【正文】 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。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。 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。 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。我縣地處鹽堿地帶 ，對設(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 。在選型時(shí)應(yīng)該將 13 維護(hù)走廊作為一項(xiàng)指標(biāo)來考慮，不然會給將來的運(yùn)行和維護(hù)，造成很大麻煩 。 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 。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。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。采用干式變壓器時(shí)，變壓器室必須配散熱系統(tǒng)。 綜合考慮 35kV 箱式變電站變壓器的容量確定為 5000kVA，因?yàn)槿辔逯?D， yn11連接變壓器帶三相不對稱負(fù)載能力強(qiáng)，不會因三相負(fù)載不對稱造成中性點(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耐雷特性。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(fù)載欠壓運(yùn)行。因?yàn)檫@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(yīng)的低壓側(cè)相電壓幾乎為零，其它兩相電壓正常。 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 14 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，裝有自動強(qiáng)迫排 氣通風(fēng)裝置 (軸流風(fēng)機(jī)或幅面風(fēng)機(jī) )。為了通風(fēng)，變壓器室的箱體上設(shè)置百葉窗。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(hù)罩。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)。 采用負(fù)荷開關(guān) — 熔斷器組合電器保護(hù)變壓器 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。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。限流熔斷器切斷短路電流 的電流波形 15 如圖 所示。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 a線段下降，在 b 點(diǎn)電流下降到零，此時(shí)完成熄弧。 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) 。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)。 由于同電壓等級負(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 。相比之下負(fù)荷開關(guān)體積小，簡單易開發(fā) 。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。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)。 （ 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。包括三工位負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、互感器、避雷器等。 （ 4）變壓器室：配備 5000kVA 油浸式變壓器。 17 第 3 章 35KV 箱式變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 35kV 箱式變電站一次系統(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。 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。 （ 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。 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。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?？杀ＷC設(shè)備在 40～ +40℃ 之間運(yùn)行。 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。 18 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。 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。如果可能的話，加裝獨(dú)立的接地開關(guān)，運(yùn)行起來會更靈活方便 。 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)，對此也應(yīng)提出要求，以免日后運(yùn)行帶來不便 。采用電纜方式可有效地節(jié)省空間 。 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。有些箱變在設(shè)計(jì)時(shí)，對這方面的要求考慮不足，會影響電纜的安裝和運(yùn)行 。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 。 箱變中一般采用綜合自動化裝置作為保護(hù)，有些箱變廠家同時(shí)生產(chǎn)綜合自動化裝置，若選擇這樣的箱變和保護(hù)一體化的產(chǎn)品，會給設(shè)計(jì)施工和調(diào)試帶來方便，免去了許多中間環(huán)節(jié)。綜合自動化裝置的選擇，要考慮箱變的特點(diǎn)，力求接線簡潔，功能完備 。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(jì)、控 制及信號設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備、自動裝置和運(yùn)動裝置等。 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(jì)回路、斷路器控制和信號回路、中央信號回路、繼電保護(hù)和自動裝置回路等。 電氣測量儀表及測量回路 為了保證供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行和用戶的安全用電，使一次設(shè)備安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，必須在變（配）電站中裝設(shè)電氣測量儀表，以監(jiān)視其運(yùn)行狀況。具體要求如下； （ 1）準(zhǔn)確度高，誤差小。 二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 全站智能化設(shè)計(jì) ，保護(hù)系統(tǒng)采用變電站微機(jī)自動化保護(hù)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(hù)如變壓器保護(hù)、 35kV/10kV 線路保護(hù)、低周減載、電容器保護(hù)等，具有變電站的測量、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行工況監(jiān)視、控制操作、自動控制與調(diào)節(jié)及全部遠(yuǎn)動功能。 