓保護或

3、過電流保護就會動作，低壓運行不會發生。第二章 箱式變電站的類型、結構與技術特點2.1 箱式變電站的類型箱式變電站有美式箱式變電站和歐式箱式變電站。美式預裝式變電站在我國叫做“預裝式變電站”或“美式箱變”，它將變壓器器身、高壓負荷開關、熔斷器及高低連線置于一個共同的封閉油箱內，構成一體式布置。用變壓器油作為帶電部分相間及對地的絕緣介質。同時，安裝有齊全的運行檢視儀器儀表，如壓力計，壓力釋放閥，油位計，油溫表等。歐式預裝式變電站以前在我國習慣稱為“組合式變電站”，它是將高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個不同的隔室內，通過電纜或母線來實現電氣連接。2.2 箱式變電站的技術特點箱式變電站

4、的高壓室一般是由高壓負荷開關、高壓熔斷器和避雷器等組成的，可以進行停送電操作并且有過負荷和短路保護。低壓室由低壓空氣開關、電流互感器、電流表、電壓表等組成的。箱式變中的電器設備元件，均選用定型產品，元器件的技術性能均滿足相應的標準要求。各電器元件之間采用了機械聯鎖，各電器元件都安裝在有足夠強度和剛度的結構上，以便于導線的連接。操作采用電動方式，不需另配電源，由 TV 引出即可。另外箱式變還都具有電能檢測、顯示、計量的功能，并能實現相應的保護功能，還設有專用的接地導件，并有明顯的接地標志。此外為適應戶外工作環境，箱式變電站的殼頂一般都采用隔層結構，內裝有隔熱材料，箱體底部和各室之間都有冷卻進出風

5、口，采用自然風冷和自動控制的強迫風冷等多種形式，以保證電氣設備的正常散熱，具有防雨、防塵、防止小動物進入等措施。目前，國內生產的箱式變的電壓等級：高壓側為 3 35kV、低壓側為 0.4 10kV 。箱式變電站有如下特點： (1)技術先進安全可靠箱體部分采用目前國內領先技術及工藝，外殼一般采用鍍鋁鋅鋼板，框架采用標準集裝箱材料及制作工藝，有良好的防腐性能，箱體內安裝空調及除濕裝置，設備運行不受自然氣候環境及外界污染影響，可保證在4040的惡劣環境下正常運行。箱體內一次設備采用單元真空開關柜、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器(彈簧操作機構)等技術領先設備，產品無裸露帶電部分，為全絕緣結構，完全

6、能達到零觸電事故，全站可實現無油化運行，安全性高，二次采用微機綜合自動化系統，可實現無人值守。 (2)工廠預制化設計時，只要設計人員根據變電站的實際要求，作出一次主接線圖和箱外設備的設計，就可以選擇由廠家提供的箱變規格和型號，所有設備在工廠一次安裝、調試合格，真正實現變電所建設工廠化，縮短了設計制造周期；現場安裝僅需箱體定位、箱體間電纜聯絡、出線電纜連接、保護定值校驗、傳動試驗及其它需調試的工作，整個變電站從安裝到投運大約只需58天的時間，大大縮短了建設工期。 (3)組合方式靈活箱式變電站由于結構比較緊湊，每個箱體均構成一個獨立系統，這就使得組合方式靈活多變。(4)占地面積小。 (5)投資省、

7、見效快 箱式變電站較同規模綜自變電站減少投資4050。2.3 箱式變電站的箱體要求(1)箱體內照明、通風、防沙、散熱應滿足正常運行、維護要求，并應加裝溫度、濕度測量表計、凝露器、煙霧報警裝置，并將溫度、濕度、凝露、煙霧報警探頭信號接入綜合自動化系統，要考慮安裝通訊設備的位置。 (2)箱頂應考慮自然排水功能。 (3)要抗紫外線輻射，抗暴曬性能好，不易導熱可避免因外部溫度過高而引起箱體溫度升高。 (4)防潮性能好，不會因冷熱突變而產生凝露。 (5)防腐、防裂、阻燃、防凍性能好。 (6)要機械強度高，耐壓抗張，抗沖擊。 (7)對環境有良好的協調性，能美化環境，可適應各種氣候條件，外形美觀，結構緊湊，

8、箱體占地面積少，節約土地。第三章 35kV箱式變電站的總體結構設計3.1 箱式變電站對主接線的基本要求 概況地說，對主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經濟四個方面 安全包括設備安全及人身安全。要滿足這一點，必須按照國家標準和規范的規定，正確選擇電氣設備及正常情況下的監視系統和故障情況下的保護系統，考慮各種人身安全的技術措施。 可靠就是主接線應滿足對不同負荷的不中斷供電，且保護裝置在正常運行時不誤動、發生事故時不拒動，能盡可能的縮下停電范圍。為了滿足可靠性要求，主接線應力求簡單清晰。 靈活是用最少的切換，能適應不同的運行方式，適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使發生故障時停

