农村35kv小型化变电站设计-毕业设计

'东北农业大学毕业设计（论文）题目：35KV农村小型化变电所设计学习中心：东北农业大学年级专业：农业电气化与自动化学生姓名：学号：A07110835指导教师：职称：论文完成时间：2015年05月01日ii 东北农业大学毕业设计（论文）任务书论文题目农村35kV小型化变电站设计学院电气与信息学院专业农业电气化与自动化班级1102毕业论文（设计）的要求在查阅文献资料的基础上，了解农村小型化变电站的发展现状和趋势，根据负荷资料，进行35kV终端变电站电气部分的一次和二次系统设计。毕业论文（设计）的内容与技术参数内容：1、阐述小型化变电站的现状及发展趋势，提出存在的问题；2、根据原始条件和负荷统计，进行主变的选择和主接线方案设计；3、通过短路计算，选择所内的电气设备并校验、布置设计；二次系统功能设计及综合自动化系统选型、继电保护整定及校验；4、完成图纸：变电站主接线图（标注设备型号）、平面布置图(标注尺寸)、断面图（至少包含一个间隔，标注尺寸）、站内继电保护配置图、综合自动化系统结构框图；5、按要求撰写毕业论文。技术参数：（1）电压等级两个35kV和10kV；(2)进线一回，出线六回；（3）站内均为三类负荷。（4）年负荷增长率为4%，按五年后负荷进行设计。毕业论文（设计）工作计划2014.11.1－2014.12.15负荷统计分析，收集文献资料；2014.12.16—2015.1.15根据原始条件和负荷，选择主变压器台数、型号及主接线方案设计；2015.2.25－2015.3.15比较几种方案，确定最优方案，进行短路电流计算；2015.3.16－2015.4.1中期考核；2015.4.1－2015.5.1电气设备选择、校验，继电保护和二次接线设计；2015.5.2－2015.5.20撰写论文，完成图纸、准备答辩。32 接受任务日期学生系主任2014年11月1日(签名)(签名)要求完成日期2015年5月20日指导教师(签名)院长(签名)2014年11月1日32 摘    要该变电所是为农村及乡镇用电所设计的，全部为三类负荷。35KV侧采用单进线，六回出线，35kV侧、10kV出线处均采用单母线接线。采用一台变压器，其型号S9—4000/35型。35kV侧采用LW8—35型SF6断路器，隔离开关选用GW5—35型电流互感器采用LCWD1—35型，。而在10kV侧采用ZW1-10型真空断路器，隔离开关为GW9—10 型，电流互感器为LB1—10型，电压互感器采用JDN2—10型。而其避雷器可选用新型的氧化锌避雷器，Y5WZ—41/131和Y5W—12.7/45型。电容器可选用角形接法，型号为BWF10.5-100-1W 。二次部分对主变压器装设了瓦斯保护、差动保护、过电流保护和过负荷保护，对10KV出线装设速断和过电流保护，对10KV电力电容器装设有时限过电流保护和过电压保护。该变电所为小型化变电所，高压侧和低压侧均采用户外式布置，与其继电保护和二次部分选择一个将测量、控制、保护及运行集为一体的综合自动化装置，其型号为LFP-900型。本变电所采用硅整流的直流操作电源，中央复归能重复动作的信号装置及绝缘监察装置。 一次设备置于高压侧户外，低压侧户外；二次设备集中布置于控制室内。关键词：变电所  继电保护  一次设备   二次设备 32 ABSTRACT  The substation is lays in county meets blue town, specially for countryside and with what cable designs villages and towns. It is four circuits out let, they are all three kinds of load. Transformer substation adopts one transformer, and its type is S7-4000/35 type. The circuits leading in the said of 35kV and the outlets of the 10kV side all adopt the single bus-bar connection. The side of 35kV adopts SF6-35 type primary cutout. Current mutual inductor adopts LCWD1-35 type, isolate switch selects the GW5-35 type for use. The side of 10kV adopts SF6  primary cut-out its type is ZW1-10 type, isolate  switch is the GW9-10G/400 type in 10kV, and current mutual inductor is LB-10 type, voltage mutual inductor adopts the JDN2-10 type. And its lightning conductor can select new-type oxidizing the lightning conductor of zinc, Y5W-69/224 and Y5W-12.7/45 type for use. Condenser can select for use angle shape connection, the type is BFF10.5-100-1W. Two part install to main voltage transformer gas protect , not differential to protect , pass electric current not to protect and is it is it protect to load to pass, is it install to 10KV speed broken and pass electric current protect , is it have time limit electric current is it protect to 10KV electric condenser with the overvoltage to protect to install to qualify