10KV箱式变电站设计DOC

1、毕业设计（论文）中文题目：10KV箱式变电站设计学习中心（函授站）：哈尔滨铁路局函授站专 业：电气工程及其自动化姓名：刘志伟学号：12617988指导教师：北京交通大学远程与继续教育学院2018年10月毕业设计（论文）承诺书与版权使用授权书本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中 特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分，同意学校将本论

2、文的部分或 全部内容编入有关书籍、数据库保存，并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交 复印件、电子文档，允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。论文作者签名：刘志伟指导教师签名： _张岩_2014_ 年月日北京交通大学毕业设计（论文）成绩评议年级12年春层次本科专业电气工程及其自动化姓名刘志伟题 目10kv箱式变电站设计指 导 教 师 评 阅 .、八 意 见该学生设计符合要求，阅读了大量资料，总体分析较好，对箱式变电站的设计领悟很深，较好的按照要求完成了本设计。成绩评定：优指导教师：张岩2014年 2 月 25 日答JlA亠辩小组.、八 意见答辩小组负责人：年月日北京交通大

3、学毕业设计（论文）任务书本任务书下达给：12年春 级 电气工程及其自动化专业 学生 刘志伟设计（论文）题目：10KV箱式变电站设计一、毕业设计（论文）基本内容1、毕业设计的基本内容（1）课题研究的意义及目的，国内外研究的现状；（2）变电站一次系统设计；（3）变电站二次系统设计；（4）电源进线方案设计；（5）智能电显和操控系统设计；（6）配电变压器微机保护系统设计（速断、过流、温度保护设计）（7）主要电气设备选择；1、设计实现的主要功能实时显示变电站的运行参数（包括电压、电流、功率、频率、cos©等参数），故障报警显示，实现手自动操作控制功能。2、主要技术指标功率因数不低于0.95,可

4、靠性和经济性满足变电站综合自动化要求。二、基本要求1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）3、硬件和软件设计（其中还包括理论分析、微机保护装置、设备及元器件选择等）4、撰写设计说明书，绘制图纸5、指定内容的外文资料翻译三、重点研究的问题1、了解10kV箱式变电站的发展应用及箱式变电站的结构分类；主变压器的选择和继电 保护的选择。2、重点：10kV箱式变电站的主接线确定3、难点：箱式变电站继电保护四、主要技术指标通过对箱式变电站的发展应用，箱式变电站的主接线，主变压器的选择和变电站继电保 护分析研究，整合和巩固专业知识 五、其他要说明的问题 通过对

5、箱式变电站的发展应用，箱式变电站的主接线，主变压器的选择和变电站继电保 护分析研究，整合和巩固专业知识。下达任务日期： 13 年 12 月 24 日 要求完成日期： 14 年 3 月 17 日 指导教师：张岩开题报告题目：10KV箱式变电站设计学生姓名：刘志伟学号： 126179882014年1月3日一、文献综述在国外近年来一些国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。为了满足 国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电站设计理论， 如变电站电压无功控制理论和基于模糊控制理论的变电站电压无功综合控制等理论。发 达国家通过新的变电站设计理论改善和优化变电站结构，降低变

6、电站的功率损耗，使变 电站运行更加节约、集约、高效。设备方面实现了测控设备还和一次设备完全融合，即 实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功 能及信息库。户外插接式智能型组合电器 PASS (Plug and Switch System)，已经开始采 用。二、选题的目的和意义伴随着改革开放和市场经济的不断深入，我国的国民经济正在快速的发展，电力工 业正逐步跨入世界先进水平的行列。而我国的大中小型的企业对电力的需求和运行可靠 性的需求在不断增加。为大中小型企业提供电力的是各式的变电站。由于变电站是土建 结构复杂、生产工艺系统严密、施工难度较大的工业建筑。变电站

