電氣工程及其自動化畢業(yè)論文已通過審核55860

1、成人高等教育畢業(yè)設計題 目：35kV箱式變電站設計箱式變電站又稱戶外成套變電站，即將高壓受電、變壓器降壓、低壓配電等功能有機 地組合在一起，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動 的鋼結構箱體內(nèi)，機電一體化，全封閉運行，特別適用于礦山、住宅小區(qū)等城市公用設 施，用戶可根據(jù)不同的使用條件、負荷等級選擇箱式變電站。箱式變電站發(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備，進 入20世紀90年代中期，國內(nèi)開始出現(xiàn)簡易箱式變電站，并得到了迅速發(fā)展.隨著中國城市 現(xiàn)代化建設的飛速發(fā)展，城市配電網(wǎng)的不斷更新改造，必將得到廣泛的應用。本課

2、題的主要內(nèi)容包括箱式變電站的發(fā)展應用，箱式變電站的結構分類，以及箱式變電站一次系統(tǒng)設計極其設備選型以及二次系統(tǒng)設計 .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 線。10kV,主變器容量5000kVA主接線采用單母線分段接關鍵詞：箱式變電站；結構，一次系統(tǒng)，二次系統(tǒng)目錄 TOC o 1-5 h z 摘要I目錄n HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章 引言 1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章箱式變電站的類型、結構與技術特點 2 HYPERLINK l bookma

3、rk10 o Current Document 箱式變電站的類型2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 箱式變電站的技術特點2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2。3 箱式變電站的箱體要求 3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第三章35kV箱式變電站的總體結構設計 4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3.1箱式變電站對主接線的基本要求 4 HYPERLINK l bookmark20 o Cu

4、rrent Document 3。2 主接線的選擇 4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.3高壓接線方式 5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.4箱式變電站箱體的確定5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3。5變壓器的散熱處理 5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3。6箱式變 電站總體布置 5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第四章35

5、KV箱式變電站一次系統(tǒng)設計與設備選型 6 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 4。1一次系統(tǒng)設計 6 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 箱式變電站設備選型應注意的方面 6 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 設備選型的基本原理 6 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 高壓一次設備的選型 7 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 4。5低壓一次設備選型 7 H

6、YPERLINK l bookmark42 o Current Document 高壓熔斷器的選擇 7 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 開關柜的選型 7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第五章35kV箱式變電站二次系統(tǒng)設計 8 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 二次系統(tǒng)的定義及分類 8 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 5。2 電氣測量儀表及測量回路 8 HYPERLINK l bookmar

7、k52 o Current Document 5。3 二次系統(tǒng)設計 8 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 5。4斷路器控制與信號回路 9 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 5.5 控制回路設計 10結論11 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 參考文獻 12 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 致謝13II第一章引言第一章引言隨著礦山機電的發(fā)展，要求高壓直接進入負荷中心，形成高壓受電一-一變壓器降壓-

8、低壓配電的供電格局，所以供配電要向節(jié)地、節(jié)電、緊湊型、小型化的方向 發(fā)展，箱式變電站（簡稱箱變）正是具有這些特點的最佳產(chǎn)品，因而在礦山電網(wǎng)中得到 廣泛應用。箱式變電站外殼采用鋼板或者合金板，配有雙層頂蓋 ，隔熱性好。外殼及骨架全 部經(jīng)過防腐處理，具有長期戶外使有的條件。外形及色彩可與環(huán)境相互協(xié)調(diào)一致.安裝方便。箱變高壓側采用負荷開關加限流熔斷器保護。發(fā)生一相熔斷器熔斷時，用熔 斷器的撞針使負荷開關三相同時分閘，避免缺相運行。低壓側采用負荷開關加限流熔 斷器保護，自動空氣開關欠電壓保護或過電流保護就會動作，低壓運行不會發(fā)生。第二章箱式變電站的類型、結構與技術特點第二章 箱式變電站的類型、結構與技

