【文章內(nèi)容簡介】 . 2 S /1 0 P4 0 0 / 5同左H Y 5 WZ 1 7 / 4 5圖 華北電力大學(xué) 14 高壓接線方式 高壓側(cè)，采用負(fù)荷開關(guān) +限流熔斷器作為就壓器的主保護(hù)，一般有環(huán)網(wǎng)、雙電源和終端三種供電方式，有兩組插入式熔斷器和后備保護(hù)熔斷器串聯(lián)進(jìn)行分段范圍保護(hù)。限流熔斷器一相熔斷時(shí)必須能聯(lián)動(dòng)跳開三相負(fù)荷開關(guān)，不發(fā)生缺相運(yùn)行。線路側(cè)負(fù)荷開關(guān)必須配有直流電源電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)無外來交流電源狀態(tài)下自啟動(dòng)。環(huán)網(wǎng)回路必需配置檢測故障電流用的電流互感器或傳感器。 高壓開關(guān)選用可靠性高和具有自動(dòng)化裝置及智能化接口的先進(jìn)的產(chǎn)品：如 ＳＦ 6 負(fù) 荷開關(guān)、壓氣式 負(fù)荷開關(guān)、真空負(fù)荷開關(guān)等。 環(huán)網(wǎng)供電單元一般至少由三個(gè)間隔組成，即二個(gè)環(huán)纜進(jìn)出間隔和一個(gè)變壓器回路間隔。其中，負(fù)荷開關(guān) ＱＬＡ 和 ＱＬＢ 在隔離故障線段時(shí)，能及時(shí)恢復(fù)回路的連續(xù)供電；同負(fù)荷開關(guān) ＱＬＣ 相連的熔斷器 Ｆ 在中壓 /低壓變器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)起保護(hù)作用 ；ＱＬＣ 對(duì)熔斷器斷器和變壓器還起隔離和接地作用。 箱式變電站箱體的確定 箱體結(jié)構(gòu)的確定 箱式變電站按結(jié)構(gòu)主要有美式箱變和歐式箱變。歐式箱變?cè)靸r(jià)低而美式箱變體積小，約為同容量歐式箱變的 1/3~1/5。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。綜合考慮一般 1000kVA 箱式變電站的箱體選擇歐式箱變。 合理配置 根據(jù)實(shí)際情況可以采用不同的箱變配置方案，一般將主變壓器和電容器等充油設(shè)備，放置在箱體外，設(shè)置兩個(gè)箱體，一個(gè) 35kV 箱體，一個(gè) 10kV 箱體，其中一個(gè)箱體預(yù)留保護(hù)裝置的位置?？紤]節(jié)省資金，也可以將 35kV 斷路器等設(shè)備放于戶外，只設(shè)置 10kV箱體。 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。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，可在訂貨時(shí)對(duì) 主華北電力大學(xué) 15 體結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)的要求。比如在地處鹽堿地帶，對(duì)設(shè)備的抗腐蝕性能要求較高，因此除主體框架采取了 防腐工藝加工外，箱體的整體外層襯板采用了 厚的不銹鋼板。 維護(hù)走廊是箱變正常運(yùn)行和檢修中的重要環(huán)節(jié)，箱變的一個(gè)缺陷就是空間狹小，廠家從成本和設(shè)備緊湊性考慮，維護(hù)走廊一般都盡量壓縮。在選型時(shí)應(yīng)該將維護(hù)走廊作為一項(xiàng)指標(biāo)來考慮，不然會(huì)給將來的運(yùn)行和維護(hù)，造成很大麻煩。 箱體的密封和防塵是一個(gè)重要方面，特別是保護(hù)裝置對(duì)防塵等指標(biāo)要求較高，應(yīng)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(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)顧 及到電纜的安裝和維護(hù)方便，應(yīng)考慮人員出入、通風(fēng)以及照明等方面的要求。 變壓器 變壓器容量、接線組別的確定 箱變用變壓器為降壓變壓器，一般將 10ＫＶ 降至 380Ｖ /220Ｖ ，變壓器容量一般為 160～ 1600ＫＶＡ ，最常用的容量為 315～ 630ＫＶＡ 。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。三相五柱式 Ｄｙｎ 11 變壓器的優(yōu)點(diǎn)是帶三相不對(duì)稱負(fù)荷能力強(qiáng)，不會(huì)因三相負(fù)載不對(duì)稱造成中性點(diǎn)電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。