for the next round of competitions; This miniaturization substation, high pressure incline adopts outdoor type assign, Half high type two assign, low-voltage to incline and adopt outdoor type assign. Relay protection can choose one measure, control, protect and operate and collect and accuse of the platform with two parts for integrative 4 collection unified, The type is a LFP-900 type. Transformer substation this adopts silicon direct current operating power of rectification; central involution can repeat signal installation and insulating to control the device of movement.   The primary equipment puts on high pressure inclining the open air that is low-voltage inclines the open air. The secondary equipment concentrates on being decorated in the control room. Key word: substation  primary equipment  secondary equipment  relaying  protects32 目录摘要iABSTRACT ....................................................................................................................目录ii第1章前言1第2章35KV农用变电所管理思考32.1目前的情况32.1.1运行方面32.1.2思想认识方面32.1.3设备方面32.1.4人员方面42.2改进建议针对以上几方面的问题，提出如下改进建议42.2.1运行方面42.2.3设备方面42.2.4人员方面52.3安全管理工作5第3章农村小型化变电所模式方案的探讨73农村35KV小型化变电站设计73.1适用范围73.2电气一次部分83.2.1电气一次主接线…………………………………………..3.2.2平面布置…………………………………………………..3.2.3短路电流的计算…………………………………………..3.2.4设备选型……………………………………………………3.2.5无功补偿…………………………………………………32 3.2.6过电压保护………………………………………………3.2.7接地网……………………………………………………..3.2.8土建及结构部分………………………………………….3.3电气二次部分83.3.1操作及信号电源83.3.2保护设置93.3.3控制部分……………………………………………………….3.3.4信号部分……………………………………………………….3.3.5测计量部分……………………………………………………3.3.6设备选择……………………………………………………….3.4主设备清单93.5农村小型化变电所的技术、经济比较……………………………………….第4章建设与改造35kV变电所要注意的工作144.1建立35kV变电所建设的相关组织144.235kV变电所工程建设的前期规划与设计154.3所址的选择154.4所区规划154.5电气主接线164.6主要设备选型164.6.1主变压器164.6.235kV设备164.6.310kV设备164.7无功补偿174.8防雷和接地174.9继电保护174.10所用电和照明184.11调度自动化1832 4.12土建设施规划与施工184.13设备安装与调试184.14验收投运18第5章关于建设农村小型化变电所的一些意见195.1主接线的确定195.2主要电气设备选择205.2.1开关设备205.2.2补偿设备225.3布置形式225.4控制方式及继电保护装置235.4.1二次设备选型235.4.2保护配置方案23第6章农村35kV无人值班变电所设计246.1设计指导思想246.2所址选择246.3电气一次部分246.3.1电气一次主接线246.3.2平面布置256.3.3设备选型256.3.4无功补偿266.3.5过压保护266.3.6接地网266.4电气二次部分266.4.1操作及信号电源266.4.2继电保护及自动装置266.4.3控制与测量276.4.4远动、通讯2732 6.5微机防误闭锁装置277.1变电所简况287.2简化后的电气主接线的主要特点287.3二次保护、测量297.4采用简化设计适用范围及优点30第8章结论31致谢32参考文献3332 第1章前言随着改革开放不断地深入，为进一步探讨我国农村变电所的建设原则、发展方向和模式，研制开发新型农电装备，原能源部农电司提出结合我国的实际情况，总结和借鉴国外经验，走自己的路，提出了建设农村变电所应遵循"小容量、密布点、短半径"的原则和"户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进"的发展方向。建设方案有两种：第一方案(近期方案)为半户外式(控制保护在户内)，以SF6(或真空)断路器作为10kV出线总开关，控制和保护选用微机(或集成电路)综合集控装置；第二方案(远期方案)为全户外式，以SF6自动重合器作为10kV出线的保护和控制设备。35kV侧选用新型熔断器，10kV馈线上加装自动分段器和熔断器，主要出口处安装电压自动调整器，从而为实现"三遥"和无人值班打下良好基础。我国农村变电所的建设是随着农业32 生产的抗旱、排涝需要用电诞生的，由于当时的电力应用周期短、效率低，农村电网建设没有得到各级部门的充分重视。对供电的可靠性考虑较少，投入的资金不多，一批城网淘汰下来的高压电器设备，重新投入到农村变电所使用，使原来农网设备落后的矛盾更为突出。