9、術特點2.1 箱式變電站的類型箱式變電站有美式箱式變電站和歐式箱式變電站。美式預裝式變電站在我國叫做“預裝式變電站”或“美式箱變”，它將變壓器器身、高壓負荷開關、熔斷器及高低 連線置于一個共同的封閉油箱內(nèi)，構成一體式布置。用變壓器油作為帶電部分相問及 對地的絕緣介質(zhì).同時，安裝有齊全的運行檢視儀器儀表，如壓力計，壓力釋放閥， 油位計，油溫表等。歐式預裝式變電站以前在我國習慣稱為“組合式變電站”，它是將高壓開關設備、配電變壓器和低壓配電裝置布置在三個不同的隔室內(nèi)，通過電纜或母線來實現(xiàn)電氣連接.2。2箱式變電站的技術特點箱式變電站的高壓室一般是由高壓負荷開關、高壓熔斷器和避雷器等組成的， 可以進行

10、停送電操作并且有過負荷和短路保護。低壓室由低壓空氣開關、電流互感器、 電流表、電壓表等組成的.箱式變中的電器設備元件，均選用定型產(chǎn)品，元器件的技術 性能均滿足相應的標準要求。各電器元件之間采用了機械聯(lián)鎖，各電器元件都安裝在 有足夠強度和剛度的結構上，以便于導線的連接。操作采用電動方式，不需另配電源， 由TV引出即可。另外箱式變還都具有電能檢測、顯示、計量的功能，并能實現(xiàn)相應 的保護功能，還設有專用的接地導件，并有明顯的接地標志。此外為適應戶外工作環(huán) 境，箱式變電站的殼頂一般都采用隔層結構，內(nèi)裝有隔熱材料，箱體底部和各室之間都 有冷卻進出風口，采用自然風冷和自動控制的強迫風冷等多種形式，以保證電

11、氣設備的正常散熱，具有防雨、防塵、防止小動物進入等措施。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的箱式變的電壓等級：高壓側為335kV、低壓側為0。410kV。箱式變電站有如下特點：(1)技術先進安全可靠箱體部分采用目前國內(nèi)領先技術及工藝，外殼一般采用鍍鋁鋅鋼板，框架采用標 準集裝箱材料及制作工藝，有良好的防腐性能，保證20年不銹蝕，內(nèi)封板采用鋁合金 扣板，夾層采用防火保溫材料，箱體內(nèi)安裝空調(diào)及除濕裝置，設備運行不受自然氣候 環(huán)境及外界污染影響，可保證在-40c+40C的惡劣環(huán)境下正常運行。箱體內(nèi)一次設備采用單元真空開關柜、干式變壓器、干式互感器、真空斷路器(彈-2 -第二章箱式變電站的類型、結構與技術特點簧操作機構)

12、等國內(nèi)技術領先設備，產(chǎn)品無裸露帶電部分，為全絕緣結構，完全能達到 零觸電事故，全站可實現(xiàn)無油化運行，安全性高，二次采用微機綜合自動化系統(tǒng) ，可 實現(xiàn)無人值守。(2 )工廠預制化設計時，只要設計人員根據(jù)變電站的實際要求，作出一次主接線圖和箱外設備的 設計，就可以選擇由廠家提供的箱變規(guī)格和型號， 所有設備在工廠一次安裝、調(diào)試合 格，真正實現(xiàn)變電所建設工廠化，縮短了設計制造周期；現(xiàn)場安裝僅需箱體定位、箱 體間電纜聯(lián)絡、出線電纜連接、保護定值校驗、傳動試驗及其它需調(diào)試的工作，整個 變電站從安裝到投運大約只需 58天的時間，大大縮短了建設工期。(3)組合方式靈活箱式變電站由于結構比較緊湊，每個箱體均構成