對于變電站的整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)主要采用以下幾個(gè)裝置，它們都具有以下特點(diǎn) ： 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(cuò)報(bào)警及閉鎖保護(hù) ； 20 ③ 裝置出口及動作回路可設(shè)投切壓板 ； ④ 裝置保護(hù)動作出口與監(jiān)控動作出口各自獨(dú)立 ； ⑤ 裝置集測量、計(jì)量、保護(hù)、控制功能于一體 。主要實(shí)現(xiàn) ： ① 比率差動保護(hù) ； ② 差動速斷保護(hù) ； ③ 重瓦斯保護(hù) ； ④ 兩段式復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù) 。 （ 3） 10kV 電 容器保護(hù)監(jiān)控裝置主要實(shí)現(xiàn) ： ① 定時(shí)限電流保護(hù) ； ② 電壓保護(hù) 。 （ 5） PT 監(jiān)控裝 置 適用于母線電壓互感器，由監(jiān)控和保護(hù)兩套完全獨(dú)立的系統(tǒng)組成，可實(shí)現(xiàn) PT自動切 。 （ 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(yù)告信號報(bào)警輸出，主變油溫及環(huán)境溫度 。 （ 2） 開關(guān)柜內(nèi)的繼電保護(hù) ,計(jì)量 ,信號與控制回路設(shè)計(jì)不變 ,值班室的中央信 21 號系統(tǒng) （ 信號屏、計(jì)量屏與控制量 ） 取消 ,集中保護(hù)的繼電保護(hù)屏應(yīng)保留 ,再將計(jì)量 ,信號與控制回路進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng) 。電源進(jìn)線 ,母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜及所有出線開關(guān)柜的中央信號系統(tǒng) (信號、計(jì)量與控制 )全部進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng) 。所謂集中控制就是集中在控制室內(nèi)進(jìn)行控制；就地控制就是在斷路器安裝地點(diǎn)進(jìn)行控制。這種控制主要由控制開關(guān)、控制電纜和操作機(jī)構(gòu)等組成。中央信號，主要用來示警和顯 示電氣設(shè)備的工作狀態(tài)，以便于運(yùn)行人員及時(shí)了解、采取措施。 中央控制信號裝置按形式分有燈光信號和音響信號。燈光信號通過裝設(shè)在個(gè)控制屏上的信號燈光和光字牌，表明各種電氣設(shè)備的情況，音響信號則通過蜂鳴器和警鈴的聲響來實(shí)現(xiàn)，設(shè)置在控制室內(nèi)。 中央信號裝置按用途分有：事故信號，預(yù)告信號和位置信號。將其并連接到開關(guān)柜的合分閘開關(guān)或按鈕上就可以進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘 22 操作 。 （ 3） 10KV 及以上的供配電系統(tǒng)需要計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)方合分閘操作時(shí) ,其控制開關(guān)應(yīng)取消不對應(yīng)接線 ,可以選用自復(fù)位式轉(zhuǎn)換開關(guān) ,也可選用控制按鈕 。 信號回路 設(shè)計(jì) （ 1） 所有需要計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控 制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視的開關(guān)狀態(tài) ,均應(yīng)有一對常開接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)。 （ 2） 所有信號繼電器均應(yīng)有一對單獨(dú)的常開接點(diǎn)引到計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)。 電氣測量與信號系統(tǒng) （ 1） 需要進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)的測量參數(shù)由設(shè)計(jì)者根據(jù)有關(guān)規(guī)定與用戶實(shí)際需要來確定 。一 5A 電流與交流。一 5V,← 10mA,4 一 20mA 或 ← 10V 信號給計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng)進(jìn)行測量 。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。（ 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 。電流回路串聯(lián)在電流互感器回路中 ,電壓回路并聯(lián)在電壓互感器電壓回路中。 （ 5） 電壓變送器的測量輸入電壓最大值應(yīng)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。 5A 或 0100V 測量信號 ,低壓直接取 220V 或 380V 信號。電度計(jì)量應(yīng)選用帶脈沖輸出的電度表。計(jì)量柜電度表一般不進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)測與控制系統(tǒng) ,所以應(yīng)在進(jìn)線開關(guān)柜內(nèi)增加有功與無功脈沖電度表各一塊 ,作為內(nèi)部統(tǒng)計(jì)用電量使用 。 在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算應(yīng)按照遠(yuǎn)景規(guī)劃水平考慮，遠(yuǎn)景規(guī)劃水平一般按建成后 510 年。工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算均采用實(shí)用計(jì)算法。 5． 2 計(jì)算的假設(shè)條件 故障前為空載，即負(fù)荷略去不計(jì)，只計(jì)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(biāo)幺值等于 1； 系統(tǒng)各個(gè)元件電阻略去不計(jì)（ 1kv 及以上的高壓電網(wǎng) ） ； 只計(jì)算短路電流的基頻分量 。 （ 2） 計(jì)算各元件參數(shù)的標(biāo)幺值，做出等值電路； （ 3） 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡化，求出電源點(diǎn)與短路點(diǎn)之間的電抗，此電抗稱為入端電抗； （ 4） 求出短路電流標(biāo)幺值，進(jìn)而求出短路電流有名值 。 25 主線路圖 系統(tǒng)負(fù)荷情況計(jì)算 35KV 最終四回出線，負(fù)荷同時(shí)率按 考慮，負(fù)荷增長率為 4%。 10KV 負(fù)荷為：（ 6 2／ +4 ／ ） (1+4%)5= 所以變電站考慮擴(kuò)建后送出的總負(fù)荷為： S 總 = S35+S10= 26 第 六 章 、主要電氣設(shè)備的選擇 電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全運(yùn)行的重要條件，在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)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(shù)并注意節(jié)約，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定 。 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(yīng)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(yùn)行時(shí)，用來倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行，能起保護(hù)作用。 隔離開關(guān)選擇結(jié)果如下 ： 35KV側(cè)隔離開關(guān)選 GW28— 35 型 隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電所的常 用電器