如常规变电所主变侧断路器采用多油断路器，10kV采用成套开关柜，是照搬城网变电所的一种模式。虽然设备的成套性好，技术性能及供电可靠性有了很大的提高，但由于设备技术参数偏高，检修维护工作量大，易渗漏油，给安全文明生产带来一定的困难。采用户内式布置，导致工程造价高、占地面积大、建设周期长，与农村经济尚不发达和国家土地资源紧张产生了矛盾，脱离了我国的农村实情，加重了农民的负担。常规变电所占地多、投资大、工期长、缺乏农电的特点，因此根据农网的具体特点，探索出农村变电所建设发展方向和模式，是急待解决的问题。目前我国的高压电器特别是高压开关设备，技术水平有了很大的提高，从根本上解决农村变电所自动化水平和可靠性的问题。所以我们必须结合农电的实际情况，采用新技术、新设备，去淘汰老设备。32 第2章35KV农用变电所管理思考随着"两改一同价"工作基本完成，农村负荷发展的要求，各地纷纷在所辖区域兴建了数量不等的35kV农用变电所(以下简称：变电所)。首先，这些变电所的兴建确实为缓解农村电力供需矛盾、繁荣地方经济做出了很大的贡献。其次，提高了供电的可靠性和电压的质量。但这些变电所在实际运行当中，存在一定的问题，不论是设备管理、缺陷管理都有许多不完善的地方，为了更好的发挥这些末端变电所的作用，贯彻执行好"安全第一、预防为主"的方针，结合实际谈些看法。2.1目前的情况2.1.1运行方面变电所的人员和日常管理工作由各县局负责，而设备的维护、检修、试验工作由地区局负责，如果地区局和县局的协调、配合工作搞不好，就会影响变电所的正常运行。2.1.2思想认识方面自从"两改"工作的全面实施以来，各级领导非常重视各供电营业所的管理，而且出台了许多针对供电营业所的管理考核办法，而忽视了变电所的存在。再者由于各变电所普遍接线简单，大多数运行值班人员忽视了安全管理工作，不按时进行设备巡视、检查工作，工作缺乏主动性。2.1.3设备方面一次设备比较陈旧，而且多是其他变电所淘汰的老产品，给运行人员的日常维护带来许多不便；二次设备除了主变保护外，其他线路保护装设不到位，给正确判断和处理事故带来了一定的困难。32 2.1.4人员方面现有值班人员虽经过一定的上岗培训，理论方面的知识匮乏，缺乏处理突发事故的能力。人员责任心不强，安全学习流于形式，对事故预想工作开展不力，反事故措施制定不切合实际。2.2改进建议针对以上几方面的问题，提出如下改进建议2.2.1运行方面把变电所的一般性检修、试验工作交与县局，由县局负责完成，县局专门成立一个变电班，归口于安全生产技术部，主要负责所辖地区所有35kY变电所的一般性检修、清扫和设备试验工作，避免缺陷处理不及时，使一般缺陷转化成重大缺陷，甚至演变成事故。平时，变电班也可对所辖各线路的油断路器、配电变压器等设备进行试验工作。2.2.2思想认识方面：各级人员必须对变电所的管理引起高度重视，尤其是各级领导人员，更是要身体力行，抓好变电所的人员、设备、安全管理。要靠充分认识到，只有变电所的人员素质、设备、安全工作上去了，才能保证变电所的正常运行，才能保证电能的安全、可靠、持续的供应，适应地方经济的发展。2.2.3设备方面由于处于线路的最末段，电能质量的好坏与是否安全、可靠的供电直接关系到用户的正常用电秩序。农网改造以来，农户对电能的需求日益高涨，这就需要我们电力部门不但要在优质服务上下功夫，而且要通过对设备的更新改造，采用科技含量较高的设备。32 2.2.4人员方面提高运行值班人员的整体素质，加强人员培训的力度，要让每一位运行值班人员都经过相应变电所及以上变电所的跟班实习，应教育运行值班人员充分认识到"麻雀虽小，五脏俱全"的道理，绝不能忽视安全工作的重要性和必要性。2.3安全管理工作安全生产是电力企业永恒的主题，安全生产工作被视为企业全部工作的重中之重，发生事故给家庭、国家都会造成不可估量的损失。在工作中牢记"安全第一、预防为主"的宗旨，做好事故预想工作，制定可行的反事故措施，把事故概率降为零。要实行领导负责制，层层抓落实，彻底改变目前令人堪忧的状况。第3章农村小型化变电所模式方案的探讨目前，农村电网和电力基础设施建设得到党中央的高度重视，农村电网建设与改造工作在全国已全面启动。根据部颁《农网小型化变电所设计规程》、《农网无人值班变电所设计导则》、《县级调度及通信自动化规范》等规程，对农村变电所的设计提出新的要求：(1)农村变电所的建设方案既要满足农业现代化的需要，又要适合农村电网实际情况。(2)新建变电所应采用新技术、新设备，结合农网实际，做到技术上先进，安全上可靠，不检修周期长，维护工作量小。(3)农村变电所的总体布局，要注意节省投资、维护工作量小。根据上述精神，我们应遵循"小容量、密布点、短半径"和"户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进"原则，提出农网变电所方案。根据35kV变电所“户外式，小型化，造价低，安全可靠32 ，技术先进”的建设原则。其中部分35kV终端或“T”接变电所建成无人值守变电所3.1适用范围本方案适用于电气一次设备全户外化布置，电气二次布置于控制室内，主变压器单台容量在5000KVA及以下的农村小型化无人值班变电站。3.2电气一次部分3.2.1电气一次主接线此方案选用：35KV进线设一回,主变压器2台；35KV母线采用单母线接线方式；主变压器35KV侧采用高压熔断器配合负荷开关作为保护和控制；10KV母线采用单母线接线方式，进行简易分段；出线设6回；10KV主进线采用断路器，出线采用重合器作为控制和保护。3.2.2平面布置本方案架构采用高层或半高层布置。站内所有一次设备均布置与户外；二次部分布置与控制室内。高层布置方案占地736平方米，半高层布置占地846.6平方米。3.2.3短路电流的计算短路点应选在电气主接线上，在最大运行方式下发生短路的短路电流。 短路点的确定如图32 系统阻抗标幺值 取Sb=100MVA      Ub=37kV 系统最大运行方式下电抗标幺值 Xmin= 04.0欧=X 系统最小运行方式下电抗标幺值  Xmin=06.0欧进线电抗的标幺值 : 进线长度为30km,每公里电抗0.4欧W[] 主变压器的等效阻抗标幺值L3.2.4设备选型本变电所以生活用电和农业灌溉为主，均为三类负荷，单进线，6回出线，负荷统计如表2-1所示(1)主变压器：该所负荷计算采用需用系数法进行计算，由于各供电区域用电性质相差不大，考虑功率因数相同，则视在功率可表示为有功功率。