35kV箱式变电站设计.docx
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1、毕业设计论文题目35kV箱式变电站设计(院)系电气与信息工程系专业电气工程班级0408(04511)学号08学生姓名艾达高导师姓名黄绍平完成日期2005年12月15日湖南工程学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目:35kV箱式变电站设计姓名艾达高系别电气与信息工程系专业电气工程班级0408学号08指导老师黄绍平教研室主任一、基本任务及要求:在规定时间内,完成以下工作:1 .35kV箱式变电站总体结构设计:2 .主接线设计与一次设备选型:3 .二次系统设计;4 .箱式变电站智智能监控功能设计。5 .提交毕业设计论文和图纸二、进度支配及完成时间:(1) 9月10日至9月25日:查阅资料(2)
2、9月26日至10月9日:毕业实习.(3) 10月10日至10月25日:35kV箱式变电站总体结构设计。(4) 10月26日至11月10日:主接线设计与一次设备选型。(5) 11月11日至11月20日:二次系统设计。(6) 11月21日至11月30日:箱式变电站智智能监控功能设计。(7) 12月1日至12月14日:撰写毕业设计论文(8) 12月24日至12月25日:毕业设计答辩摘要IAbstractII第1章绪论11.1 供配电技术的发展11.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点11.2.1 箱式变电站的类型11.2.2 箱式变电站的结构11.2.3 箱式变电站的技术特点21.2.4 箱式变电站
3、与常规变电站的对比分析31.3 箱式变电站的技术要求与设计规范51.3.1 额定值51.3.2 设计和结构61.3.3 运用条件71.3.4 箱体要求81.3.5 箱式变电站内部电器设备81.4 本课题的主要任务8第2章35kV箱式变电站总体结构设计92.1 电气主接线的确定92.1.1 主接线的基本形式92.1.2 箱式变电站对主接线的基本要求92.1.3 主接线的比较与选择102.1.4 高压接线方式112.2 箱式变电站箱体的确定111.1 .1箱体的结构的确定111.2 2.2合理配置112.3 变压器122.3.1 变压器容量、接线组别的确定122.3.2 变压器的散热处理132.3
4、.3用负荷开关一熔断器组合电器爱护变压器132.4 箱式变电站总体布置14第3章35kV箱式变电站一次系统设计及设备选型153.1 主电路设计153.1.1 概述153.1.2 一次系统设计原则153.1.3 一次系统设计153.2 设备选型163.2.1 箱式变电站设备选型应留意的方面163.2.2 设备选型的基本原理173.2.3 凹凸压电器设备选择的要求183.2.4 断路器的选型193.2.5 熔断器的选型193.2.6 互感器的选型213.2.7 隔离开关的选型223.2.8 开关柜的选型22第4章35kV箱式变电站二次系统设计234.1 电气二次系统设计234.1.1 二次系统定义
5、及分类234.1.2 电气测量仪表234.1.3 二次系统设计234.2 二次系统总体方案244.3 断路器限制与信号回路254.3.1 概述254.3.2 限制回路设计264.3.3 信号回路设计264.4 电气测量与信号系统26第5章箱式变电站智能监控功能设计285.1 箱式变电站的监控内容285.1.1 电量监测与爱护285.1.2 防凝露爱护285.1.3 变压器室温度爱护285.1.4 参数在线数字化显示和设定285.1.5 系统组网与集中化管理295.2 .配电网自动功能295.3 箱式变电站的智能监控方案305.3.1 硬件设计原理305.3.2 软件设计原理30结束语32参考文
6、献33致谢34附录A箱式变电站总体布置附录B电气主接线图附录C35kV线路限制回路图附录DIOkV线路限制回路图35kV箱式变电站设计摘要:箱式变电站又称户外成套变电站,也有称做组合式变电站,它是发展于20世纪60年头至70年头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,由于它具有组合敏捷,便于运输、迁移、安装便利,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年头中期,国内起先出现简易箱式变电站,并得到了快速发展。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,二次系统设计,以
7、及箱式变电站的智能监控系统。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IOkV,主变压器容量为5000kVA0主接线采纳单母线分段接线。关键词:箱式变电站;结构;一次系统;二次系统Designof35kVbox-typetransformersubstationABSTRACT:Box-typetransformersubstationcallsagainoutdooratransformersubstation,alsocalltodothesectionaltransformersubstation.Itisadevelopmenttowaitto70,sEurop
8、eandAmericawesternprosperinthe60,sof20centuriesthenationreleaseakindofoutdoorthesetchangestogiveorgetanelectricshockofnewchangetogiveorgetanelectricshocktheequipments,becauseithavethecombinationvivid,easytoconveyance,move,installconvenience,startconstructionconstructiontheperiodisshortandcirculateth
