【正文】 電器選擇是發(fā)電廠和變配電所電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。 (3)箱變中的保護裝置。而按規(guī)程要求，金屬底板上的三個引入孔，彼此之間應(yīng)該是連通的，避免電纜運行過程中，在金屬底板上產(chǎn)生渦流，對設(shè)備造成損害。 （ 2）箱變的一次進線和出線： ① 箱變的一次進線和出線可采用架空方式或電纜方式。在實際運行中， 這種操作方式在執(zhí)行現(xiàn)有規(guī)程時，會帶來許多麻煩，設(shè)備的運行方式界定不清。一次系統(tǒng)連接采用封閉母線 結(jié)構(gòu)，在每個單元柜裝有 五防鎖 ，保證了人身與設(shè)備的安全。內(nèi)層采用鋁合金扣板箱體內(nèi)安裝空調(diào)及除濕裝置，從而是設(shè)備運行不受自然環(huán)境及外界污染的影響。 （ 3）變配電站采用計算機監(jiān)測與控制后 ,可以實現(xiàn)元人或少人值班 , 值班室面積可以減小 ,分散值班可以集中于一處值班。由于交流供電系統(tǒng)通常三相是對稱的，故在主接線圖中，一般用一根線來表示三相電路，僅在個別三相設(shè)備不對稱或需要進一步說明的地方，部分地用三條線表示，這樣就將三相電路圖繪成了單線圖。 （ 3）低壓室：裝備全國統(tǒng)一設(shè)計的 GGD 型固定式低壓配電屏、包括主開關(guān)柜、計量柜、多路出線柜、耦合電容器。在結(jié)構(gòu)設(shè)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。相比之下負荷開關(guān)體積小，簡單易開發(fā)。 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，為使油箱不爆炸，故障切除時間必須限在 20ms 內(nèi)。由曲線可見到，短路開始后電流上升，熔體發(fā)熱，溫度上升，電流升到 a 點，熔體熔化，由于熔斷器的限流作用，電流上升停止，開始沿 ab 線段下降，在 b 點電流下降到零，此時完成熄弧。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護方便，仍然具有發(fā)展前途。機械強迫通風(fēng)用幅面風(fēng)機，而不用軸流風(fēng)機。為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上設(shè)置百葉窗。 變壓器的散熱處理 變壓器設(shè)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(nèi)。由于三相五拄 D， yn11 聯(lián)結(jié)，如果熔斷器一相熔斷后，會造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，為額定電壓的 1/2，會使負載欠壓運行。采用干式變壓器時，變壓器室必須配散熱系統(tǒng)。其器身為三相三柱或三相五柱結(jié)構(gòu)、 Ｄｙｎ 11 或 Ｙｙｎ 12 聯(lián)結(jié)，熔斷器連接在“Δ”外部。在選型時應(yīng)該將維護走廊作為一項指標(biāo)來考慮，不然會給將來的運行和維護，造成很大麻煩。 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(nèi)襯阻燃材料壓制而成，能起到隔熱的作用。常規(guī)土建變電站占地面積最大，歐式箱變次之， 美式箱變常規(guī)土建變電站建造周期最長，歐式箱變次之。 環(huán)網(wǎng)供電單元一般至少由三個間隔組成，即二個環(huán)纜進出間隔和一個變壓器回路間隔。限流熔斷器一相熔斷時必須能聯(lián)動跳開三相負荷開關(guān)，不發(fā)生缺相運行。所以 35kV 母線選用單母線接線方式， 10kV采用單母線分段接線。 但雙母線也有如下的缺點：造價高；當(dāng)母線發(fā)生故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤動作。 單母線分段接線既具有單母線接線簡單明顯、方便經(jīng)濟的優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電可靠性。 單母線分段接線是采用斷路器（或隔離開關(guān)）將母線分段，通常是分成兩段。 在主接線中，斷路器是電力系統(tǒng)的主開關(guān)；隔離開關(guān)的功能主要是隔離高壓電源以保證其他設(shè)備和線路的安全檢修。 