即                                                 (2-1)       32 式中 S ei—各用电设备额定容量，kVA             K t—各线路的同时系数              Kxi—各用电设备的需用系数   Sjs1=(0.7×800+0.6×600+0.7×400) ×0.8=960kVA   Sjs2=(0. 7×700+0.6×600+0.8×800)×0.8=1128kVA  Sjs3=(0.7×600=0.75×800)×0.8=896kVA  Sjs4=(0.7×600+0.7×800+0.6×600)×0.8=1072kVA 全年计算负荷 变电所设计当年的计算负荷由式中  Kt-同时系数 取0.9       x%-线损率 高低压网络的综合线损率在8%-12%，系统设计时采用 10% Sjs=ki(Sjs1+Sjs2+Sjs3+Sjs4)´(1+x%) =0.9´(960+1128+896+1072)´(1+10%) =4015.44(kVA) 计算负荷增长后的变电所最大计算负荷为             Sjszd=Sjse*mn 式中 n-年数 取5年     m-年平均增长率 取4%  n年后的最大计算负荷     装设一台主变压器的变电站:根据我国变压器运行的实践经验，并参考国外的运行经验，我国农村变电站单台主变压器的额定容量按下式选择是合适的[]   ()                               式中  eS —主变压器额定容量，kVA Se≥0.8´4904.5=3923.58 kVA根据电力设计手册选用节能型，低损耗的有载调压变压器（SZ9-口型）；32 （2）主变压器35KV侧设备：采用高压熔断器（PRWG-35/100型）与35KV真空负荷开关（ZFW-40.5/1250）；10KV主进线：选用真空（ZW-10/630-12.5型）或六氟化硫（LW-10/[]型）断路器；10KV出线：选用六氟化硫自动重合器（或机电分体式自动重合器）；10KV隔离开关：选用带有辅助接点和电磁锁的（GW4-15型）隔离开关；10KV电容器：选用集合式（BFM-11/3-[]-3W型）并联电容器。10KV电流互感器、电压互感器：均选用干式互感器；避雷器：35KV、10KV避雷器全部选用合成绝缘的氧化锌（HY5W[]-[]/[]型）避雷器；悬式绝缘子：选用有机合成硅橡胶绝缘的（FXB2-[]/[]型）悬式绝缘子。3.2.5无功补偿在10KV母线两段各布置一台集合式并联电容器，补偿容量取主变压器容量的10%～15%，使用熔丝保护。3.2.6过电压保护本方案设30m高避雷针一支，以满足对雷击防护；35KV母线装设（HY5WZ-51/134型）氧化锌避雷器一组：10KV电容器各装设（HY5WZ-17/47.3型）氧化锌避雷器一组；10KVTV和10KV母线共用一组HY5WZ-17/45氧化锌避雷器进行过电压保护。3.2.7接地网32 本方案接地网由垂直接地体和水平接地体组成复式接地网，主接地网接地电阻小于4欧姆；避雷器设独立接地体，它与主接地网地中距离L大于3m，其中接地电阻R小于10欧姆。3.2.8土建及结构部分（1）站内电杆采用250mm等径水泥杆，其基础采用预制底盘和杯形混凝土基础。（2）站内道路为混凝土路面。（3）地面坡降取1.5%，以主变压器为中心自然排水。（4）站内各种金属构件均需进行热镀锌、热喷涂等防腐处理。3.3电气二次部分二次系统集中放置于控制室内，即适合于远方控制也适合于就地控制。3.3.1操作及信号电源断路器储能直接使用站变交流220V电源；控制保护使用UPS电源。3.3.2保护设置主变压器设缺相、重瓦、过流保护。35KV出线设过流、速断保护及重合闸。10KV出线设过流、速断保护及重合闸。10KV电力电容器保护设过电流保护、过压保护、失压保护、零序保护。32 3.3.3控制部分变电站所有断路器可就地和远方控制。3.3.4信号部分（1）设置全站所有断路器位置信号，隔离开关位置信号视需要而定。（2）主变压器设置温度过高、重瓦斯、轻瓦斯、有载调压重瓦斯、有载调压轻瓦斯动作预报信号及有载分接头位置信号。（3）设置保护动作信号。（4）设置重合器动作信号。（5）设置交流电源及TV电源断线信号。3.3.5测计量部分（1）测量每段电压；进、出线、补偿电容的电流；有功功率、无功功率及功率因数。（2）计量需要考核的电量。3.3.6设备选择控制保护部分选择综合自动化控制保护装置；测计量选择多功能侧计量装置；通信选择扩频或载波。3.4主设备清单3.5农村小型化变电所的技术、经济比较农村小型化变电所的建设，占地面积小，仅为常规变电所的1/3左右，平均每座变电所可节约土地800m2左右，符合我国的土地政策，变电所整体布置合理，紧凑而不拥挤，占耕地面积小。32 基建工作量小，施工方便，安装周期短，特别是对简陋变电所的改造尤其方便，可做到供电、改造两不误，每座变电所可缩短100天左右，社会经济效益显著。工程总投资减少，仅为常规变电所的2/3左右，平均每座变电所可节约资金40万元左右。延长设备的检修周期，改变原来的一年一大修、半年一小修的现象。平均每年每座变电所节约人力和检修费用(维护费)3万元。简化了接线方式。由于采用了自动重合器和分断器配合使用，取代了庞大的控制室，高压控制室及保护盘、控制盘、整流柜和高压开关柜，主结线简单，设备安全可靠，自动化程度高，为农村变电所实现无人值守提供了条件。提高了供电可靠性，设备具有智能功能的自动重合器，避免了线路分支线一点故障导致全线停电的事故。减轻了运行人员的负担。在同样容量的变电所条件下，可以减少运行人员或做到无人值班。电网质量有所提高，特别是采用有载调压变压器，保证了供电电压稳定，符合农村用电的季节性要求，保证了农村抗旱、排涝、收割期间的用电质量，发挥了节能降损作用，占地面积较小，投资省。32 第4章建设与改造35kV变电所要注意的工作考虑了上述设计方案。并依靠科学技术的进步，优先采用新技术、新产品，改变了常规变电所建设中的技术落后、设备陈旧、建设用地面积大、造价高、工期长的缺点，大大提高了工作效率和经济效益、社会效益。35kV小型化农村变电所建设情况来看，一般满足以下要求：①小容量、密布点、短半径；②主接线简单、供电安全可靠；③布置紧凑、占地面积小；④设备选择以提高供电可靠性、经济运行水平和自动化水平为前提；⑤与调度自动化相结合，并考虑到无人值班。