9、eexpenseslow,freefrompollution,donotneedmaintenanceetc.advantage,suffertheinternationalcommunityelectricpowertheworkervalues.Enterthemiddleof90,sof20centuries.Thedomesticstartsappearingthesimplebox-typetransformersubstation,andgotthequickdevelopment.Thearticleregardbox-typetransformersubstationasade
10、velopmentforrelatingbox-typetransformersubstationapplied,theconstructionofbox-typetransformersubstationdividesintose-section,emphasizingthetreatisebox-typetransformersubstationatheveryequipmentsindesigninsubsystemchoosesthetype,twosubsystemsdesign,andtheintelligenceofbox-typetransformersubstationsup
11、ervisesandcontrolthesystem.Thedesignhighpressuresidesumofbox-typetransformersubstationsettleselectricvoltageas35kVs,thelow-pressuresidesumsettleselectricvoltageas10kVs,maintransformercapacityis5000kVA.Thelordconnectsthesinglemotherinadoptioninlinelinecentsegmentconnectstheline.Keywords:box-typetrans
12、formersubstation;construction;firstsystem;secondsystem第1章绪论1.I供配电技术的发展随着市场经济的发展,国家在城乡电网建设和改造中,要求高压干脆进入负荷中心,形成高压受电一变压器降压一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、无人值守的方向发展,箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品,因而在城乡电网中得到广泛应用。其次随着社会发展和城市化进程的加快,负荷密度越来越高,城市用地越来越惊慌,城市配电网逐步由架空向电缆过渡,架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。因此,预装式变电站成为主要的配电设备之一。再
13、次人们对供电质量尤其是供电的牢靠性要求越来越高,而采纳高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。与此同时,由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展,因此不仅要求箱变平安牢靠,同时要求具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站(简称智能箱变)环网供电时,在特定自主软件协作下,能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能,从而保证在一分钟左右复原送电明1.2 箱式变电站的类型、结构与技术特点1.2.1 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”,一
14、区分欧式预装式变电站。它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及凹凸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现电气连接。1.2.2 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
15、的油箱内。其中(1)型为美式箱变的原结构,它的特点是结构紧缩、简洁、体积小、重量轻。(2)型和(3)型为(1)的变形。这种变型的理论依据是: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。由于采纳一般油和难燃油作为绝燃介质,使之既可用于户外,又可用于户内,适用于住宅小区、共矿企业及各种公共场所,如机场、车站、码头、港口、高速马路、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个为一室,即由高压室、变压器室和低压室三个隔室组成,可按“目字型”
16、或“品字型”布置,如图1.l所示。“目字型”布置与“品字型”布置相比,“目字型”接线较为便利,故大多采纳“目字型”布置。但“品字型”布置结构较为紧凑,特殊是当变压器室排布多台变压器时,1.V1.VHVTM1.VZ1.1.V(八)目字型布置1.V(b)品字型布置图1.1欧式预装式变电站的整体布置形式HV高压室;1.V低压室;TM变压器室;Z1.操作走廊1.2.3 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爱护。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。变压器一般采纳S9或干式的等。箱式变中的电器设备