變壓 器應(yīng)具有齊全的運(yùn)行檢視儀器儀表，如油位表和上層油溫表及反映頂部氣壓強(qiáng)度的真空壓力表等。 變壓器選用 Ｓ 9Ｍ 、 Ｓ 11Ｍ 全密封、免維護(hù)、低噪音、性價(jià)比高的油浸式變壓器 (噪音≤ 50ｄＢ )或新型干式變壓器 (噪音≤ 55ｄＢ )等。采用干式變壓器時(shí)，變壓器室必須配散熱系統(tǒng)。目前，國內(nèi)大多采用新Ｓ 9或Ｓ 11 系列配電變壓器，有的也采用了非晶合金變壓器，其優(yōu)點(diǎn)是空載損耗很小，只有 1/4～ 1/3，但其價(jià)格高出 ～ 倍，但隨著制造技術(shù)的提高，一旦價(jià)格下來，非晶合金變壓器會(huì)占據(jù)市場主導(dǎo)地位。 綜合考慮 1000KVA 箱式變電站 變壓器的容量確定為 1000KVA，因?yàn)槿辔逯?D， yn11 連接變壓器帶三相不對(duì)稱負(fù)載能力強(qiáng)，不會(huì)因三相負(fù)載不對(duì)稱造成中性點(diǎn)電壓偏移，負(fù)載電壓質(zhì)量可得到保證；此外，這種變壓器還具有很好的華北電力大學(xué) 16 耐雷特性。因此變壓器的連接組別為三相五柱 D， yn11，阻抗電壓為 Ud=%，采用油浸式變壓器。由于三相五拄 D， yn11 聯(lián)結(jié)，如果熔斷器一相熔斷后，會(huì)造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，為額定電壓的 1/2，會(huì)使負(fù)載欠壓運(yùn)行。因此將熔斷器連接在“△”內(nèi)部。因?yàn)檫@樣如果熔斷器一相熔斷后不會(huì)造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，熔斷器所對(duì)應(yīng)的低壓側(cè)相電 壓幾乎為零，其它兩相電壓正常。而站用變壓器容量確定為 50kVA，連接組別采用 D， yn11，接在 35kV 母線上將 35kV 電壓降低為 供箱式變電站本身使用。 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)。 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(nèi)。為防日照輻射使室溫升高，采用四周壁添加隔熱材料、雙層夾板結(jié)構(gòu)，頂蓋設(shè)計(jì)成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)通風(fēng)道，裝有自動(dòng)強(qiáng)迫排氣通風(fēng)裝置 (軸流風(fēng)機(jī)或幅面風(fēng)機(jī) )。裝 置的開啟和停止，由變壓器室的溫度監(jiān)控裝置自控，其溫度的整定值按允許溫度的 80%～ 90%設(shè)定；室內(nèi)正常溫度下，靠自然通風(fēng)來散熱。為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上設(shè)置百葉窗。百葉窗結(jié)構(gòu)，使氣流能進(jìn)去，而灰塵被分離。有為防止灰塵對(duì)絕緣的影響，在變壓器連接處加上絕緣防護(hù)罩。室內(nèi)溫度不正常的情況下采用機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)，以變壓器油溫不超過95℃作為動(dòng)作整定值。機(jī)械強(qiáng)迫通風(fēng)用幅面風(fēng)機(jī)，而不用軸流風(fēng)機(jī)。因軸流風(fēng)機(jī)對(duì)變壓器散熱片內(nèi)外側(cè)散熱不均，往往外側(cè)散熱好，內(nèi)側(cè)散熱差些；而幅面風(fēng)機(jī)的排風(fēng)口均勻吹拂內(nèi)外側(cè)，通風(fēng)散熱效果較好。 采用負(fù)荷開關(guān) — 熔斷器組合電器保護(hù)原理 負(fù)荷開關(guān)是用來開、合負(fù)載電流的開關(guān)裝置，它一般具有關(guān)合短路電流能力，但是它不能開斷短路電流。負(fù)荷開關(guān)可以單獨(dú)使用在遠(yuǎn)離電源中心、且容量較小的終端變電站，用于投切無功補(bǔ)償回路、并聯(lián)電抗器及電動(dòng)機(jī)等。熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、維護(hù)方便，仍然具有發(fā)展前途。熔斷體是熔斷器的主要元件，當(dāng)熔斷體通過的電流超過一定值時(shí)，熔斷體本身產(chǎn)生的焦耳熱，使本身溫度升高，在達(dá)到熔斷體熔點(diǎn)時(shí)，熔斷體自行熔斷切斷過載電流或短路電流。限流熔斷器切斷短路電流的電流波形如圖 所示。 