作为农村供电企业，35kV变电所建设与改造是一项不可忽视的重要工作，它不仅资金投入多、技术含量高、供电设备比较集中，而且正值国家农网建设与改造的攻坚阶段，这就要求我们在建设与改造35kV变电所时，一定要做好以下几方面的工作。4.1建立35kV变电所建设的相关组织建立由局长、副局长、总工程师组成的工程建设领导委员会，负责整个工程的全面工作。领导委员会下设领导小组，各小组分管不同的工作。设备材料采购组负责设备、材料的采购、运输及进出库管理，要保证设备质量、技术指标达到设计要求；工程监察组负责在施工过程中对施工人员进行监护、监督管理，对工程质量、技术标准进行监督监察，保证工程的进度和质量；工程施工组负责工程的施工，施工组要设专责人、安全员、技术员等；调试投运组负责设备安装完毕后的设备原始资料归档、设备的交接试验及调试和工程投运；工程验收组对进出库的设备材料的质量及工程施工质量、进度、投运前的准备工作进行检查验收。32 4.235kV变电所工程建设的前期规划与设计与城乡部门结合，根据电力规划和电力负荷分布情况及有关文件精神，按照国家农网建设与改造的具体要求，做好工程建设与改造的规划设计及说明书，应附有相应变电所地理位置图，电力负荷分布图、电力负荷规划图及线路走径图等。根据规划，设计出相应的初设图纸、施工图纸，根据技术参数和要求，让信息传送给生产厂家，以生产出所需的设备和材料作出工程的概算。4.3所址的选择所址选择应结合城建部门的城镇规划，保证10～20年内不出现较大变更。所址应尽量选择在交通便利、靠近公路的地方，尽量避开可耕地，最大限度控制占地面积。列出变电所所在的气象条件：年最高、最低气温，最大风速，覆冰厚度，地震强度，年平均落雷率。所址应避开高度污染区。4.4所区规划所内要保证环境优美，向花园式变电所发展，地面尽量减少硬化面积，以种植花草为主。变电所围墙应采用铸铁花墙为主，高度不得低于23m，高压区和生活区也以花墙相隔。变电所和供电所宜规划在同一所区，两所之间以花墙相隔。32 4.5电气主接线电气主接线以运行可靠，简单清晰，操作方便为原则并留有发展的余地，方案采用：35kV进出线各一回，主变2台；35kV侧只装设隔离开关，取消断路器，与隔离开关相配合作保护的为新型熔断器，对于转供型变电所，35kV出线侧预留断路器和隔离开关间隔；35kV及10kV母线均为单母线布置，10kV出线通常考虑6回，其中，电容器1回，各出线均选择隔离开关和SF6(或真空)断路器作控制设备。4.6主要设备选型按系统短路容量300MVA的方案进行短路电流计算和设备选型：4.6.1主变压器选择节能型、低损耗调压变压器，北山2台主变容量分别为3150kVA和2500kVA。4.6.235kV设备选用GW5-35型隔离开关和与隔离开关相配合作保护的新型熔断器，如PRWG2型(熔丝80A)。4.6.310kV设备选用以SF6作为灭弧绝缘介质的CHW-10自动重合器，或选用真空断路器，隔离开关选用GW1-10。10kV电流互感器和电压互感器的选择，35kV侧可不安装高压计量装置，但必须有经济考核及监测依据。10kV馈线上安装计量，采用LB-10型电流互感器，电压互感器则选用SLM-10型，并与指示仪表、继电保护配合使用。32 4.7无功补偿35kV北山变电所无功补偿器安装在10kV母线上，取主变容量的10％～15％，使高峰负荷时功率因数达到0.9～0.95。北山变电所补偿电容600kvar，电容器选用无锡产BFFR1-100-35W型，使用SF6断路器和隔离开关作控制设备，取消了常规变电所电容器室的建设，减少了安装、维护工作量，节省了占地。4.8防雷和接地直击雷过电压保护:采用2基26m高避雷针，35kV线路终端杆到构架间的引线处在避雷针保护范围内。雷电侵入波过电压保护，在35kV母线上安装1组YCJ3-35金属氧化物避雷器。每回10kV母线上安装1组Y5C3-12.7/45型金属氧化物避雷器。接地网采用角钢(∠5×50×2500)和扁钢(-4×40)焊接成4×4的方格状接地网，接地电阻小于4Ω。每基避雷针为单独的一个接地网，接地电阻在10Ω以下，室内控制操作台单独一个接地网，接地电阻在4Ω以下。4.9继电保护主变35kV侧由新型熔断器作主保护，10kV侧设有瓦斯保护及温度升高和冷却系统故障信号，作用于信号。10kV馈线保护采用自动重合器，并与馈线的分段器配合使用，在控制台上动作于信号。测量部分采用通用的元器件及传统的电能表、电流表、功率表等组成计量和指示装置。32 控制、保护、信号、测量都集中安装在同一装置台上。整台装置小而简单，布线清晰，工艺合理。4.10所用电和照明所用变压器选用S9-50/35直配变压器，T接在35kV进线侧，作为全所控制、保护及变电所检修调试电源。全所还设有工作照明和事故照明，当全所停电时，事故照明回路自动切换至直流系统供电。4.11调度自动化变电所隶属于县公司调度所调度管理，应向县调度发送遥测、遥信、遥控等信息；PTV系统为集控式结构，集中放在控制室内。4.12土建设施规划与施工值班室两间，50～60m2，要有一个通往高压区的门，以便于巡视设备运行情况，巡视要设有巡视小道。土建施工应承包给有资质的建筑企业，施工时要派一名专业技术人员作监理，按照设计要求，对施工全过程进行监控。4.13设备安装与调试设备安装由施工组组织相关人员按照有关规范规定、技术标准进行施工，安装人员要具有较高的专业技术水平。设备调试由调试投运组组织有关人员对新投设备做好各项试验工作，包括设备的交接试验、定值整定及传动试验等。4.14验收投运施工结束后，经施工组自查，局验收领导组组织初验合格，具备投运条件，报请上级有关部门验收合格后投入运行。32 第5章关于建设农村小型化变电所的一些意见目前正值农村电网改造之机，如何在节约投资、确保功能的前提下，高质量、高标准地建设好农村变电所，设计工作尤显重要。下面就农村小型化变电所的建设与特点谈一下体会，供大家参考。5.1主接线的确定结合这些变电所在电网中的位置及负荷性质，我选择了不同的接线方式及运行模式。为简化接线，35kV侧采用单母线不分段接线方式，具体应考虑以下两个方面：（1）对于终端所或潮流方向一定时，电源进线侧可不设断路器，只在出线侧设断路器，所用变压器接于进线隔离开关外侧：这类变电所一般进出线2回。如无计量要求，为简化保护方案，可不设35kV电压互感器。（2）若为中间联络所或潮流方向有变化时，为保证运行灵活性和保护动作的选择性，在各出线上均应设置断路器，并加装功率方向元件，使保护指向线路侧，这就要求母线设置电压互感器，同时满足计量、测量及经缘监察的需要。