【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 14 高壓接線方式 高壓側(cè)，采用負荷開關(guān) +限流熔斷器作為就壓器的主保護，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熔斷器串聯(lián)進行分段范圍保護。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。線路側(cè)負荷開關(guān)必須配有直流電源電動操作機構(gòu)，可實現(xiàn)無外來交流電源狀態(tài)下自啟動。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化裝置及智能化接口的先進的產(chǎn)品：如 ＳＦ 6 負 荷開關(guān)、壓氣式 負荷開關(guān)、真空負荷開關(guān)等。 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。其中，負荷開關(guān) ＱＬＡ 和 ＱＬＢ 在隔離故障線段時，能及時恢復回路的連續(xù)供電；同負荷開關(guān) ＱＬＣ 相連的熔斷器 Ｆ 在中壓 /低壓變器發(fā)生內(nèi)部故障時起保護作用 ；ＱＬＣ 對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。歐式箱變造價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備，放置在箱體外，設置兩個箱體，一個 35kV 箱體，一個 10kV 箱體，其中一個箱體預留保護裝置的位置。考慮節(jié)省資金，也可以將 35kV 斷路器等設備放于戶外，只設置 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?shù)貙嶋H情況，可在訂貨時對 主華北電力大學 15 體結(jié)構(gòu)提出相應的要求。比如在地處鹽堿地帶，對設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。 維護走廊是箱變正常運行和檢修中的重要環(huán)節(jié)，箱變的一個缺陷就是空間狹小，廠家從成本和設備緊湊性考慮，維護走廊一般都盡量壓縮。在選型時應該將維護走廊作為一項指標來考慮，不然會給將來的運行和維護，造成很大麻煩。 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。 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)點是帶三相不對稱負荷能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質(zhì)量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。變壓 器應具有齊全的運行檢視儀器儀表，如油位表和上層油溫表及反映頂部氣壓強度的真空壓力表等。 變壓器選用 Ｓ 9Ｍ 、 Ｓ 11Ｍ 全密封、免維護、低噪音、性價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，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)點是空載損耗很小，只有 1/4～ 1/3，但其價格高出 ～ 倍，但隨著制造技術(shù)的提高，一旦價格下來，非晶合金變壓器會占據(jù)市場主導地位。 綜合考慮 1000KVA 箱式變電站 變壓器的容量確定為 1000KVA，因為三相五拄 D， yn11 連接變壓器帶三相不對稱負載能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質(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 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。因此將熔斷器連接在“△”內(nèi)部。因為這樣如果熔斷器一相熔斷后不會造成低壓側(cè)兩相電壓不正常，熔斷器所對應的低壓側(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)，頂蓋設計成帶空氣墊或隔熱材料的氣樓結(jié)構(gòu)，內(nèi)設通風道，裝有自動強迫排氣通風裝置 (軸流風機或幅面風機 )。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%設定；室內(nèi)正常溫度下，靠自然通風來散熱。為了通風，變壓器室的箱體上設置百葉窗。百葉窗結(jié)構(gòu)，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。室內(nèi)溫度不正常的情況下采用機械強迫通風，以變壓器油溫不超過95℃作為動作整定值。機械強迫通風用幅面風機，而不用軸流風機。因軸流風機對變壓器散熱片內(nèi)外側(cè)散熱不均，往往外側(cè)散熱好，內(nèi)側(cè)散熱差些；而幅面風機的排風口均勻吹拂內(nèi)外側(cè)，通風散熱效果較好。 采用負荷開關(guān) — 熔斷器組合電器保護原理 負荷開關(guān)是用來開、合負載電流的開關(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。負荷開關(guān)可以單獨使用在遠離電源中心、且容量較小的終端變電站，用于投切無功補償回路、并聯(lián)電抗器及電動機等。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。