7、结构的改进、施工装 备的更新、新型建材的采用、队伍素质的提高、施工方法的改进以及采用集中控制和采 用计算机监控都会对变电站的运行产生影响。我选择设计本课题，是为了从学习和掌握 变电站电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的 基本技能。同时也是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识。我国工业正在迅速 的发展，对变电站的设计提出的要求也在不断提高，这就更需要我们不断提高知识理解 应用水平，认真对待。变电站的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证节约资源、保护 环境、易于实现自动化和模块集成。在这种要求下，变电站电气主接线简单清晰、接地 和保护安全高效、建

8、筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，变电站 应从电力系统整体出发，力求电气主接线简化，配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑 布置、安全环保的设计方案。基于此，我以设计安全系数高、工业质量好和保护环境、 节约资源的变电站为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面出发提出了新的设计思路。三、研究方案10kV 箱式变电站电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册， 辅助资料和 国家有关规程，主要完成该变电站的一次、二次部分设计，参考国内外最新的设计方法、 研究成果和新的电气设备，对降压变电站的电气主接线方案，主变压器的选择，电气设 备的选择，配电装置的选择

9、以及防雷保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接 线和相关一次、二次设备、避雷装置、继电保护装置进行选择。同时，完成变电站一次、 二次部分总接线图、 10kV 变电站平面布置初步设计图和详细设计图。变电站是连接供电网络和企业非常重要的环节，所以做好变电站的设计是我国企业 供电建设的重要环节。在目前的变电站建设中，存在土地、资金浪费严重的现象。改造 困难、无线电干扰、工频电磁辐射和噪声等环保问题以及电能质量差已成为影响企业供 电成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以变电站需要 采用节约资源的设计方案 ,要克服通信干扰和噪声、 既要保证电能质量和用电安全等问题， 同时

10、还要满足以后电网改造简单、资源再利用的要求。日趋简化。大量高性能的新型一 次设备不断出现。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式向无 油化、真空开关、 SF6 开关和机、电组合一体化的小型设备发展。但是变电站的设计中 仍然存在一些问题，比如变电站的数字化水平还比较低。还有企业对电力能源的需求持 续增长，需要建立更多的变电站以提高电力系统供电的可靠性和稳定性，然而这些变电 站占地面积大。而现在土地资源紧张，环境要求严格，在稠密的城区选择变电站建筑地 址相当困难。四、进度计划12月 29日-1月 06日：按照毕业论文（设计）任务书的要求查找、学习相关资料。 1月 7日-1月 15

11、了解 10KV 变电站设计的现状，理清设计思路，撰写开题报告。1月 16日-1 月 26日：学习绘图软件，为绘制各种图纸做好准备；根据要求进行负 荷统计、短路计算、电气设备的选型及校验、电气部分工程概算等计算工作。1月 27日-3 月 12日：掌握绘图技巧，绘制本设计的绘制主接线图、电气总平面布 置图、断面图、接地装置布置图、监控范围图、防雷保护范围图、中央信号展开图、主 控室平面布置图、 变电站综合自动化系统结构图继电保护及自动装置配置图等各种图纸； 完成论文初稿。3 月15日-3月 17日：整理完善毕业论文，并准备毕业答辩五、指导教师意见 本论文选题有很强的应用价值，文献材料要收集详实，要

12、综合运用了所学知识解决问 题，要有创新见解。指导教师 :张岩2014年 1月 6日中期报告题目：10KV箱式变电站设计学生姓名：刘志伟学号:12617988一、进展情况1、从相关论文和资料汇编中搜集相关的材料。2、对广泛搜集而来的资料进行整理、分析。3、对资料进行全面的、深入的分析后进行归纳。4、搜集、整理资料，研究设计的具体要求和方法。5、确定电气主接线和箱式变电站箱体，选择变压器，进行箱式变电站总体布置，设计箱 式变电站总体结构、确定一次系统设计方案，画出电气主接线图。选择一次系统设备、 做出二次系统总体方案，选择二次系统设备，进行控制回路、信号回路设计。6理出箱式变电站的监控内容，根据内