该组TV可与金属氧化物避雷器共用一组隔离开关接于母线。所用变压器接于主进线隔离开关外侧，必要时，可在10kV侧引入备用电源，并能自动投切，以保证检修电源。10kV侧采用单母线不分段接线方式，馈线6回以上时，可设简易分段。10kV电容补偿遵循无功就地平衡的原则，容量一般按主变压器容量的10%～15%来选择，以补偿主变压器消耗的无功。具体设计时应根据本所在该区域电网中的位置及负荷情况而定，若距离主电源点较近且负荷较轻，电压质量容易得到保证，则一期工程可暂不上电容器或取下限值配置，并应通过潮流计算校核补偿前后各有母线电压。32 5.2主要电气设备选择主变压器。选择“9”型以上节能型变压器。在远离电源点的地区，若负荷波动较大，电压质量难以保证，应选择有载调压变压器。5.2.1开关设备35kV侧：可选择SF6断路器或户外真空断路器。SF6断路器采用气体绝缘性能优良，具有开断容量大、性能可靠、不检修周期长、无火灾隐患等优点。近年来户外真空断路器在解决了灭弧室外绝缘的问题后，技术上走向成熟，价位逐步降低。真空断路器除具有SF6断路器的优点外，还有合闸能量小，分合闸速度快、使用寿命长、机构可靠性高、维护量极少等诸多优势，特别适于重合闸及频繁操作。早期的断路器在开断小电感性负荷时易引发截流过电压。目前已研制出新型触头材料，能有效地抑制截流及重燃过电压。需要注意的是，SF6断路器的TA安装在套管法兰处，精度一般很难达到计量要求，如有计费要求，需另附TA；而真空断路器TA则安装在机构箱内，该型TA专为户外真空断路器设计，具有高精度(可达0.2级)、多次级(4个二次绕组)、容量大等特点，能满足计量和保护需要。在终端所对于容量较小的变压器，可用PRWG2-35新型快速熔断器作为主保护。该熔断器具有较为准确与稳定的安秒特性曲线，可配置T型(慢速)、K型(快速)熔丝，灭弧性能与机械性能稳定可靠，但必须合理选择，才能够做到与上下级保护的配合。以我区人和35kV所为例，该所电源2回，分别来自漯河、西平110kV所，进线均不设断路器，主变压器2台，容量均为315kVA，采用100A熔断器保护。西平110kV所侧35kV断路器限时速断定值1kA/0.5s，过流定值200A/1.4s，经查熔断器安秒特性曲线知，原熔断器在主变压器过流200～500A32 时，动作时间均大于1.4s，导致电源侧断路器先于熔断器动作，从而失去选择性。如按主变压器额定电流的1.3倍改用65A“K”型熔断器，则可最大限度地实现与上级保护的配合，满足速断和过流保护动作的可靠性、选择性要求。10kV侧：可选用户外SF6断路器、真空断路器及真空自动重合器或ＳＦ6重合器作为开断设备。重合器是用于配电系统的智能化断路器，它可自动检测过电流按预选确定的分断一重合操作顺序和时间间隔开断路短电流，并自动重合恢复；若遇永久性故障，则重合器完成操作顺序后，闭锁于分断位置，把故障区分开。分段器作为10kV配电系统中自动隔离故障区段的开关设备，能记忆故障电流次数，并在达到额定的记忆次数(1～3次)时，在无电流的情况下自动分闸，使后备保护能成功地重合。重合器和分段器配合使用，可大大提高供电可靠性。目前农村用电负荷普遍较小，对可靠性要求不太高，并且农电资金相对紧张，重合器和分段器的价位又偏高，因此我们一般选择SF6断路器或真空断路器，并配置三相一次(或三相三次)重合闸作为10kV开关设备，同样具有消除瞬间短路故障，迅速恢复供电的功能，并大大节约设备投资。目前35kV变电所配置成套集控设备，通过整定线路三次重合闸时间便可完成上述各次重合闸功能。几座小型化变电所的运行情况表明，早期的SF6断路器虽具有诸多优点，但SF6气体的管理受技术力量、管理范围及人员素质条件的制约，运行中出现问题时很难及时处理，尤其是气体泄漏，几乎无一例外地返还给厂家修理，影响到停电时间长，从而限制了在该电压等级中的广泛使用。真空断路器经过不断的改进，技术上得到进一步完善，在解决真空泡外绝缘问题上，先后出现过以空气、SF6气体、变压器油为绝缘介质的产品，某些厂家新近推出的以硅橡胶为绝缘外套的真空断路器；体积较小，内附TA，大部分可满足计量和保护需要，建议在农网中广泛使用。32 5.2.2补偿设备根据安装及运行经验，我们推荐使用户外半封闭式电容器，它具有安装简便、维护方便、容量可调、安全系统高等特点。相比之下，密集式电容器存在含油量大，容量不可调等不利因素，不适合农村变电所分期建设及少油化的需要；而户外框架组装式安装较为麻烦，并且需做护网以保证安全。据了解，我区出山所、宋集所原采用这种方式，曾出现过老鼠钻过护网造成短路跳闸及暴风雨掀翻棚盖的事故，现已全部改为半封闭式电容器。5.3布置形式归纳起来，变电所布置模式主要分为高型和半高型两种：高型布置以棠村所和官庄所为模式，此类变电所35kV进出线2回，方向与10kV出线方向垂直。35kV母线和10kV母线重叠布置，配电装置位于同一构架，主变压器布置在组合构架侧，主运输道路延伸至两台主变压器之间。这种布置方式结构紧凑，最大限度地节约占地面积，通常情况下，变电所(含控制室)面积不超过0.1hm2。缺点是有些35kV设备如隔离开关、避雷器离地较高，检修试验不便。另一种布置形式以任店所和双河所为例，35kV进出线方向与10kV相反，35kV配电装置采用半高型布置，断路器位于母线下方；10kV组合构架宽度4.0m，隔离开关安装于断路器上方；主变压器位于35kV/10kV配电装置中间，临近运输主干道。这种布置方式占地约0.14～0.16hm2。比较而言，设备的巡视、维护较方便，并且于扩建。5.4控制方式及继电保护装置5.4.1二次设备选型可选用成套集成电路控制保护装置或综合自动化装置。32 早期的小型化变电所采用成套集控设备，控制屏(台)为集保护、控制、信号、测量、计量、交直流为一体的多功能装置。对于规格较小的变电所只需5面屏，即保护控制屏2面；电能表屏、交直流和远动屏各1面；而采用集控台方案，集控台只完成控制、信号、测量功能，还配置其他3面屏。从变电所运行及检修情况来看，屏式方案结构简单，易于安装维护，而且占地面积小，造价较低。如袁寨35kV变电所采用成套集控屏，运行情况良好，保护动作可靠，操作方便，用户反映很好。根据《省地方电业技术改造与技术进步的若干政策规定》，我在新建小型化变电所中积极推荐采用综合自动化装置。它具有体积小、功能全、保护整定级差小、动作迅速、准确可靠等诸多优点，易于实现调度自动化及无人值班变电所的功能。