主接線的比較與選擇 單母線接線是一種原始、最簡單的接線，所有電源及出線均接在同一母線上，其優(yōu)點是簡單明顯，采用設(shè)備少，操作簡便，便于擴建，造價低。在主接線設(shè)計時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性 與經(jīng)濟性之間。電器是電力系統(tǒng)中最薄弱的元件，所以不應(yīng)當(dāng)不適當(dāng)?shù)卦黾与娖鞯臄?shù)目，以免發(fā)生事故。 ②單母線分段接線 ③雙母線及雙母線分段接線 ④ 旁路母線接線方式 （ 2）無母線的電氣主接線 ①橋形接線：當(dāng)具有兩臺變壓器和兩條線路時，在變壓器線路接線的基礎(chǔ)上，在其中間架一連接橋，則稱為橋形接線 ②單元接線：發(fā)電機與變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機 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(jīng)濟四個方面 安全包括設(shè)備安全及人身安全。變壓器的銘牌應(yīng)面向箱門一側(cè)。高壓進出線應(yīng)考慮電纜的安裝位置和便于進行試驗。 高壓配電裝置應(yīng)具有防止誤拉、合開關(guān)設(shè)備，帶負荷拉、合刀閘，帶電掛地線，帶地線合閘和工作人員誤入帶電間隔的五防措施。 （ 6）要機械強度高，耐壓抗張，抗沖擊。 （ 2）箱頂應(yīng)考慮自然排水功能。 （ 2）特殊使用條件 高壓開關(guān)設(shè)備和低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備在海拔超過 1000m的地區(qū)按 GB/T 11022 的規(guī)定。 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備：在外殼內(nèi)部按 GB 規(guī)定的正常戶外使用 條件。因此 10kV 電纜出線應(yīng)穿鋼管敷設(shè)，以方便用戶維護檢修。其面對變壓器、可燃介質(zhì)電容器等電器設(shè)備的外墻 (符合防火墻要求 )，在設(shè)備總高加 3m 及兩側(cè)各 3m的范圍內(nèi)不設(shè)門窗不開孔洞時，則該墻與設(shè)備之間的防火凈距可不受限制；如在上述范圍內(nèi)雖不開一般門窗，但設(shè)有防火門時，則該墻與設(shè)備之間的防火凈距應(yīng)等于或大于 5m。對某一額定外殼等級，變壓器的負荷系數(shù)取決于變電站安裝處的周圍溫度。預(yù)裝式變電站內(nèi)部的快關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的門應(yīng)朝出口方向關(guān)閉，或者是轉(zhuǎn)動的，這樣不致減少通道的寬度。 （ 2）輔助設(shè)備：對于預(yù)裝式變電站內(nèi)的低壓裝置（例如照明、輔助電源等），適用時，按 GB/T 或 防護等級：防止人員觸及危險部件、并防止外來物體進入和水分浸入設(shè)備的保護是必需的。 （ 1）接地：除按 GB/T11022，還應(yīng)符合以下規(guī)定。 （ 7）操動機構(gòu)和輔助回路的額定電源電壓：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制開關(guān)設(shè)備，按 GB/T 11022；對低壓開關(guān)設(shè)備的控制設(shè)備，按 GB 。 （ 4）額定電流和溫升：額定電流按 GB/T 11022 和 GB 。對低壓開關(guān)華北電力大學(xué) 7 設(shè)備和控制開關(guān)設(shè)備，按 GB/T 和 GB 。 6 生產(chǎn)周期 7： 1 7 投資費用 2： 1 8 和環(huán)境協(xié)調(diào)性 和環(huán)境不協(xié)調(diào) 和環(huán)境協(xié)調(diào)一致 /ZBW17 高度 米 ,不擋視線 ,美化環(huán)境。 3 占 地 面 積（ 10kV為例） ≥ 100 一 般箱變 12m2 ZBW174m2 4 安裝地點和負荷中心距離 不能十分接近負荷中心，供電線路半徑較長，電壓降落及電能損失較高。 