【導讀】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。世紀90年代中期，國內開始出現簡易箱式變電站，并得到了迅速發(fā)展。35kV箱式變電站的設計高壓側額定電壓為35kV，低壓側額定電壓為10kV，主變壓器容量為5000kVA。主接線采用單母線分段接線。

　　

【正文】 第 4 章 35kV 箱式變電站二次系統(tǒng)設計 電氣二次系統(tǒng)設計 二次系統(tǒng)的定義及分類 箱式變電站的設備通?？煞譃橐淮卧O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、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(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備運行監(jiān)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）構造堅固，使用維護都要方便。 二次系統(tǒng)設計 全站智能化設計 ，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、實時數據采集、運行工況監(jiān)視、控制操作、自動控制與調節(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(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 ； ② 裝置有自檢功能，自檢出 錯報警及閉鎖保護 ； 20 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(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、主變高壓側保護監(jiān)控裝置、主變低壓側監(jiān)控裝置等三個裝置。主要實現 ： 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 ： 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 ： ① 定時限電流保護 ； ② 電壓保護 。 （ 4） 備用電源自投裝 置 適用于母線聯絡開關，由監(jiān)控和保護兩套完全獨立的系統(tǒng)組成，實現備用電源自動投入功能及母聯速斷過流保護 。 （ 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 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，主變油溫及環(huán)境溫度 。 二次系統(tǒng)總體 方案 （ 1） 開關柜內的繼電保護 ,計量 ,信 號與控制回路設計不變 ,值班室的繼電保 護屏與中 央信號系統(tǒng) (信號屏、計量屏與控制屏 )保持原設計不變 ,再設計一套重復的計量、信號與控制回路進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng) 。 （ 2） 開關柜內的繼電保護 ,計量 ,信號與控制回路設計不變 ,值班室的中央信 21 號系統(tǒng) （ 信號屏、計量屏與控制量 ） 取消 ,集中保護的繼電保護屏應保留 ,再將計量 ,信號與控制回路進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng) 。 （ 3） 開關柜內的繼電保護 ,計量 ,信號與控制回路設計不變 ,值班室的中央信號系統(tǒng) （ 信號屏 ,計量屏與控制屏 ） 只包括電源進線與母線聯絡開關柜 ,所有出線開 關柜均不進入中央信號系統(tǒng)。電源進線 ,母線聯絡開關柜及所有出線開關柜的中央信號系統(tǒng) (信號、計量與控制 )全部進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng) 。 斷路器控制與信號回路 概述 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。 在箱式變電站運行的各種電氣設備，隨時都可能發(fā)生不正常運行的工作狀態(tài)。中央信號，主要用來示警和顯 示電氣設備的工作狀態(tài)，以便于運行人員及時了解、采取措施。 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(xù)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(jiān)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(tài)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。 控制回路 設計 （ 1） 計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)都有合閘與分閘繼電器輸出接點 ,一般接點容量 為 A050V,3A。將其并連接到開關柜的合分閘開關或按鈕上就可以進行遠方合分閘 22 操作 。 （ 2） 計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的合 分閘繼電器接點與開關柜上合分閘開關或按鈕之間應設計手動與遠方自動轉換開關 。 （ 3） 10KV 及以上的供配電系統(tǒng)需要計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行遠方合分閘操作時 ,其控制開關應取消不對應接線 ,可以選用自復位式轉換開關 ,也可選用控制按鈕 。 （ 4） 所有進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的遠方操作開關的手動分閘操作開關或按鈕應有一對獨立的常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng) ,以便在人工手動分閘時給計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)一個開關量輸入信號 ,以防止人工就地手動分閘時出現誤報信號 。 信號回路 設計 （ 1） 所有需要計算機監(jiān)測與控 制系統(tǒng)進行監(jiān)視的開關狀態(tài) ,均應有一對常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。