9、電時間最短，影響范圍最小。 經濟是指在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設計投資最少。在主接線設計時，主要矛盾往往發生在可靠性與經濟性之間3.2 主接線的選擇 主接線采用單母線分段接線，單母線分段接線是采用斷路器（或隔離開關）將母線分段，通常是分成兩段。母線分段后可進行分段檢修，對于重要用戶，可以從不同段引出兩個回路，當一段母線發生故障時，由于分段斷路器在繼電保護作用下自動將故障段迅速切除，從而保證了正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。3.3 高壓接線方式 高壓側，采用負荷開關+限流熔斷器作為變壓器的主保護，一般有環網、雙電源和終端三種供電方式，限流熔斷器一相熔斷時必須能聯動跳開三相負荷開

10、關，不發生缺相運行。3.4 箱式變電站箱體的確定箱體的底座和骨架一般采用槽鋼和角鋼焊接而成，頂蓋和四壁采用金屬板內襯阻燃材料壓制而成，能起到隔熱的作用。根據當地實際情況，可在訂貨時對主體結構提出相應的要求。箱體的密封和防塵是一個重要方面，特別是保護裝置對防塵等指標要求較高，應引起重視。箱體的底板下面，一般作為電纜室，在考慮箱體基礎的設計時，應顧及到電纜的安裝和維護方便，應考慮人員出入、通風以及照明等方面的要求。3.5 變壓器的散熱處理變壓器設置有二種方式：一種將變壓器外露，另一種將就壓器安裝在封閉隔室內。35kV箱式變電站變壓器采用第二種接線方式，將變壓器安裝在封閉的變壓器隔室內。為了通風，變

11、壓器室的箱體上設置百葉窗。百葉窗結構，使氣流能進去，而灰塵被分離。有為防止灰塵對絕緣的影響，在變壓器連接處加上絕緣防護罩。3.6 箱式變電站總體布置 35kV箱式變電站高壓室額定電壓35kV ，低壓室額定電壓10kV。在結構設計上具有防壓、防雨和防小動物等措施及占地面積小、操作方便，安全可靠、可以移動等特點。箱式變電站主要包括4部分，分別為框架、高壓室、低壓室、變壓器室。 （1）框架：基本結構是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成，門和頂蓋用鋼板制作。 （2）高壓室：裝備真空斷路器。 （3）低壓室：裝備固定式低壓配電屏、包括主開關柜、計量柜等。（4）變壓器室：配備2500kVA油浸式變壓器。第四章 35

12、KV箱式變電站一次系統設計與設備選型4.1 一次系統設計35kV母線采用單母線接線，10kV側母線采用單母線分段接線。箱體采用了雙層密封，雙層鐵板間充入高強度聚胺脂，具有隔溫、防潮等特點。外層采用不銹鋼體，底盤鋼架采用金屬噴鋅技術,有良好的防腐性能。內層采用鋁合金扣板箱體內安裝空調及除濕裝置，從而是設備運行不受自然環境及外界污染的影響。4.2 箱式變電站設備選型應注意的方面(1)箱變內的一次設備，應以無油、免維護或少維護設備為宜。斷路器可采用真空斷路器CT操作，電流互感器、電壓互感器和站用變應選用干式設備。(2)因箱變內空間狹小，實際運行中掛、拆接地線很不方便，所以許多箱變在開關柜單元裝設了接

13、地開關，但受空間限制，一些箱變廠家將接地開關與隔離開關采用了連動的形式，拉開隔離開關，則接地開關閉合；合上隔離開關，則接地開關拉開。(3)箱變內的開關柜應留有適當的觀察窗，以便于觀察運行設備的狀況。4.3 設備選型的基本原理正確的選擇電器是使用電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行電器選擇時應根據工程實際情況，按照有關設計規范，在保證安全可靠的前提下，積極而穩妥的采用新技術，并注意節省投資，選擇合適的電器。電器設備選擇要考慮電器裝置的環境條件和電氣要求。環境條件是指電器裝置所處的位置特征；電器要求是指電器裝置對設備的電壓、電流、頻率等方面的要求；對一些斷路電器如開關、熔斷器等