華北電力大學(xué) 17 1 a 2 時(shí)間 0 b 燃弧時(shí)間 圖 限流熔斷器切斷短路電 流時(shí)電流波形 1— 切斷前電流波形 2— 切斷過程中電流波形 ia1— 截止電流； tb2— 動(dòng)作時(shí)間 負(fù)荷開關(guān) —熔斷器組合電器中使用限流型高壓熔斷器，這種熔斷器是依靠填充在熔體周圍的石英砂冷卻電弧，達(dá)到有效熄滅電弧，用于在強(qiáng)力冷卻熄弧過程中建立起高于工作電壓的電弧電壓，因而具有很強(qiáng)限流能力 (圖 1)。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(diǎn)，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(diǎn)電流下降到零，此時(shí)完成熄弧。這種熔斷器的整個(gè)動(dòng)作過程發(fā)生在密封的瓷管中，在熄 滅電弧時(shí)，巨大氣流不會(huì)沖出管外。 熔斷器的限流特性，它是指熔斷器的開斷電路時(shí)，最大截止電流和預(yù)期電流穩(wěn)態(tài)方均根的關(guān)系，可以從限流特性的截止電流值可估算出被限流熔斷器所保護(hù)的電器設(shè)備內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械和熱效應(yīng)。 負(fù)荷開關(guān)與熔斷器配合使用于箱變可替代斷路器，作為變壓器的保護(hù)開關(guān)設(shè)備 。 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(shí)間必須限在 20ms 內(nèi)。采用斷路器保護(hù)的話，斷路器最快全開斷時(shí)間 (繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 +斷路器固有動(dòng)作時(shí)間 +燃弧時(shí)間 )一般需要 2～ 3 個(gè)周波 (40ms～ 60ms)左右，而限流熔 斷器則可保證在 10ms 以內(nèi)切除故障。由于同電壓等級(jí)負(fù)荷開關(guān)的價(jià)格大約是斷路器的價(jià)格的 1/4～ 1/5，而負(fù)荷開關(guān) +熔斷器的價(jià)格僅僅是斷路器的價(jià)格的 1/3，因此采用負(fù)荷開關(guān) +熔斷器有較大經(jīng)濟(jì)性。由于斷路器是用于開斷短路故障電流、大負(fù)荷電流、容性電流等通用的開關(guān)設(shè)備，因此體積大、笨重，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜。相比之下負(fù)荷開關(guān)體積小，簡單易開發(fā)。 華北電力大學(xué) 18 箱式變電站總體布置 1000kVA 箱式變電站高壓室額定電壓 35kV ，低壓室額定電壓 10kV。主變壓器額定容量為 5000kVA，站用變壓器額定容量為 50kVA，接 在 35kV 母線上。采用電纜或架空進(jìn)、出線。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有防壓、防雨和防小動(dòng)物等措施及占地面積小、操作方便，安全可靠、可以移動(dòng)等特點(diǎn)。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(jié)構(gòu)是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成，外股、門和頂蓋用新材料色彩鋼板制作。 （ 2）高壓室：裝備包括三工位負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、互感器、避雷器等。 （ 3）低壓室：裝備全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的 GGD 型固定式低壓配電屏、包括主開關(guān)柜、計(jì)量柜、多路出線柜、耦合電容器。 （ 4）變壓器室：配備 5000kVA 油浸式變壓器。室頂裝有溫度監(jiān)控儀啟動(dòng)的軸流風(fēng)向。 華北電力大學(xué) 19 第 3章 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 概述 電氣主接線是由各種主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)電器、互感器、電抗器及連接線路等設(shè)備），按一定順序連接而成的一個(gè)接受和分配電能的總電路。由于交流供電系統(tǒng)通常三相是對(duì)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(gè)別三相設(shè)備不對(duì)稱或需要進(jìn)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。 