13、容作出相应的监控方案。、指导教师意见论文表明，该同学阅读了较多的参考文献，对该研究领域较熟悉，具备了一定的文 献综述能力。论文语言流畅，结构严谨、合理，观点正确，相关分析论证有一定的参考 价值论文表明，该同学对相关的专业知识掌握较好，具有一定的分析问题解决问题的能 力。指导教师：张岩2014年2月10日结题验收一、完成日期12月 29日-1月 06日：按照毕业论文（设计）任务书的要求查找、学习相关资料。 1月 07日-1 月15日 ：10KV 变电站设计的现状，理清设计思路，撰写开题报告。 1月 16日-1 月 26日：学习绘图软件，为绘制各种图纸做好准备；根据要求进行负 荷统计、短路计算、电

14、气设备的选型及校验、电气部分工程 概算等计算工作。1月 27日-3 月 12日：掌握绘图技巧，绘制本设计的绘制主接线图、电气总平面布 置图、断面图、接地装置布置图、监控范围图、防雷保护范 围图、中央信号展开图、主控室平面布置图、变电站综合自 动化系统结构图继电保护及自动装置配置图等各种图纸； 完 成论文初稿。3 月15日-3月 17日： 整理完成毕业论文。二、完成质量论文从内容到形式上都符合论文设计要求。 本论文提出了对 10kV 箱式变电站总体结构设计、安装和试验等方面的技术设计、智能监控功能设计。较好的对箱式变电站的发 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及其设备选型，

15、二次系 统设计和箱式变电站的智能监控系统的分析研究三、存在问题在一稿的基础上有较大改进。主要的问题多已解决。特别是一稿中分层太细、缺少 例证等缺点。语言上的错误纠正了许多，但仍有上次指出的错误没有更正，参考文献的 排列也还存在一些小问题。四、结论本文研究了 10KV 电力箱式变电站。 对提供优质可靠电能的发展有较强的实用价值， 为供电发展提供了新的依据。作者思路清晰，论述过程严谨，分析合理，结果于实际应 用性较强。论文写作规范，语句通顺，达到了学校对学位论文的各种要求。指导教师： 张岩2014年 3 月 15 日北京交通大学毕业设计（论文）中 文摘要中文摘要摘要：箱式变电站又称户外成套变电站，

16、也称为组合式变电站即高电压受电、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，它是发展于 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，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污 染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入 20世纪90年代中期，国内开 始出现简易箱式变电站，并得到了迅速发展。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

17、的发展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变 电站一次系统设计及其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。10kV 箱式变电站的设计高压侧额定电压为 10kV，低压侧额定电压为0.4KV，主变压器容量为 1 600kVA。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i北京交通大学毕业设计（论文）ABSTRACTABSTRACTTitle: Desig n of 10kV box-type tran sformer substati onABSTRACT: Box-type transformer substation calls again outdoor a

18、 transformer substation, also call to do the sect ion al tran sformer substati on .It is a developme nt to wait to 70's Europe and America western prosper in the 60's of 20 centuries the nation release a kind of outdoor the set cha nges to give or get an electric shock of new cha nge to give

19、 or get an electric shock the equipme nts, because it have the comb in ati on vivid, easy to con veya nee, move, in stall convenien ce, start con struct ion the period is short and circulate the expe nseslow, free from pollution, do not need maintenance etc. advantage, suffer the international commu

20、nity electric power the worker values. En ter the middle of 90's of 20 cen turies. The domestic starts appeari ng the simple box-type tran sformer substati on , and got the quick developme nt.The article regard box-type tran sformer substati on as a developme nt for relat ing box-type tran sform

21、er substati on applied, the con struct ion of box-type tran sformer substati on divides into se-secti on, emphasiz ing the treatise box-type tran sformer substati on a the very equipme nts in design in subsystem chooses the type, two subsystems design, and the intelligenee of box-type tran sformer s

22、ubstati on supervises and con trol the system. The desig n high pressure side sum of box-type transformer substation settles electric voltage as 10 kV, the low-pressure side sum settles electric voltage as 0.4KVs, main transformer capacity is 1 600 KVA. The lord conn ects the sin gle mother in adopt

