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1、摘 要东北电力大学成人高等教育毕业设计题 目： 35kV箱式变电站设计学生姓名： 专 业：电气工程及其自动化完成时间 ：2012年4月20日- 25 - 摘 要箱式变电站又称户外成套变电站，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行，特别适用于矿山、住宅小区等城市公用设施，用户可根据不同的使用条件、负荷等级选择箱式变电站。箱式变电站发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，并
2、得到了迅速发展。随着中国城市现代化建设的飞速发展，城市配电网的不断更新改造，必将得到广泛的应用。本课题的主要内容包括箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计极其设备选型以及二次系统设计。35kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为35kV，低压侧额定电压为10kV，主变压器容量为5000kVA。主接线采用单母线分段接线。关键词：箱式变电站；结构，一次系统，二次系统 目 录目 录摘 要目 录第一章 引言1第二章 箱式变电站的类型、结构与技术特点22.1 箱式变电站的类型22.2 箱式变电站的技术特点22.3 箱式变电站的箱体要求 3第三章 35kV箱式变电站的总体结构设
3、计53.1 箱式变电站对主接线的基本要求53.2 主接线的选择53.3 高压接线方式63.4 箱式变电站箱体的确定63.5 变压器的散热处理63.6 箱式变电站总体布置7第四章 35KV箱式变电站一次系统设计与设备选型84.1 一次系统设计84.2 箱式变电站设备选型应注意的方面84.3 设备选型的基本原理84.4 高压一次设备的选型84.5 低压一次设备选型94.6 高压熔断器的选择134.7 开关柜的选型13第五章 35kV箱式变电站二次系统设计135.1 二次系统的定义及分类145.2 电气测量仪表及测量回路145.3 二次系统设计155.4 断路器控制与信号回路155.5 控制回路设计
4、23结论27参考文献28致谢29第一章 引 言第一章 引 言随着矿山机电的发展，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电-变压器降压-低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化的方向发展，箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品，因而在矿山电网中得到广泛应用。箱式变电站外壳采用钢板或者合金板，配有双层顶盖，隔热性好。外壳及骨架全部经过防腐处理，具有长期户外使有的条件。外形及色彩可与环境相互协调一致。安装方便。箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行。低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护，自动空气开关欠
5、电压保护或过电流保护就会动作，低压运行不会发生。第二章 箱式变电站的类型、结构与技术特点第二章 箱式变电站的类型、结构与技术特点2.1 箱式变电站的类型箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站。美式预装式变电站在我国叫做“预装式变电站”或“美式箱变”，它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及高低连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压器油作为带电部分相间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称为“组合式变电站”，它是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置布置在三个不同的隔室内，通过电缆或母线来实
6、现电气连接。2.2 箱式变电站的技术特点箱式变电站的高压室一般是由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成的，可以进行停送电操作并且有过负荷和短路保护。低压室由低压空气开关、电流互感器、电流表、电压表等组成的。箱式变中的电器设备元件，均选用定型产品，元器件的技术性能均满足相应的标准要求。各电器元件之间采用了机械联锁，各电器元件都安装在有足够强度和刚度的结构上，以便于导线的连接。操作采用电动方式，不需另配电源，由 TV 引出即可。另外箱式变还都具有电能检测、显示、计量的功能，并能实现相应的保护功能，还设有专用的接地导件，并有明显的接地标志。此外为适应户外工作环境，箱式变电站的壳顶一般都采用隔层结构
7、，内装有隔热材料，箱体底部和各室之间都有冷却进出风口，采用自然风冷和自动控制的强迫风冷等多种形式，以保证电气设备的正常散热，具有防雨、防尘、防止小动物进入等措施。目前，国内生产的箱式变的电压等级：高压侧为 3 35kV、低压侧为 0.4 10kV 。箱式变电站有如下特点： (1)技术先进安全可靠箱体部分采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在4040的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用单元真空
8、开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器(弹簧操作机构)等国内技术领先设备，产品无裸露带电部分，为全绝缘结构，完全能达到零触电事故，全站可实现无油化运行，安全性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。 (2)工厂预制化设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电所建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需58天的时间，大大缩短了建设工期。 (3)组合方式灵活