主接線代表了發(fā)電廠和變電站 電氣部分主結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 （ 1）變配電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制后對(duì)一次系統(tǒng)接線沒有影響 ,一次系統(tǒng)接線方式及供電方案仍按有關(guān)要求與規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （ 2）變配電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制后 ,應(yīng)發(fā)揮計(jì)算機(jī)的圖形顯示功能 ,模擬盤可以簡化或取消。 （ 3）變配電站采用計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制后 ,可以實(shí)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。 一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35kV 母線采用單母線接線， 10kV 側(cè)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(qiáng)度聚胺脂，具有隔溫、防潮等特點(diǎn)。外層采用不銹鋼體，底盤鋼架采用金屬噴鋅技術(shù) ,有良好的防腐性能。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(yùn)行不受自然環(huán)境及外界污染的影響?？杀ＷC設(shè)備在 40～ +40℃ 之間運(yùn)行。 內(nèi)部一次系統(tǒng)采用單元真空開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。開關(guān)柜內(nèi)設(shè)有上下隔離刀閘， ZN2335 型真空斷路器，選用干式高精度的電流互感器和電壓互感器，電容器采用高質(zhì)量并聯(lián)電容器，并裝有放電 PT，站變選用SC9 型干式站變，站內(nèi)裝有多組氧化鋅避雷器。一次系統(tǒng)連接采用封閉母線 結(jié)構(gòu)，在每個(gè)單元柜裝有 五防鎖 ，保證了人身與設(shè)備的安全。 華北電力大學(xué) 20 設(shè)備選型 箱式變電站設(shè)備選型應(yīng)注意的方面 （ 1）箱變的一次設(shè)備 ① 箱變內(nèi)的一次設(shè)備，應(yīng)以無油、免維護(hù)或少維護(hù)設(shè)備為宜。斷路器可采用真空斷路器，電流互感器、電壓互感器和站用變應(yīng)選用干式設(shè)備。 ② 因箱變內(nèi)空間狹小，實(shí)際運(yùn)行中掛、拆接地線很不方便，所以許多箱變?cè)陂_關(guān)柜單元裝設(shè)了接地開關(guān)，但受空間限制，一些箱變廠家將接地開關(guān)與隔離開關(guān)采用了連動(dòng)的形式，拉開隔離開關(guān)，則接地開關(guān)閉合；合上隔離開關(guān)，則接地開關(guān)拉開。在實(shí)際運(yùn)行中， 這種操作方式在執(zhí)行現(xiàn)有規(guī)程時(shí)，會(huì)帶來許多麻煩，設(shè)備的運(yùn)行方式界定不清。如果可能的話，加裝獨(dú)立的接地開關(guān)，運(yùn)行起來會(huì)更靈活方便。 ③ 箱變中的五防閉鎖是一個(gè)重要方面，在選型時(shí)，要考慮隔離開關(guān)之間的機(jī)械閉鎖以及電氣閉鎖，看是否能滿足需要，以及可靠性是否能達(dá)到要求。 ④ 箱變內(nèi)的開關(guān)柜應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠^察窗，以便于觀察運(yùn)行設(shè)備的狀況，考慮到實(shí)際運(yùn)行的需要，在選型時(shí)，對(duì)此也應(yīng)提出要求，以免日后運(yùn)行帶來不便。 （ 2）箱變的一次進(jìn)線和出線： ① 箱變的一次進(jìn)線和出線可采用架空方式或電纜方式。采用電纜方式可有效地節(jié)省空間。 ② 選型 時(shí)一定要結(jié)合實(shí)際情況，考慮進(jìn)出線的接線方式，否則不利于日后的安裝。 ③ 因箱變內(nèi)空間有限，電纜頭一般要做到箱體的底板下面，通過箱體底板上的孔引入。而按規(guī)程要求，金屬底板上的三個(gè)引入孔，彼此之間應(yīng)該是連通的，避免電纜運(yùn)行過程中，在金屬底板上產(chǎn)生渦流，對(duì)設(shè)備造成損害。有些箱變?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)這方面的要求考慮不足，會(huì)影響電纜