23、io n in line cent segme nt conn ects the line.KEYWORDS : box-type transformer substation construction first system second system.#北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计（论 文）目 录目录中文摘要iABSTARCTii1. 绪论12. 箱式变电站的类型、结构与技术特点 42.1箱式变电站的类型 42.2箱式变电站的结构42.2.1箱式变电站与常规变电站的对比分析 52.3箱式变电站的技术要求与设计规范62.4本设计的主要任务 73. 电气主接线的确定 73.1主接线

24、的基本形式73.1.1主接线的比较与选择 73.1.2高压接线方式 103.2变压器113.2.1变压器容量、接线组别的确定 113.2.2变压器的散热处理 123.3采用负荷开关一熔断器组合电器保护变压器 133.4 箱式变电站总体布置 144. 10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型 144.1 10kV箱式变电站一次系统设计 144.2设备选型154.2.1高低压电器设备选择的要求 16422断路器的选型18423高压熔断器的选择 194.2.4互感器的选型204.2.5隔离开关的选型224.2.6开关柜的选型225.10kV箱式变电站二次系统设计 235.1二次系统的定义及分类235

25、.2二次系统总体方案235.3断路器控制与信号回路 235.3.1 概述235.3.2控制回路设计 245.3.3信号回路设计 255.4电气测量与信号系统256.箱式变电站智能监控功能设计266.1箱式变电站的监控内容 276.1.1电参量监测与保护 276.1.2防凝露保护276.1.3变压器室温度保护276.1.4参数在线数字化显示和设定 276.1.5系统组网与集中化管理286.2配电网自动化的功能 286.3箱式变电站的智能监控方案296.3.1硬件设计及工作原理 296.3.2软件设计307.结论31参考文献32致谢33v北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）1绪论伴随

26、着改革开放和市场经济的不断深入，我国的国民经济正在快速的发展，电力工 业正逐步跨入世界先进水平的行列。而我国的大中小型的企业对电力的需求和运行可靠 性的需求在不断增加。为大中小型企业提供电力的是各式的变电站。由于变电站是土建 结构复杂、生产工艺系统严密、施工难度较大的工业建筑。变电站结构的改进、施工装 备的更新、新型建材的采用、队伍素质的提高、施工方法的改进以及采用集中控制和采 用计算机监控都会对变电站的运行产生影响。我选择设计本课题，是为了从学习和掌握 变电站电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的 基本技能。同时也是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识。我

27、国工业正在迅速 的发展，对变电站的设计提出的要求也在不断提高，这就更需要我们不断提高知识理解 应用水平，认真对待。降压变电站是连接供电网络和企业非常重要的环节，所以做好变电站的设计是我国 企业供电建设的重要环节。在目前的变电站建设中，存在土地、资金浪费严重的现象。 改造困难、无线电干扰、工频电磁辐射和噪声等环保问题以及电能质量差已成为影响企 业供电成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以变电站 需要采用节约资源的设计方案，要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等 问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用的要求。变电站的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵

28、活性，又能保证节约资源、保护 环境、易于实现自动化和模块集成。在这种要求下，变电站电气主接线简单清晰、接地 和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，变电站 应从电力系统整体出发，力求电气主接线简化，配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑 布置、安全环保的设计方案。基于此，我以设计安全系数高、工业质量好和保护环境、 节约资源的变电站为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等 方面出发提出了新的设计思路。在国内随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线 日趋简化。大量高性能的新型一次设备不断出现。变电站设计的电气设备档次不断提

29、高， 配电装置也从传统的形式向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。但是变电站的设计中仍然存在一些问题，比如变电站的数字化水平还比较低。 还有企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站以提高电力系统供电的可1北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 (论 文) 靠性和稳定性，然而这些变电站占地面积大。而现在土地资源紧张，环境要求严格，在 稠密的城区选择变电站选址相当困难。此外计算机的渗透已经达到每一个角落，企业供电系统也不可避免地进入了微机控 制时代，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为当前电力系统发展 的趋势。无论国内国外，还是从管理方、运行方及

30、设计单位对于变电站实现综合自动化 均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站综合自动化也 采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术5。我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其简单可靠、可扩展性强、兼容性 好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用。在国外近年来一些国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。为了满足 国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电站设计理论， 如变电站电压无功控制理论和基于模糊控制理论的变电站电压无功综合控制等理论。发 达国家通过新的变电站设计理论改