所有常開接點可以共用一個信號地線 ,但不能與交流系統(tǒng)地線相連接 。 （ 2） 所有信號繼電器均應有一對單獨的常開接點引到計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)。有中央信號系統(tǒng)時 ,信號繼電器應再有一對常開接點引到中央信號系統(tǒng) ,以下兩種常開接點應分開 ,由于電壓等級不同 ,不能共用地線 。 電氣測量與信號系統(tǒng) （ 1） 需要進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的測量參數由設計者根據有關規(guī)定與用戶實際需要來確定 。 （ 2） 需要進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)的各種測量參數 ,首先經過電流互感器與 電壓互感器變?yōu)榻y(tǒng)一的交流。一 5A 電流與交流。一 100V 電壓 ,220/380V 系統(tǒng)直接利用交流守 220V或 +380V電壓 ,然后再經各種電量變送器將交流參數變?yōu)橹绷?。?5V,← 10mA,4 一 20mA 或 ← 10V 信號給計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)進行測量 。 （ 3） 電量變送器的種類與電工測量儀表完全對應。有什么類型的電工測量儀表 ,就有什么樣類型的電量變送器。即有電流變送器 （ 單相與三相 ） ,電壓變送器 （ 單相與三相 ） ,有功功率變送器 （ 三相三線制與三相四線制 ） ,無功功率變送器 （ 三相三線制與三相四線制 ） ,有功 /無功功率變送器 ,功率 因數變送 器。（ 三相三線制與三相四線制 ） ,有功電度變送器 （ 三相三線制與三相四線制 ） ,無功電度變送器 （ 三相三線制與三相四線制 ） 0,頻率變送器器等 。 （ 4） 電量變送器的一次接線與電工測量儀表完全相同。電流回路串聯在電流互感器回路中 ,電壓回路并聯在電壓互感器電壓回路中。設計時應將電量變送器器 23 統(tǒng)一布置于電流互感器電流回路的最末端 ,避免與電工測量儀表相互交叉布置 。 （ 5） 電壓變送器的測量輸入電壓最大值應提高 20%,高壓選交流 120V,低壓選交流 250V 或 420V,各種電量變送器的輸出一般選直流 05V 或 420mA。 （ 6） 采用變配電站綜合自動化系統(tǒng)之后 ,其監(jiān)控單元均為交流采樣 ,直接從電流或電壓互感器取。 5A 或 0100V 測量信號 ,低壓直接取 220V 或 380V 信號。不再需要各種電量變送器 ,開關柜上各種測量儀表可以取消。電度計量應選用帶脈沖輸出的電度表。其型號及一次接線與原電度表相同 ,只在備注中說明帶脈沖輸出 ,并注明與計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng)相匹配的直流電源電壓 ,設計時應優(yōu)先選用自帶供電電源的有源型 , 輸出為隔離型的脈沖電度表。計量柜電度表一般不進入計算機監(jiān)測與控制系統(tǒng) ,所以應在進線開關柜內增加有功與無功脈沖電度表各一塊 ,作為內部統(tǒng)計用電量使用 。 24 第 5 章 短路電流的計算 5． 1 計算的目的和內容 為了選擇斷路器等電器設備或對這些設備提出技術要求； 評價并確定網絡方案； 研究限制短路電流的措施； 為繼電保護整定和調試提供數據； 分析計算送電線路對通訊設施的影響。 在電力系統(tǒng)設計中，短路電流的計算應按照遠景規(guī)劃水平考慮，遠景規(guī)劃水平一般按建成后 510 年。計算內容為系統(tǒng)在最大運行方式時各樞紐點的三相短路電流。工程設計中，短路電流計算均采用實用計算法。所謂實用計算法是指在一定的假設條件下計算出短路電流的各個 分量，而不是用微分方程求解短路電流的完整表達式。 5． 2 計算的假設條件 故障前為空載，即負荷略去不計，只計算短路電流的故障分量； 故障前所有電壓均等于平均額定電壓，其標幺值等于 1； 系統(tǒng)各個元件電阻略去不計（ 1kv 及以上的高壓電網 ） ； 只計算短路電流的基頻分量 。 5． 3 短路電流的計算步驟 （ 1） 短路電流計算的基準值 Ub= Uav=115kv, Sb=100MVA。 （ 2） 計算各元件參數的標幺值，做出等值電路； （ 3） 進行網絡簡化，求出電源點與短路點之間的電抗，此電抗稱為入端電抗； （ 4） 求出短路電流標幺值，進而求出短路電流有名值 。 （ 5） 計算沖擊電流有效值。 25 主線路圖 系統(tǒng)負荷情況計算 35KV 最終四回出線，負荷同時率按 考慮，負荷增長率為 4%。 35KV 總負荷為：（ 8／ +8／ +7／ +6／ ） （ 1+4%） 5=VA 10KV 最終十回出線，負荷同時率按 考慮，負荷增長率為 4%。 10KV 負荷為：（ 6 2／ +4 ／ ） (1+4%)5= 所以變電站考慮擴建后送出的總負荷為： S 總 = S35+S10= 26 第 六 章 、主要電氣設備的選擇 電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所設計的主要內容之一，正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全運行的重要條件，在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術并注意節(jié)約，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定 。 斷路器 選擇： （ 1）按正常工作條件選擇： a、按額定電壓選：額定電壓和最高工作電壓，一般按所選電器和電纜允許最高工作電壓 Ugmax不低于所按電網的最高運行電 壓 Uymax。 即 ： Ugmax≥ Uymax b、按額定電流選：在額定周圍環(huán)境溫度下長期允許電流 Iy，應不小于該回路最大持續(xù)工作電流 Igmax 即： Iy≥ Igmax 35KV 選擇 ZN2335C 型斷路器 斷路器的主要功能：正常運行時，用來倒換運行方式，把設備或線路接入電路或退出運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關設備中功能最為完善的一種，其最大特點是能斷開負荷電流和短路電流 。 隔離開關選擇結果如下 ： 35KV側隔離開關選 GW28— 35 型 隔離開關是發(fā)電廠和變電所的常 用電