近年来综合自动化装置已在我区几座110kV变电所使用，性能可靠、运行良好。但因目前价格偏高，只有双河35kV变电所(在建)采用这种装置。5.4.2保护配置方案（1）主变压器一般装设：瓦斯、纵联差动、过流、过负荷保护；对于小容量变压器，高压侧采用熔断器保护以简化保护接线。（2）35kV、10kV出线装设电流速断、过流保护、三相一次重合闸(或公用三相三次重合闸)保护。（3）10kV电容器装设过流、过压、欠压保护：容量较大的根据电容器组接线方式可选择电流不平衡保护或零序电压保护。除上述几项外，为适应调度自动化要求，进而实现无人值班所的发展方向，在今后的新建变电所中，应考虑设置RTU终端或远动接口。我相信随着新技术、新设备在农网中的广泛使用，必将带动电力系统的职工素质、管理水平和配网自动化程度的整体提高，进一步加快农村电气化建设步伐。32 第6章农村35kV无人值班变电所设计6.1设计指导思想农村32 人口密度小，供电线径长，电力负荷随季节变化大，用电负荷范围广，峰谷差大，这严重影响着县经济的发展。因此，35kV变电所的设计应正确处理好近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，尽量节约工程的总投资。6.2所址选择设计变电所时，其地址应尽量设计在负荷中心，避开剧烈震动地区，并考虑不受环境污染，所址标高以50～100年一遇高水位之上为宜，进出线走廊宽阔，交通运输方便，少占农田，合理利用土地。6.3电气一次部分6.3.1电气一次主接线（1）35kV进线一回、主变两台，单台容量3150kVA，35kV母线采用单母线接线方式，这种接线方式适用范围广，对单电源来说，一路进线一路出线，保护简单，变压器投切方便。主变35kV侧采用负荷开关与高压熔断器相配合作为保护和控制。（2）10kV母线采用单母线分段接线方式，用刀闸进行简易分段，10kV出线8回。（3）所用电考虑到控制保护电源的可靠性与全所停电预试检修时用电，采用10kV和35kV所用变各一台，35kV所用变选用S9-50/35型，接于电源进线刀闸的外侧；10kV所用变选用S9-30/10型，接于10kV母线上。6.3.2平面布置采用半高型布置：（1）35kV设备：母线采用7m高架构，与进线架构等高，实现高度统一、合理。（2）10kV设备：均采用组合行架构，减少土建工程，布局合理划一。32 （3）主控室：内设综合自动化装置一套，主控室一侧设置监控休息室和工具间各一间，监控休息室内置本地监控机一台，供值守员对本所进行监控使用。（4）电容器为室外架构安装，用高压电缆连接。6.3.3设备选型（1）主变压器：根据宽城县农村负荷的特点和负荷预测，选用一台容量为3150kVA的变压器，预留2号主变位置。主变选用低损耗、节能型的有载调压变压器，型号为：SZ9型。（2）主变35kV侧设备：采用真空断路器。（3）10kV断路器：选用真空断路器。（4）隔离开关：35kV选用GW5-35GD/630型隔离开关，配CS-17型机构；10kV选用GW1-10型隔离开关，配CS型机构。（5）电压互感器：35kV电压互感器采用干式防谐振型；10kV电压互感器采用干式型。（6）电流互感器：选用干式型。（7）10kV电容器：采用密集型电容器。（8）避雷器：35kV、10kV选用金属氧化物避雷器。（9）悬式绝缘子：选用有机合成硅橡胶绝缘的悬式绝缘子。6.3.4无功补偿实行按配电线路分散补偿和变电所集中补偿相结合的原则，采用密集型电容器。6.3.5过压保护32 在变电所周围装设独立避雷针，为防止直击雷和雷电波的危害，在35kV和10kV出线均安装金属氧化物避雷器；变压器安装金属氧化物避雷器；10kV母线也用一组金属氧化物避雷器进行过压保护。6.3.6接地网变电所内必须安装闭合的接地网，并装设必需的均压带，接地网采用水平接地为主，辅以垂直的封闭复合式接地网。主接地网电阻R≤4Ω；避雷针设独立接地体，它于主接地网地中距离T≥5m，其接地电阻R≤10Ω。6.4电气二次部分6.4.1操作及信号电源断路器储能，使用所变220V交流电源；控制、保护使用所内直流电源；通信使用UPS电源。6.4.2继电保护及自动装置（1）主变保护：采用微机保护装置，实现重瓦斯、电流速断及过流保护、轻瓦斯、过负荷、温度保护。（2）10kV线路保护：采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。（3）10kV电容器保护：采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。（4）10kV母线装设小电流接地选线装置，发送有选择性的单相接地遥信。6.4.3控制与测量全所控制采用远动、变电所内手动及所内微机控制三种方式。测量采用远动测量和所内就地微机监测电能表计量方式，所有电气量均可实现就地监测和远动遥测，反映电流、有功功率、无功功率、变压器温度。32 6.4.4远动、通讯（1）通讯：通讯采用载波和程控市话两种方式，载波通讯优先使用。（2）远动装置：所内设远动分站一台，实现四遥功能。6.5微机防误闭锁装置采用微机防误闭锁装置，实现全所设备五防闭锁功能，防止误操作。32 第7章农村35kV变电所简化设计应用随着市场经济的发展，“两改一同价”的改革措施逐步深入，为了增加农电的竞争优势，在不减少工程功能的同时，应尽量降低工程造价。农村35kV变电所的简化设计则满足上述要求，它既避免了简陋的35kV变电所安全可靠性差的特点，又避免了常规户内35kV变电所投资大、继电保护复杂、运行费用高的特点。下面就安徽省舒城县平田35kV变电所的简化设计为例加以说明。7.1变电所简况平田35kV变电所设计主变容量8000kVA，10kV电源进线4回，负荷线两回，35kV出线一回，以35kV电压等级接入晓天652变电所(大网所)。全所户外设备占地面积572m2，为减少开挖依地形设计成两台阶，上、下台阶(相差1.8m)各设主变一台。所有户外电气设备布置均按“工业与民用35kV高压配电装置设计规范”进行校核，满足电气运行安全及检修要求。户内控制计量设备占地面积22.5m2。生产、生活用房均用原调度所住房，全所分两期工程建设，一期工程上主变一台。10kV出线5回，其预算投资76.22万元。电气主接线见附图。7.2简化后的电气主接线的主要特点根据农村小网电源、负荷等的实际情况，为缩小工程投资，简化主接线，变电所35kV、10kV母线均用单母线不分段方式。