熔斷體是熔斷器的主要元件，當熔斷體通過的電流超過一定值時，熔斷體本身產(chǎn)生的焦耳熱，使本身溫度升高，在達到熔斷體熔點時，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 17 1 a 2 時間 0 b 燃弧時間 圖 限流熔斷器切斷短路電 流時電流波形 1— 切斷前電流波形 2— 切斷過程中電流波形 ia1— 截止電流； tb2— 動作時間 負荷開關(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，達到有效熄滅電弧，用于在強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，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。這種熔斷器的整個動作過程發(fā)生在密封的瓷管中，在熄 滅電弧時，巨大氣流不會沖出管外。 熔斷器的限流特性，它是指熔斷器的開斷電路時，最大截止電流和預期電流穩(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的電器設備內(nèi)發(fā)生短路故障時產(chǎn)生的機械和熱效應。 負荷開關(guān)與熔斷器配合使用于箱變可替代斷路器，作為變壓器的保護開關(guān)設備 。 當變壓器內(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)。采用斷路器保護的話，斷路器最快全開斷時間 (繼電保護動作時間 +斷路器固有動作時間 +燃弧時間 )一般需要 2～ 3 個周波 (40ms～ 60ms)左右，而限流熔 斷器則可保證在 10ms 以內(nèi)切除故障。由于同電壓等級負荷開關(guān)的價格大約是斷路器的價格的 1/4～ 1/5，而負荷開關(guān) +熔斷器的價格僅僅是斷路器的價格的 1/3，因此采用負荷開關(guān) +熔斷器有較大經(jīng)濟性。由于斷路器是用于開斷短路故障電流、大負荷電流、容性電流等通用的開關(guān)設備，因此體積大、笨重，結(jié)構(gòu)也復雜。相比之下負荷開關(guān)體積小，簡單易開發(fā)。 華北電力大學 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、出線。在結(jié)構(gòu)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(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。 （ 4）變壓器室：配備 5000kVA 油浸式變壓器。室頂裝有溫度監(jiān)控儀啟動的軸流風向。 華北電力大學 19 第 3章 一次系統(tǒng)設計與設備選型 一次系統(tǒng)設計 概述 電氣主接線是由各種主要電氣設備（如發(fā)電機、變壓器、開關(guān)電器、互感器、電抗器及連接線路等設備），按一定順序連接而成的一個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。 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)絡結(jié)構(gòu)的重要組成部分。 一次系統(tǒng)設計原則 （ 1）變配電站采用計算機監(jiān)測與控制后對一次系統(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)定進行設計。 （ 2）變配電站采用計算機監(jiān)測與控制后 ,應發(fā)揮計算機的圖形顯示功能 ,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。 一次系統(tǒng)設計 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(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，從而是設備運行不受自然環(huán)境及外界污染的影響。可保證設備在 40～ +40℃ 之間運行。 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)，在每個單元柜裝有 五防鎖 ，保證了人身與設備的安全。 華北電力大學 20 設備選型 箱式變電站設備選型應注意的方面 （ 1）箱變的一次設備 ① 箱變內(nèi)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，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(nèi)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(guān)柜單元裝設了接地開關(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，設備的運行方式界定不清。如果可能的話，加裝獨立的接地開關(guān)，運行起來會更靈活方便。 ③ 箱變中的五防閉鎖是一個重要方面，在選型時，要考慮隔離開關(guān)之間的機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到要求。 ④ 箱變內(nèi)的開關(guān)柜應留有適當?shù)挠^察窗，以便于觀察運行設備的狀況，考慮到實際運行的需要，在選型時，對此也應提出要求，以免日后運行帶來不便。 （ 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。采用電纜方式可有效地節(jié)省空間。 ② 選型 時一定要結(jié)合實際情況，考慮進出線的接線方式，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，金屬底板上的三個引入孔，彼此之間應該是連通的，避免電纜運行過程中，在金屬底板上產(chǎn)生渦流，對設備造成損害。有些箱變在設計時，對這方面的要求考慮不足，會影響電纜