31、善和优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，使变 电站运行更加节约、集约、高效。设备方面实现了测控设备还和一次设备完全融合，即 实现所谓的智能一次设备，每个对象均含有保护、监控、计费、操作、闭锁等一系列功 能及信息库。户外插接式智能型组合电器 PASS (Plug and Switch System)，已经开始采 用。目前，我国变电站综合自动化技术应用的越来越成熟。变电站综合自动化系统以其 简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站 监控项目中获得成功的应用。大量高性能的新型一次设备不断出现。变电站设计的电气 设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式向无油化、真

32、空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。但是变电站的设计中仍然存在一些问题，比如变电站的数 字化水平还比较低。还有企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站以提 高电力系统供电的可靠性和稳定性，因此通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选 择、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，合理地将通信设施并入主控室， 达到简单高效地监控和控制的目的，简化变电站内附属设备，从而达到减少变电站占地 面积，优化变电站设计，降低投资的目的。在最后对所有的电气设备，电气主接线，电 气的二次接线，电气设备保护装置等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经 济、环保地对用户供电的目的。

33、3北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）10kV降压变电站电气部分设计的研究主要内容是结合相关的设计手册，辅助资料和国家有关规程，主要完成该变电站的一次、二次部分设计，参考国内外最新的设计方法、 研究成果和新的电气设备，对降压变电站的电气主接线方案，主变压器的选择，电气设 备的选择，配电装置的选择以及防雷保护的设计。主变压器、各侧电压等级的电气主接 线和相关一次、二次设备、避雷装置、继电保护装置进行选择。同时，完成变电站一次、 二次部分总接线图、10kV变电站平面布置初步设计图和详细设计图。根据毕业设计任务书所提供的原始数据，以相关技术规范、规程为标准，参考相关 专业书籍，结合具体

34、学习的特点，准确的知识资料，通过严密的全面的分析，对变电站 的主要电气设备、电气主接线、保护装置及接地网进行初步设计。在设计过程中，我们 应该注意紧密结合变电站的生产实际与其它电力系统课程相关资料之间的联系。通过合 理的电气主接线设计、电气设备合理选择、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和 应用，合理地将通信设施并入主控室，达到简单高效地监控和控制的目的，简化变电站 内附属设备，从而达到减少变电站占地面积，优化变电站设计，降低投资的目的。在最 后对所有的电气设备，电气主接线，电气的二次接线，电气设备保护装置等进行优化使 整个设计方案能够达到安全、可靠、经济、环保地对用户供电的目的。了解并掌握

35、10kV降压变电站的国内外现状特点和发展前景，查阅资料，结合电力系统方向所学专业课程以及他人的设计、研究成果，掌握变电站设计的过程和方法，并归纳、创新出自己的研究方案。根据各地不同情况，在借鉴已建10kV降压变电站设计经验 的基础上，对10kV降压变电站所址的选择、电气主接线、二次接线的设计、电气设备的 平面布置、电气设备选型、防火、防雷、接地、防电磁辐射、防噪声等方面提出一系列 设计思路。主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有无励磁，有载还是无载调压方式。根据以上研究思路，本论文共分为七章。第一章简要介绍选题背景、选题目的和意义、国内外的研究现状、论文

36、的研究思路和方法。第二章分析了箱式变电站的类型、结构与技术特点。第三章研究了 10kV箱式变 电站的总体结构设计。第四章研究了 10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型。第五 章研究了 10kV箱式变电站二次系统设计。第六章研究了箱式变电站智能监控功能设计。 第七章对全文做了总结，并提出了本论文有待进一步研究的问题。2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”区别欧式预装式变电站。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

37、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 或母线来实现电气连接。2.2箱式变电站的结构美式预装式变电站的结构型式大致有三种：（1）变压器和负荷开关、熔断器共用一个油箱；（2）变压器和负荷开关、熔断器分别装在上下两个不同的油箱内；（3）变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。考虑到开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。（3）型由于采用普通油和难燃油做为绝燃介质，使之既可用

