【導讀】平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院。畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書。任務(wù)下達日期年月日。答辯委員會根據(jù)學生提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）材料，根據(jù)學生答辯情況，經(jīng)答。辯委員會討論評定，給予學生畢業(yè)設(shè)計（論文）成績。箱式變電站又稱戶外成套變電站，也有稱做組合式變電站，它是發(fā)展于20世紀60年。代至70年代歐美等西方發(fā)達國家推出的一種戶外成套變電所的新型變電設(shè)備，由于它具有。組合靈活，便于運輸、遷移、安裝方便，施工周期短、運行費用低、無污染、免維護等優(yōu)。點，受到世界各國電力工作者的重視。進入20世紀90年代中期，國內(nèi)開始出現(xiàn)簡易箱式。本課題的主要內(nèi)容包括箱式變電站的發(fā)展應用，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)。箱式變電站的設(shè)計高壓側(cè)額定電壓為35kV，低壓側(cè)額定電壓為10kV，主變壓器容量為。主接線采用單母線分段接線。

　　

【正文】 器室的箱體上設(shè)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變壓器 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。 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平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 18 頁 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 a 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(shè)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(shè)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(shè)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) 。 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。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(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。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：裝備真空斷路器。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(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。 （ 4）變壓器室：配備 5000kVA 油浸式變壓器。室頂裝有溫度監(jiān)控儀啟動的軸流風扇。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 19 頁 第 3 章 35KV 箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計 35kV 箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計 概述 電氣主接線是由各種主要電氣設(shè)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(shè)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(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。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(shè)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(shè)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(shè)備運行不受自然環(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)，在每個單元柜裝有 五防鎖 ，保證了人身與設(shè)備的安全。 箱式變電站設(shè)備選型應注意的方面 （ 1） 箱變的一次設(shè)備 ① 箱變內(nèi)的一次設(shè)備，應以無油、免維護或少維護設(shè)備為宜。斷路器可采用真空斷路平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 20 頁 器，電流互感器、電壓互感器和站用變應選用干式設(shè)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(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(shè)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(shè)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(shè)備造成損害。有些箱變在設(shè)計時，對這方面的要求考慮不足，會影響電纜的安裝和運行 。 ④ 對于 10kV 饋線的電纜安裝，若電纜頭做在箱體底板的下面，零序互感器的位置也要加以考慮。如果零序互感器裝設(shè)在電纜頭上面，電纜的 接地線就不要再穿過零序互感器，這與常規(guī)做法中零序互感器在電纜頭下面的接法不同 。 (3)箱變中的保護裝置。箱變中一般采用綜合自動化裝置作為保護，有些箱變廠家同時生產(chǎn)綜合自動化裝置，若選擇這樣的箱變和保護一體化的產(chǎn)品，會給設(shè)計施工和調(diào)試帶來方便，免去了許多中間環(huán)節(jié)。若箱變廠家的實力允許，也能滿足我們的需要，這不失為一種較理想的選擇。綜合自動化裝置的選擇，要考慮箱變的特點，力求接線簡潔，功能完備 。 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 21 頁 第 4 章 35kV 箱式變電站二次系統(tǒng)設(shè)計 電氣二次系統(tǒng)設(shè)計 二次系統(tǒng)的定義及分類 箱式變電站 的設(shè)備通常可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩大類。主接線所連接的都是一次設(shè)備，而二次設(shè)備是指測量表計、控制及信號設(shè)備、繼電保護設(shè)備、自動裝置和運動裝置等。根據(jù)測量、控制、保護和信號顯示的要求，表示二次設(shè)備相互連接關(guān)系的電路，稱為二次接線或二次回路。 按二次接線電源性質(zhì)分，有交流回路，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。電氣測量儀表及測量回路。 電氣測量儀表及測量回路 為了保證供電系統(tǒng)的安全運行和用戶的安全用電，使一次設(shè)備安全、 可靠、經(jīng)濟地運行，必須在變（配）電站中裝設(shè)電氣測量儀表，以監(jiān)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(shè)備運行監(jiān)視和計量的要求，并力求外形美觀，便于觀測，經(jīng)濟耐用等。具體要求如下； （ 1）準確度高，誤差小。其數(shù)值應符合所屬等級準確度的要求； （ 2）誤差不應隨時間、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）應有良好的讀書裝置； （ 6）構(gòu)造堅固，使用維護都要方便。 二次系統(tǒng)設(shè)計 全站智能化設(shè)計，保護系統(tǒng)采用變電站微機自動化保護裝置，該系統(tǒng)做為分層 、 分布式多 CPU 的綜合自動化系統(tǒng)，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、低周減載、電容器保護等，具有變電站的測量、實時數(shù)據(jù)采集、運行工況監(jiān)視、控制操作、自動控制與調(diào)節(jié)及全部遠動功能。系統(tǒng)采用分布式控制系統(tǒng)，配置、擴展、組態(tài)靈活、控制管理集中、功能分散，數(shù)據(jù)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(tǒng)主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(tǒng)諧波的能力 ； 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 第 22 頁 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(shè)投切壓板 ； ④ 裝置保護動作出口與監(jiān)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 。 （ 1） 變壓器保 護 變壓器保護主要采用主變主保護裝置、主變高壓側(cè)保護監(jiān)控裝置、主變低壓側(cè)監(jiān)控裝置等三個裝置。主要實現(xiàn) ： ① 比率差動保護 ； ② 差動速斷保護 ； ③ 重瓦斯保護 ； ④ 兩段式復合電壓閉鎖過流保護 。 （ 2） 10kV 線路保護監(jiān)控裝置主要實現(xiàn) ： ① 三段式三相過流保護，保護由無時限速斷、定時限速斷、定時限過流組成 ； ② 三相一次重合閘 ； ③ 低周減載 。 （ 3） 10kV 電容器保護監(jiān)控裝置主要實現(xiàn) ： ① 定時限電流保護 ； ② 電壓保護 。 （ 4） 備用電源自投裝 置 適用于母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由監(jiān)控和保護兩套完全獨立的系統(tǒng)組成，實現(xiàn)備用電源自動投入功能及母聯(lián)速斷過流保護 。 （ 5） PT監(jiān)控裝 置 適用于母線電壓互感器，由監(jiān)控和保護兩套完全獨立的系統(tǒng)組成，可實現(xiàn) PT 自動切換功能及單相接地保護及低電壓保護 。 （ 6） 中央信號監(jiān)控裝 置 與其它裝置相配合完成全站事故信號及預告信號報警輸出，