35kV单母线进线，设计有进线间隔，便于停电检修时，高压侧有明显的断开点，保证检修安全。32 两台主变并列运行，主变高压侧均采用RW6-60型高压熔断器作为主变的主保护。按规范要求，单台变压器容量超过800kVA均应投入主变的瓦斯保护；而目前常用的RW5-35系列高压熔断器尚未配操动机构，变压器无法用瓦斯保护，而RW6-60型高压溶断器则克服了这一缺点，它能投入主变的瓦斯保护。故以其替代常规变电所35kV侧的油断路器，作为主变压器保护比较合适。为使运行方式灵活，同时使10kV出线运行更安全，在主变低压侧及10kV出线回路上装设安全、可靠、性能良好的ZW1-10/630型主断路器。该断路器采用交流操作，手电两用，它能开断、关合10kV等级及以下农村电力网和小型电力系统的负荷电流、过载电流及短路电流，在合闸储能状态下，机构即处于重合闸状态，能实现“分—0.3s—合”一次重合闸操作。另外还具有不检修期长，运行维护费用少等特点。所有10kV出线均采用性能较好的Y5WS-12.7/50型金属氧化物避雷器。这种避雷器在系统电压下阻值很大，且无间隙，无灭弧问题，能耐受多重雷击或操作隔离开关时引起的连续性过电压，性能稳定。而常规的阀型避雷器，由于主要材料SIC电阻片的非线性差，不得不采用间隙隔离工作电压，这样使其存在灭弧等一些问题，导致结构复杂，同时保护特性的改善也受到很大限制。故变电所设计过程中10kV出线避雷器均采用金属氧化物型。主变低压侧电流互感器至隔离开关、10kV出线隔离开关至主断路器、10kV出线电流互感器至隔离开关之间采用LMY-63×6.3铝排替代导线。由于铝排具有一定的钢度，这样就避免了采用导线而带来的过多的绝缘子及铁附件，使变电所户外设备安装，更简单、明了、美观。且使运行减少故障接地，另外也可节省部分投资。7.3二次保护、测量32 主变35kV侧采用高压熔断器保护替代常规油断路器保护。因考虑到该变电所双电源，主变低压侧及10kV出线靠新一代ZW1-10/630型户外真空断路器，作为线路分合负荷、过载、短路电流，并依靠其过流脱扣器作为回路保护。10kV母线装有电压互感器，作为母线绝缘监察。全所设有接地网及两根避雷针作为变电所的防雷接地保护。选用TK-4/2型控制台一个，作为控制、测量用，置于室内。7.4采用简化设计适用范围及优点简化设计适宜农村小水电网建设，它与同等规模常规变电所比有以下优点；投资省。平田35kV变电所为全户外型，接线简单，设备均采用国产设备，性能稳定、可靠，二次设备仅设一控制台，其土建工程量小，主要是土地平整，变压器基础施工、架构安装，无房屋建筑。一期工程总投资为72.22万元，节省投资约在30万元左右。占地面积小。一回35kV出线，两台主变，6回10kV出线，其户外设备占地面积仅有572m2，它取消了常规35kV变电所10kV开关室、蓄电池室，大大缩小了带有复杂的继电保护的中控室面积，生产用房建筑面积显著缩小，户内设备仅占地22.5m2。其占地总面积节省50%左右。建设周期短。该工程土建部分工作量不大，安装工作量主要是户外一次设备，户内设备仅为一控制台和一配电箱。没有复杂的二次设备安装调试、施工组织，设计工期为75天，节约工期90天左右。运行费用低。主设备先进，所选ZW1型断路器开断能力强，机械寿命长，操作方便，检修期为每5年小检一次(主要检查机构部分运动部件的磨损情况，并注润滑油)。电气二次设备简单，故障率低，日常工作主要是控制、仪表数据记录，运行人员少，预测运行费用减少20%左右。32 第8章结论随着改革开放不断地深入，为进一步探讨我国农村变电所的建设原则、发展方向和模式，研制开发新型农电装备，原能源部农电司提出结合我国的实际情况，总结和借鉴国外经验，走自己的路，提出了建设农村变电所应遵循"小容量、密布点、短半径"的原则和"户外式、小型化、造价低、安全可靠、技术先进"的发展方向。建设方案有两种：第一方案(近期方案)为半户外式(控制保护在户内)，以SF6(或真空)断路器作为10kV出线总开关，控制和保护选用微机(或集成电路)综合集控装置；第二方案(远期方案)为全户外式，以SF6自动重合器作为10kV出线的保护和控制设备。35kV侧选用新型熔断器，10kV馈线上加装自动分段器和熔断器，主要出口处安装电压自动调整器，从而为实现"三遥"和无人值班打下良好基础。由于我国农村小型化变电所的建设起步较晚，建设模式没有定型，正处于研究探索阶段。随着电力系统的发展，电力技术的更新，新型的电力设备不断涌现，农村电网的建设显得尤其重要。我们将不断地探索新的模式，更加合理的运用投资，建设更多地适合农村发展的小型化变电所。今后，对35kV农用变电所可以采用无人值班的模式，由县调通过县调自动化系统监视各变电所的运行，遇有操作时，由地调下令给县调，县调委托农村变电班进行操作。这样，不但有利于解放生产力和进行可靠的管理，而且还可为农村今后的改革、发展打下坚实的基础。32 致谢本文从拟定题目到定稿，历时数月。在本论文完成之际，首先要向我的导师韩亚军老师致以诚挚的谢意。在论文的写作过程中，韩老师给了我许许多多的帮助和关怀。韩老师学识渊博、治学严谨，待人平易近人，在韩老师的悉心指导中，我不仅学到了扎实的专业知识，也在怎样处人处事等方面收益很多；同时他对工作的积极热情、认真负责、有条不紊、实事求是的态度，给我留下了深刻的印象，使我受益非浅。在此我谨向韩老师表示衷心的感谢和深深的敬意。另外，衷心感谢我的同窗同学们，在我毕业论文写作中，与他们的探讨交流使我受益颇多；同时，他们也给了我很多无私的帮助和支持，我在次深表谢意。最后，向我的亲爱的家人和亲爱的朋友表示深深的谢意，他们给予我的爱、理解、关心和支持是我不断前进的动力。学无止境。明天，将是我终身学习另一天的开始。32 参考文献[1]马荣方,宋绪鹏,周朝霖.500kV变电所35kV配电装置的设计优化[J].山东电力技术,2005,(2):39-41.[2]辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集:A集[C].北京:中国社会科学出版社,1994.[3]林幼晖.惠州/前湾天然气电厂220kV配电装置选型[J].电力建设,2002,23(6):18-22.[4]周保平,仲维东,王立舒.小型化35kV农村模式变电所的方案设计[J].塔里木农垦大学学报,2004,16(3):19,20.[5]李如琦.可供选用的配电站中型布置方案[J].广西电力工程,1997,(2):35-39.32'