17、元件,均选用定型产品,元器件的技术性能均满意相应的标准要求。为了牢靠实现五防要求,各电器元件之间采纳了机械联锁,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。操作采纳电动方式,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,并能实现相应的爱护功能,还设有专用的接地导件,并有明显的接地标记。此外为适应户外工作环境,箱式变电站的壳顶一般都采纳隔层结构,内装有隔热材料,箱体底部和各室之间都有冷却进出风口,采纳自然风冷和自动限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33
18、5kV、低压侧为0.4-IOkV。变压器的容量:当额定电压比为35/10、6、0.4kV时可从几百kVA上万kVA、当额定电压比为10、6/0.4kV时可从几十kVA几千kVA。箱式变电站有如下特点:技术先进平安牢靠箱体部分采纳目前国内领先技术及工艺,外壳一般采纳镀铝锌钢板,框架采纳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,内封板采纳铝合金扣板,夹层采纳防火保温材料,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,可保证在一40+40C的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采纳单元真空开关柜、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
19、备,产品无袒露带电部分,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,平安性高,二次采纳微机综合自动化系统,可实现无人值守。自动化程度高全站智能化设计,爱护系统采纳变电所微机综合自动扮装置,分散安装,可实现”四遥“,即遥测、遥信、遥控、遥调,每个单元均具有独立运行功能,继电爱护功能齐全,可对运行参数进行远方设置,对箱体内湿度、温度进行限制,满意无人值班的要求。工厂预制化设计时,只要设计人员依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,就可以选择由厂家供应的箱变规格和型号,全部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、
20、箱体间电缆联络、出线电缆连接、爱护定值校验、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。组合方式敏捷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,这就使得组合方式敏捷多变,我们可以全部采纳箱式,即35kV及IOkV设备全部箱内安装,组成全箱式变电所;也可以采纳35kV设备室外安装,1OkV设备及控保系统箱内安装,这种组合方式,特殊适用于农网改造中的旧所改造,即原有35kV设备不动,仅安装一个IOkV开关箱即可达到无人值守的要求。投资省、见效快箱式变电站(35kV设备户外布置,IOkV设备箱内安装)较同规模综自变电站(35kV设备户外布置
21、,IOkV设备布置于户内高压开关室及中控室)削减投资40%50%占地面积小。箱式变电站与常规变电站的对比分析箱式变电站(在IEC及欧洲称为高压/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%,是一种方兴未艾的装备。三种类型的箱式变电站的特点如下:(1)欧洲式:特点是防护性好,多了一个外壳,变压器散热不易,要降低容量运行;(2)美国式:特点是变压器保持户外设备本质,散热好,结构紧凑,但是在我国IOkV电网系中性不接地系统,因
22、此一相熔丝熔断时不能跳开三相负荷开关,造成非全相运行,危及变压器及用电设备,并且不易实现配电自动化;(3)中国式:从欧洲式派生而来,结合中国用户须要改进而成,但是符合中国电力部门各种法规标准要求,可铅封电能计量箱,无功补偿,一应俱全。箱式变电站与常规变电站性能比较见表l.lo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,市场前景广袤。序号对比项目常规变站组合式(箱变)变电站1设计工作须要土建、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,只须依据用户要求,作一些调整,设计工作也大为削减。2基
23、建时间6个月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)2100一般箱变12m2ZBW174m24安装地点和负荷中心距离不能非常接近负荷中心,供电线路半径较长,电压着陆及电能损失较氤能贴近负荷中心,甚至干脆置于建筑物处,供电线路半径可以很短电压着陆及电能损失较少,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:I7投资费用2:18和环境协调性和环境不协调和环境协调一样/ZBW17高度1.6米,不挡视线,美化环境。表1.1箱式变电站与常规变电站性能对比表1.3 箱式变电站的技术要求与设计规范依据国家
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