14、，還應考慮 起斷流能力。(1)考慮所選設備的工作環境。 (2)所選設備的額定電壓應不低于安裝地點電網電壓4.4 高壓一次設備的選型 高壓一次設備的選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時設備應安全可靠的運行，運行維護方便，投資經濟合理。4.5 低壓一次設備選型 低壓一次設備的選擇，與高壓一次設備的選擇一樣，必須考慮安裝地點并滿足在正常條件下和短路故障條件下工作的要求；同時設備工作安全可靠，運行維護方便，投資經濟合理。4.6 高壓熔斷器的選擇 熔斷器額定電流的選擇，除了根據環境條件確定采用戶內或戶外，還包括熔管的額定電流和熔體的額定電流選擇。 4.7 開關柜的選型制造廠生

15、產各種不同電路的開關柜、配電屏或標準元件，品種很多。 設計時可按照主接線選擇相應電路的柜、屏或元件，組成一套配電裝置。高壓開關柜和低壓配電屏的選擇，應滿足變配電所一次電路圖的各要求并經幾個方案的技術經濟比較后，優選出柜、屏的型式及其一次線路方案編號，同時確定其中所有一、二次設備的型號和規格。向開關電器廠訂購高壓開關柜時應向廠家提供一、二次電路的圖紙及有關技術資料。第五章 35kV箱式變電站二次系統設計5.1 二次系統的定義及分類 箱式變電站的設備通常可分為一次設備和二次設備兩大類。主接線所連接的都是一次設備，而二次設備是指測量表計、控制及信號設備、繼電保護設備、自動裝置和運動裝置等。根據測量、

16、控制、保護和信號顯示的要求，表示二次設備相互連接關系的電路，稱為二次接線或二次回路。 按二次接線電源性質分，有交直流回路，按二次接線的用途來分，有操作電源回路、測量表計回路、斷路器控制和信號回路、中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路等。5.2 電氣測量儀表及測量回路為了保證供電系統的安全運行和用戶的安全用電，使一次設備安全、可靠、經濟地運行，必須在變（配）電站中裝設電氣測量儀表，以監視其運行狀況。 為電氣測量儀表，要保證其測量范圍和準確度滿足變配電設備運行監視和計量的要求，并力求外形美觀，便于觀測，經濟耐用等。具體要求如下； （1）準確度高，誤差小。其數值應符合所屬等級準確度的要求； （2）誤

17、差不應隨時間、溫度、濕度和外磁場等外界條件的影響而變化； （3）儀表本身消耗的功率應越小越好； （4）儀表應有足夠的絕緣強度、耐壓和短時過載能力，以保證安全運行； 5.3 二次系統設計全站智能化設計，保護系統采用變電站微機自動化保護裝置，該系統做為分層、分布式多CPU的綜合自動化系統，包括了變電站所需的各種繼電保護如變壓器保護、35kV/10kV線路保護、電容器保護等，具有變電站的測量、實時數據采集、運行工況監視、控制操作、自動控制與調節及全部遠動功能。系統采用分布式控制系統，配置、擴展、組態靈活、控制管理集中、功能分散，數據處理實時性強，傳輸安全可靠，操作靈活方便。對于變電站的整個保護系統主

18、要采用以下幾個裝置，它們都具有以下特點：(1)裝置有抗系統諧波的能力；(2)裝置有自檢功能，自檢出錯報警及閉鎖保護；(3)裝置出口及動作回路可設投切壓板；(4)裝置保護動作出口與監控動作出口各自獨立；(5)裝置集測量、計量、保護、控制功能于一體。5.4 斷路器控制與信號回路斷路器控制按控制地點可分為集中控制與就地控制。所謂集中控制就是集中在控制室內進行控制；就地控制就是在斷路器安裝地點進行控制。在控制室內對配電裝置中的斷路器進行控制稱為距離控制。這種控制主要由控制開關、控制電纜和操作機構等組成。 斷路器控制回路的基本要求有：（1）能進行手動跳閘、合閘，也能完成自動跳閘，斷路器跳閘（合閘）過程完

19、成后，能自動切斷跳閘（合閘）線圈回路電流，防止線圈長時間通電而燒毀；（2）有防止斷路器連續多次跳閘或合閘操作的位置信號；（3）有反映斷路器完成跳閘或合閘的防跳回路；（4）有斷路器自動跳閘或合閘的位置信號；（5）有控制回路完好性監視信號；（6）在滿足要求的前提下，力求簡單可靠。中央控制信號裝置按形式分有燈光信號和音響信號。燈光信號表明不正常工作狀態的性質地點，而音響信號在于引起運行人員的注意。燈光信號通過裝設在個控制屏上的信號燈光和光字牌，表明各種電氣設備的情況，音響信號則通過蜂鳴器和警鈴的聲響來實現，設置在控制室內。由全所共用的音響信號，稱為中央音響信號裝置。 中央信號裝置按用途分有：事故信號，預告信號和位置信號。5.5 控制回路設計（1）計算機監測與控制系統都有合閘與分閘繼電器輸出接點,將其并連接到開關柜的合分閘開關或按