三種類型的箱式變電站的特點如下 : （ 1）歐洲式：特點是防護性好，多了一個外殼，變壓器散熱不易，要降低容量運行； （ 2）美國式：特點是變壓器保持戶外設(shè)備本質(zhì)，散熱好，結(jié)構(gòu)緊湊，但是在我國 10kV電網(wǎng)系中性不接地系統(tǒng)，因此一相熔絲熔斷時不能跳開三相負荷開華北電力大學(xué) 6 關(guān)，造成非全相運行，危及變壓器及用電設(shè)備，并且不易實現(xiàn)配電自動化； （ 3）中國式：從歐洲式派生而來，結(jié)合中國用戶需 要改進而成，但是符合中國電力部門各種法規(guī)標(biāo)準要求，可鉛封電能計量箱，無功補償，一應(yīng)俱全。 （ 6）占地面積小。 （ 2）自動化程度高 全站智能化設(shè)計，保護系統(tǒng)采用變電所微機綜合自動化裝置，分散安裝，可實現(xiàn) 四遙 ，即遙測、遙信、遙控、遙調(diào)，每個單元均具有獨立運行功能，繼電保護功能齊全，可對運行參數(shù)進行遠方設(shè)置，對箱體內(nèi)濕度、溫度進行控制，華北電力大學(xué) 5 滿足無人值班的要求。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的箱式變的電壓等級：高壓側(cè)為 3 ～ 35kV、低壓側(cè)為 ～10kV 。為了可靠實現(xiàn)五防要求，各電器元件之間采用了機械聯(lián)鎖，各電器元件都安裝在有足夠強度和剛度的結(jié)構(gòu)上，以便于導(dǎo)線的連接。 （ 1） （ 2） （ 3） (a)目字型布置 (b)品字型布置 圖 歐式預(yù)裝式變電站的整體布置形式 HV TM LV TM HV LV ZL LV TM LV HV HV LV TM TM TM LV LV HV HV 華北電力大學(xué) 4 箱式變電站的技術(shù)特點 箱式變電站的高壓室一般是由高壓負荷開關(guān)、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。 歐式預(yù)裝式變電站的總體結(jié)構(gòu)包括三個主要部分：高壓開關(guān)柜、變壓器及低壓配套裝置，其總體結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為組合式；另一種為一體式。 其中（ 1）型為美式箱變的原結(jié)構(gòu)，它的特點是結(jié)構(gòu)緊縮、簡潔、體積小、重量輕。用變壓器油作為帶電部分相間及對地的絕緣介質(zhì)。這種智能箱式變電站 (簡稱智能箱變 )環(huán)網(wǎng)供電時，在特定自主軟件配合下，能 完成故障區(qū)段自動定位、故障切除、負荷轉(zhuǎn)帶、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能，從而保證在一分鐘左右恢復(fù)送電。 其次隨著社會發(fā)展和城市化進程 的加快，負荷密度越來越高，城市用地越來越緊張，城市配電網(wǎng)逐步由架空向電纜過渡，架桿方式安裝的配電變壓器越來越不適應(yīng)人們的要求。 本課題的主要內(nèi)容包括箱式變電站的發(fā)展應(yīng)用，箱式變電站的結(jié)構(gòu)分類，以及箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計極其設(shè)備選型，二次系統(tǒng)設(shè)計，以及箱式變電站的智能監(jiān)控系統(tǒng)。進入 20世紀 90年代中期，國內(nèi)開始出現(xiàn)簡易箱式變電站，并得到了迅速發(fā)展。 關(guān)鍵詞： 箱式變電站；結(jié)構(gòu)；一次系統(tǒng)；二次系統(tǒng)華北電力大學(xué) 2 第 1 章 緒論 供配電技術(shù)的發(fā)展 隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，國家在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中，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(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化、無人值守的方向發(fā)展，箱式變電站 (簡稱箱變 )正是具有這些特點的最佳產(chǎn)品，因而在城鄉(xiāng)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。 