38、于户外，又可用于户内，适用于住宅小 区、工矿企业及各种公共场所，如机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁等。欧式预装式变电站的总体结构包括三个主要部分：高压开关柜、变压器及低压配套 装置，其总体结构主要有两种形式：一种为组合式；另一种为一体式。组合式布置是高 压开关设备、变压器和低压配电装置三部分各为一室，即由高压室、变压器室和低压室 三个隔室组成，可按 目字型”或 品字型”布置，如图1所示。目字型”布置与 品字型”布 置相比，目字型”接线较为方便，故大多采用 目字型”布置。但 品字型”布置结构较为紧 凑，特别是当变压器室排布多台变压器时，品字型”布置较为有利。5北 京 交 通 大 学 毕 业

39、 设 计 (论 文)HVTMLVTMHVLV(论文TMHVLVHVTMLVZLLVa目字布置HVTMLVHVTMLVb品字布置图1欧式预装式变电站的整体布置形式HV 高压室；LV低压室；TM 变压器室；ZL 操作走廊2.2.1箱式变电站与常规变电站的对比分析目前，国内生产的箱变的电压等级：高压侧为335kV、低压侧为0.410kV。变压器的容量：当额定电压比为 35/10、6、0.4 kV时可从几百KVA上万KVA、当 额定电压比为10、6/0.4 kV时 可从几十KVA几千KVA。箱式变电站（在IEC及欧洲 称为高压K/低压预装式变电站）是一种集成化程度高，工厂预安装、节能、节地的发展 中设

40、备与常规变电站相比，占地为 1/20, 工期为1/7,投资为1/2。在国外应用极度为广 泛，在西欧占变电站总数的70%以上，美国为90%。在我国应用为10%，是一种新型的 装备。预装式变电站是输变电设备发展方向，由前所述，我国应用仅10%左右，而国外已达到的70-90%，所以预装式变电站其社会效益显著，适用范围更广。箱式变电站与常规变电 站性能比较见表1。表1箱式变电站与常规变电站性能对比表序 号对比项目常规变电站组合式(箱变)变电站1设计工作需要土建、电气二方面设计、工作量较大土建工作仅一个安装基础， 箱变本身有典型设计，只须 根据用户要求，作一些调整， 设计工作也大为减少。2基建时间6个月

41、以上预先基础做好以后，只需4-6 小时就可以安装完毕送电。3占地面积(10kV800K 为例)> 100一般箱变12m2ZBW174m24安装地点和 负荷中心距 离不能十分接近负 荷中心，供电线路 半径较长，电压降 落及电能损失较 高。能贴近负荷中心，甚至直接 置于建筑物处，供电线路半 径可以很短电压降落及电能 损失较少，提高了供电质量。5生产方式土建施工后，现场 装配。大规模、工作化生产，质量 容量得到保证。6生产周期7: 17投资费用2: 18和环境协调 性和环境不协调和环境协调一致/ZBW17高 度1.6米,不挡视线,美化环 境。2.3箱式变电站的技术要求与设计规范设计严格按照国家

42、标准高压/低压预装式变电站(GB/T12467-1998),以及适合的 工艺流程。2.4本设计的主要任务(1) 10KV箱式变电站的总体结构设计(2) 箱式变电站主接线设计与一次设备选型(3) 二次系统设计(4) 箱式变电站智能监控功能设计3电气主接线的确定3.1主接线的基本形式主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式， 概括为有母线的接线 形式和无母线的接线形式两大类。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

43、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 常运行时不会误动、发生事故时不会拒动，能尽可能的缩小停电范围。为了满足可靠性 要求，主接线应力求线路简单清晰。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。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。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 面积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。3.1.1主接线的比较与选择单母线接线是一种原始、最简单的接线，所有电源及出线均接在同一母线上