13、一個獨立系統(tǒng)，這就使得組合方 式靈活多變。(4)占地面積小.(5)投資省、見效快箱式變電站較同規(guī)模綜自變電站減少投資 40%- 50%。2。3箱式變電站的箱體要求(1)箱體內(nèi)照明、通風、防沙、散熱應滿足正常運行、維護要求，并應加裝溫度、 濕度測量表計、凝露器、煙霧報警裝置，并將溫度、濕度、凝露、煙霧報警探頭信號 接入綜合自動化系統(tǒng)，要考慮安裝通訊設備的位置。(2)箱頂應考慮自然排水功能。(3)要抗紫外線輻射，抗暴曬性能好，不易導熱可避免因外部溫度過高而引起箱 體溫度升高.(4)防潮性能好，不會因冷熱突變而產(chǎn)生凝露.(5)防腐、防裂、阻燃、防凍性能好。(6)要機械強度高，耐壓抗張，抗沖擊。(7)

14、對環(huán)境有良好的協(xié)調(diào)性，能美化環(huán)境，可適應各種氣候條件，外形美觀，結構緊湊，箱體占地面積少，節(jié)約土地第三章 35kV箱式變電站的總體結構設計第三章35kV箱式變電站的總體結構設計3.1 箱式變電站對主接線的基本要求概況地說，對主接線的基本要求包括安全、可靠、靈活、經(jīng)濟四個方面安全包括設備安全及人身安全.要滿足這一點，必須按照國家標準和規(guī)范的規(guī)定， 正確選擇電氣設備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和故障情況下的保護系統(tǒng)，考慮各種人身安全的技術措施?？煽烤褪侵鹘泳€應滿足對不同負荷的不中斷供電， 且保護裝置在正常運行時不誤 動、發(fā)生事故時不拒動，能盡可能的縮下停電范圍.為了滿足可靠性要求，主接線應力 求簡單清晰

15、.電器是電力系統(tǒng)中最薄弱的元件，所以不應當不適當?shù)卦黾与娖鞯臄?shù)目， 以免發(fā)生事故。靈活是用最少的切換，能適應不同的運行方式，適應調(diào)度的要求，并能靈活、簡 便、迅速地倒換運行方式，使發(fā)生故障時停電時間最短，影響范圍最小。因此，電氣 主接線必須滿足調(diào)度靈活、操作方便的基本要求。經(jīng)濟是指在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設計投資最少。在主接線設計 時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。欲使主接線靈活、可靠，必須要選用 高質(zhì)量的設備和現(xiàn)代化的自動裝置， 從而導致投資費用的增加。因此，主接線的設計 應滿足可靠性和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟合理。主要應從投資聲、占地面積少、電 能損耗小等幾個方面綜合考

16、慮。3。2主接線的選擇主接線采用單母線分段接線，單母線分段接線是采用斷路器（或隔離開關）將母線 分段，通常是分成兩段。母線分段后可進行分段檢修，對于重要用戶，可以從不同段引 出兩個回路，當一段母線發(fā)生故障時，由于分段斷路器在繼電保護作用下自動將故障 段迅速切除，從而保證了正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。兩段母線自動同時故障的機遇很小，可以不予考慮。在供電可靠性要求不高時，亦可用隔離開關分 段,任一段母線發(fā)生故障時，將造成兩斷母線同時停電，在判斷故障后，拉開分段隔 離開關，完好段即可恢復供電。第三章 35kV箱式變電站的總體結構設計3.3高壓接線方式高壓側，采用負荷開關+限流熔斷器作為就

17、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，不發(fā)生缺相運行 .3.4 箱式變電站箱體的確定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，可在訂貨時對主體結構提 出相應的要求。我縣地處鹽堿地帶，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0.5mm厚的不銹鋼板。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

18、，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。3。5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)。為了通風，變壓器室的箱體上設置百葉窗。百葉窗結構，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。3。6 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。在結構設計上 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