與此同時，由于信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化住宅小區(qū)發(fā)展，因此不僅要求箱變安全可靠，同時要求具有 “四遙 ”(遙測、遙訊、遙調(diào)、遙控 )的智能化功能。它將變壓器器身、高壓負荷開關(guān)、熔斷器及高低連線置于一個共同的封閉油箱內(nèi)，構(gòu)成一體式布置。 華北電力大學(xué) 3 箱式變電站的結(jié)構(gòu) 美式預(yù)裝式變電站的結(jié)構(gòu)型式大致有三種： （ 1）變壓器和負荷開關(guān)、熔斷器共用一個油箱； （ 2）變壓器和負荷開關(guān)、熔斷器分別裝在上下兩個不同的油箱內(nèi)； （ 3）變壓器和負荷開關(guān)、熔斷器分別裝在左右兩個不同的油箱內(nèi)。由于采用普通油和難燃油作為絕燃介質(zhì)，使之既可用于戶外，又可用于戶內(nèi)，適用于住宅小區(qū)、共礦企業(yè)及各種公共場所，如機場、車站、碼頭、港口、高速公路、地鐵等。但“品字型”布置結(jié)構(gòu)較為緊湊，特別是當(dāng)變壓器室排布多臺變壓器時，“品字型”布置較為有利。箱式變中的電器設(shè)備元件，均 選用定型產(chǎn)品，元器件的技術(shù)性能均滿足相應(yīng)的標(biāo)準要求。此外為適應(yīng)戶外工作環(huán)境，箱式變電站的殼頂一般都采用隔層結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝有隔熱材料，箱體底部和各室之間都有冷卻進出風(fēng)口，采用自然風(fēng)冷和自動控制的強迫風(fēng)冷等多種形式，以保證電氣設(shè)備的正常散熱，具有防雨、防塵、防止小動物進入等措施。 箱體內(nèi)一次設(shè)備采用單元真空開關(guān)柜、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器 (彈簧操作機構(gòu) )等國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先設(shè)備，產(chǎn)品無裸露帶電部分，為全 絕緣結(jié)構(gòu)，完全能達到零觸電事故，全站可實現(xiàn)無油化運行，安全性高，二次采用微機綜合自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)無人值守。 （ 5）投資省、見效快 箱式變電站 (35kV設(shè)備戶外布置， 10kV設(shè)備箱內(nèi)安裝 )較同規(guī)模綜自變電站(35kV 設(shè)備戶外布置， 10kV 設(shè)備布置于戶內(nèi)高壓開關(guān)室及中控室 )減少投資40％～ 50％。在我國應(yīng)用為 10%，是一種方興未艾的裝備。 2 基建時間 6 個月以上 預(yù)先基礎(chǔ)做好以后，只需 46 小時就可以安裝完畢送電。 大規(guī)模、工作化生產(chǎn)，質(zhì)量容量得到保證。 額定值 （ 1）額定電壓：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按 GB/T 11022。 （ 3）額定頻率和相數(shù)：按 GB/T 1102 GB/T 和 GB 。 （ 6）額定短路持續(xù)時間：對高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按 GB/T 11022；對低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，按 GB 。 設(shè)計和結(jié)構(gòu) 預(yù)裝式變電站應(yīng)設(shè)計成能夠安全進行正常使用、檢查和維護。它的端部應(yīng)有 合適的接線端子，以便和裝置的接地系統(tǒng)連接。該通道的寬度應(yīng)為 800mm 或更大些。外殼級別的選擇取決于周圍溫度和變壓器的負荷系數(shù)。 （ 6）主變壓器與箱體之間應(yīng)滿足最小防火凈距 《 35～ 110kV 變電站設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，耐火等級為二級的建筑物與變壓器(油浸 )之間最小防火凈距為 10m。如果將電纜直埋，引至線路終端桿，將給檢修帶來很大不便。 華北電力大學(xué) 9 使用條件 （ 1）正常使用條件 外殼：預(yù)裝式變電站應(yīng)設(shè)計成能在按 GB/T 11022 規(guī)定的正常戶外使用條件下使用。變壓器的制造廠或用戶能夠據(jù)此計算降低變壓器的使用容量。