44、，其优 点是简单明显，采用设备少，操作简便，便于扩建，造价低。缺点是供电可靠性低。母 线及母线隔离开关等任一个元件发生故障或检修时，均需使整个配电装置停电。因此， 单母线接线方式一般只在发电厂或变电所建设初期无重要用户或出线回路数不多的单电 源小容量的厂中采用。接线方式如图 27北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）QFQF1QF2QSQF QS母线WBQS1母线WB QS2on qQ I】岀线1岀线2出线3出线4a)岀线1岀线2岀线3岀线4b）电源工作电源备用电源9北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）#北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）图2单母线接线

45、a） 路电源进线b）两路电源接线在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电源以 保证其他设备和线路的安全检修。例如，固定式开关柜中的断路器工作一段时间需要检 修时，在断路器断开电路的情况下，拉开隔离开关；恢复供电时，应先合隔离开关，然 后和断路器。这就是隔离开关与断路器配合操作的原则。由于隔离开关无灭弧装置，断 流能力差，所以严禁带负荷操作。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

46、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。单母线分段接线既具有单母线接线简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提 高了供电可靠性。但它的缺点是当一段母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上的 所有回路到要长时间停电。单母线分段接线连接的回路数一般可比单母线增加一倍。接 线方式如图3。图3单母线分段接线双母线分段接线有如下优点：可轮换检修母线或母线隔离开关而不致供电中断；检 修任一回路的母线隔离开关时，只把该回路

47、停电；母线发生故障后，能迅速恢复供电； 各电源和回路的负荷可任意分配到某一组母线上，可灵活调度以适应系统各种运行方式 和潮流变化；便于向母线左右任意一个方向顺延扩建。但双母线也有如下的缺点：造价高；当母线发生故障或检修时，隔离开关作为倒换 操作电器，容易误动作。但可加装断路器的连锁装置或防误操作装置加以克服。接线方 式如图4所示。图4双母线接线当进线回路数或母线上电源较多时，输送和穿越功率较大，母线发生事故后要求尽快恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的11北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文） 灵活性有一定要求时采用双母线接线。综上可知，单母线

48、接线造价低而供电稳定性低，双母线供电稳定性高但其造价高且 接线线路复杂，而单母线分段接线一方面线路简单，造价低，另一方面其供电稳定性也 能在一定程度上能够得以保证。 所以10kV母线选用单母线接线方式，0.4kV采用单母线 分段接线。3.1.2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 熔断器当其中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。线路侧负荷 开关必须配有直流电源电动操作机构，可实现无外来交流电源状态下自启动。环网回路 必需配置检测故障电流用的电流互感器

49、或传感器。高压开关选用可靠性高和具有自动化装置及智能化接口的先进的产品：SF6负荷开关、压气式负荷开关、真空负荷开关等环网供电单元一般至少由三个间隔组成，即两个换进和环出间隔和一个变压器回路 间隔。其中，负荷开关 QLA和QLB在隔离故障线段时，能及时恢复回路的连续供电； 同负荷开关QLC相连的熔断器F在高压/低压变压器发生内部故障时起保护作用；QLC对熔断器和变压器还起隔离和接地作用。3.2变压器3.2.1变压器容量、接线组别的确定箱式变压器为降压变压器，一般将10KV降至380V/220V变压器容量一般为1601 600KVA，最常用的容量为315630KVA。其器身为三相三柱或三相五柱式

50、结构、Dyn11或Yyn0联结，熔断器连接在 ”外部。三相五柱式Dyn11变压器的优点是带三相不对 称负荷能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压质量可得到保证， 这种变压器具有很好的防雷特性。对于 Dyn11联结变压器来说，其3n次（n为整数）谐 波励磁电流在其三角形结构的一次绕组内形成环流，不注入公共的高压电网中去，这较 之一次绕组接成星型接线的 Yyn0联结变压器更利于抑制高次谐波电流；Dyn11联结变压 器的零序阻抗较之Yyn0联结变压器的小得多，从而更有利于低压单相接地短路故障的保 护和切除；当接用单相不平负荷时，由于Yyn0联结变压器要求中性线电流不超过二次绕#北