19、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：基本結構是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成 ，門和頂蓋用鋼板制作。(2)高壓室：裝備真空斷路器。(3 )低壓室：裝備固定式低壓配電屏、包括主開關柜、計量柜等。(4)變壓器室：配備5000kVA油浸式變壓器.第四章35KV箱式變電站一次系統(tǒng)設計與設備選型第四章35KV箱式變電站一次系統(tǒng)設計與設備選型4。1 一次系統(tǒng)設計35kV母線采用單母線接線，10kV側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，有良好的防腐性能。

20、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?？杀ＷC設備在 40+40C之間運行.4.2 箱式變電站設備選型應注意的方面(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 關柜單元裝設了接地開關，但受空間限制，一些箱變廠家將接地開關與隔離開關采用 了連動的形式，拉開隔離開關，則接地開關閉合；合上隔離開關，則接地開關拉開。(3)箱變內(nèi)的開關柜應留有適當?shù)挠^察窗，以便于觀察運行設備的狀況。4。3 設備選

21、型的基本原理電器選擇是發(fā)電廠和變配電所電氣設計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電器是使 用電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時應根據(jù) 工程實際情況，按照有關設計規(guī)范，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新 技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。電器的種類和型式是電器選擇的重要內(nèi)容之一。選擇時 ，可根據(jù)安裝地點，使用 條件、配電裝置的型式、運行和檢修經(jīng)驗以及人們使用習慣等多種因素綜合確定。電器設備選擇要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電器裝置所處的位置特征；電器要求是指電器裝置對設備的電壓、電流、頻率等方面的要求；對 一些斷路電器如開關、熔斷器等，還應考

22、慮起斷流能力.第四章 35KV箱式變電站一次系統(tǒng)設計與設備選型(1)考慮所選設備的工作環(huán)境.如戶內(nèi)、戶外、防腐、防暴、防塵、放火等要求， 以及沿?；驖駸岬赜虻奶攸c。(2)所選設備的額定電壓應不低于安裝地點電網(wǎng)電壓4.4 高壓一次設備的選型高壓一次設備的選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要 求，同時設備應安全可靠的運行，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。4。5低壓一次設備選型低壓一次設備的選擇，與高壓一次設備的選擇一樣，必須考慮安裝地點并滿足在 正常條件下和短路故障條件下工作的要求；同時設備工作安全可靠，運行維護方便 投資經(jīng)濟合理。4.6 高壓熔斷器的選擇熔斷器額定電流的選擇，除了

23、根據(jù)環(huán)境條件確定采用戶內(nèi)或戶外， 還包括熔管的 額定電流和熔體的額定電流選擇。4。7開關柜的選型制造廠生產(chǎn)各種不同電路的開關柜、配電屏或標準元件，品種很多.設計時可按照主接線選擇相應電路的柜、 屏或元件，組成一套配電裝置。高壓開關柜和低壓配電 屏的選擇，應滿足變配電所一次電路圖的各要求并經(jīng)幾個方案的技術經(jīng)濟比較后，優(yōu)選出柜、屏的型式及其一次線路方案編號，同時確定其中所有一、二次設備的型號和 規(guī)格。向開關電器廠訂購高壓開關柜時應向廠家提供一、二次電路的圖紙及有關技術 資料。第五章 35kV箱式變電站二次系統(tǒng)設計第五章35kV箱式變電站二次系統(tǒng)設計5。1二次系統(tǒng)的定義及分類箱式變電站的設備通?？煞?/p>

24、為一次設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(jù)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(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。5。2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(jīng)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

25、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)構造堅固，使用維護都要方便。5.3 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勺綜合自動化系統(tǒng)，包括了變電站所需的各種繼電保護如變壓器保護、-8 -第五章 35kV箱式變電站二次系統(tǒng)設計35kV/10kV線路

26、保護、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；(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。5。4斷路器控制與信號回路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

27、室內(nèi)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(nèi)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

28、或合閘的位置信號；第五章 35kV箱式變電站二次系統(tǒng)設計(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(zhì)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(xiàn)，設置在控制室內(nèi).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。5。5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，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操作。(2)