9、箱式变电站由于结构比较紧凑，每个箱体均构成一个独立系统，这就使得组合方式灵活多变。(4)占地面积小。 (5)投资省、见效快 箱式变电站较同规模综自变电站减少投资4050。2.3 箱式变电站的箱体要求(1)箱体内照明、通风、防沙、散热应满足正常运行、维护要求，并应加装温度、湿度测量表计、凝露器、烟雾报警装置，并将温度、湿度、凝露、烟雾报警探头信号接入综合自动化系统，要考虑安装通讯设备的位置。 (2)箱顶应考虑自然排水功能。 (3)要抗紫外线辐射，抗暴晒性能好，不易导热可避免因外部温度过高而引起箱体温度升高。 (4)防潮性能好，不会因冷热突变而产生凝露。 (5)防腐、防裂、阻燃、防冻性能好。 (6
10、)要机械强度高，耐压抗张，抗冲击。 (7)对环境有良好的协调性，能美化环境，可适应各种气候条件，外形美观，结构紧凑，箱体占地面积少，节约土地。第三章 35kV箱式变电站的总体结构设计第三章 35kV箱式变电站的总体结构设计3.1 箱式变电站对主接线的基本要求 概况地说，对主接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济四个方面 安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。 可靠就是主接线应满足对不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常运行时不误动、发生事故时不拒动，能尽可能的缩下停电范
11、围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。电器是电力系统中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免发生事故。 灵活是用最少的切换，能适应不同的运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围最小。因此，电气主接线必须满足调度灵活、操作方便的基本要求。 经济是指在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。在主接线设计时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线灵活、可靠，必须要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资声、占地面
12、积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。3.2 主接线的选择 主接线采用单母线分段接线，单母线分段接线是采用断路器（或隔离开关）将母线分段，通常是分成两段。母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。两段母线自动同时故障的机遇很小，可以不予考虑。在供电可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线发生故障时，将造成两断母线同时停电，在判断故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。3.3 高压接线方式 高压侧，采用负荷开关+限流熔断器作为就压器的主保
13、护，一般有环网、双电源和终端三种供电方式，有两组插入式熔断器和后备保护熔断器串联进行分段范围保护。限流熔断器一相熔断时必须能联动跳开三相负荷开关，不发生缺相运行。3.4 箱式变电站箱体的确定箱体的底座和骨架一般采用槽钢和角钢焊接而成，顶盖和四壁采用金属板内衬阻燃材料压制而成，能起到隔热的作用。根据当地实际情况，可在订货时对主体结构提出相应的要求。我县地处盐碱地带，对设备的抗腐蚀性能要求较高，因此除主体框架采取了防腐工艺加工外，箱体的整体外层衬板采用了0.5mm厚的不锈钢板。箱体的密封和防尘是一个重要方面，特别是保护装置对防尘等指标要求较高，应引起重视。箱体的底板下面，一般作为电缆室，在考虑箱体
14、基础的设计时，应顾及到电缆的安装和维护方便，应考虑人员出入、通风以及照明等方面的要求。3.5 变压器的散热处理变压器设置有二种方式：一种将变压器外露，另一种将就压器安装在封闭隔室内。35kV箱式变电站变压器采用第二种接线方式，将变压器安装在封闭的变压器隔室内。为了通风，变压器室的箱体上设置百叶窗。百叶窗结构，使气流能进去，而灰尘被分离。有为防止灰尘对绝缘的影响，在变压器连接处加上绝缘防护罩。3.6 箱式变电站总体布置 35kV箱式变电站高压室额定电压35kV ，低压室额定电压10kV。在结构设计上具有防压、防雨和防小动物等措施及占地面积小、操作方便，安全可靠、可以移动等特点。箱式变电站主要包括
15、4部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室。 （1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成，门和顶盖用钢板制作。 （2）高压室：装备真空断路器。 （3）低压室：装备固定式低压配电屏、包括主开关柜、计量柜等。（4）变压器室：配备5000kVA油浸式变压器。第四章 35KV箱式变电站一次系统设计与设备选型第四章 35KV箱式变电站一次系统设计与设备选型4.1 一次系统设计35kV母线采用单母线接线，10kV侧母线采用单母线分段接线。箱体采用了双层密封，双层铁板间充入高强度聚胺脂，具有隔温、防潮等特点。外层采用不锈钢体，底盘钢架采用金属喷锌技术,有良好的防腐性能。内层采用铝合金扣板箱体内安装空调及除湿装置，从而是设备运行不受自然环境及外界污染的影响。可保证设备在-40+40之间运行。4.2 箱式变电站设备选型应注意的方面(1)箱变内的