51、京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）组额定电流的25%，因而严重影响了接用单相负荷的容量，影响设备能力的发挥。因此国家规定在TT和TN系统中，推广Dyn11联结变压器。但是Yyn0联结变压器一次绕组的绝缘要求稍低于Dyn11，从而制造成本稍低于 Dyn11联结的变压器。变压器联结方式如图5。A B CO O OUaubuhL«<LA=Uab13北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）#北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文）o o oa b c变压器Dy n1联结组变压器的YynO联结和Dy nil联结变压器Yy n0B吉组图5综合考虑10kV箱式

52、变电站变压器的容量确定为1600kVA ,因为三相五拄Dy nil连接 变压器带三相不对称负载能力强，不会因三相负载不对称造成中性点电压偏移，负载电压 质量可得到保证；此外，这种变压器还具有很好的耐雷特性。因此变压器的连接组别为三 相五柱Dyn 11，阻抗电压为Ud =7.0%，采用油浸式变压器。由于三相五拄 Dy nil联结， 如果熔断器一相熔断后，会造成低压侧两相电压不正常，为额定电压的1/2,会使负载欠压运行。因此将熔断器连接在 ”内部。因为这样如果熔断器一相熔断后不会造成低压侧 两相电压不正常，熔断器所对应的低压侧相电压几乎为零，其它两相电压正常。而站用变 压器容量确定为50kVA，连

53、接组别采用Dyn11,接在10kV母线上将10kV电压降低为0.4kV 供箱式变电站本身使用。3.2.2变压器的散热处理#北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 （论 文） 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。10kV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 防日照辐射使室温升高，采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气 垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫排气通风装置（轴流风机或幅面风机）。装置的开启和停止，由变压器室的温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度 的80%90%设定；室内正常温度下，

54、靠自然通风来散热。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。室内温度不正常的情况下采用机械强迫通风，以变压 器油温不超过95 C作为动作整定值。3.3采用负荷开关一熔断器组合电器保护变压器负荷开关是用来开、合负载电流的开关装置，它一般具有关合短路电流能力，但是 它不能开断短路电流。负荷开关可以单独使用在远离电源中心、且容量较小的终端变电 站，用于投切无功补偿回路、并联电抗器及电动机等。熔断器结构简单、价格便宜、维 护方便，仍然具有发展前途。熔断体是熔断器的主要元件，当熔断体通过的电流超过一 定值时，熔断体本身产生的焦耳热，使本身温度升高，在达到熔断体熔点时，熔断体自 行熔断切断

55、过载电流或短路电流。限流熔断器切断短路电流的电流波形如图6所示1 切断前电流波形2切断过程中电流波形I k1 截止电流；tb2 动作时间负荷开关一熔断器组合电器中使用限流型高压熔断器，这种熔断器是依靠填充在熔 体周围的石英砂冷却电弧，达到有效熄灭电弧，用于在强力冷却熄弧过程中建立起高于 工作电压的电弧电压，因而具有很强限流能力。由曲线可见到，短路开始后电流上升， 北 京 交 通 大 学 毕 业 设 计 (论 文) 熔体发热，温度上升，电流升到 a点，熔体熔化，由于熔断器的限流作用，电流上升停 止，开始沿ab线段下降，在b点电流下降到零，此时完成熄弧。这种熔断器的整个动作 过程发生在密封的瓷管中

56、，在熄灭电弧时，巨大气流不会冲出管外。负荷开关与熔断器配合使用于箱变可替代断路器，作为变压器的保护开关设备。当 变压器内部发生故障，为使油箱不爆炸，故障切除时间必须限在20ms内。采用断路器保 护的话，断路器最快全开断时间(继电保护动作时间+断路器固有动作时间+燃弧时间)一 般需要23个周波(40ms60ms)左右，而限流熔断器则可保证在 10ms以内切除故障。 由于同电压等级负荷开关的价格大约是断路器的价格的1/41/5,而负荷开关+熔断器的价格仅仅是断路器的价格的1/3，因此采用负荷开关+熔断器有较大经济性。由于断路器 是用于开断短路故障电流、大负荷电流、容性电流等通用的开关设备，因此体积大、笨 重，结构也复杂。相比之下负荷开关体积小，简单易开发。3.4箱式变电站总体布置10kV箱式变电站高压室额定电压10kV，低压室额定电压