35kv箱式变电站设计毕业设计论文(论文)

'专业技术资料分享本科毕业设计题目35KV箱式变电站设计英文题目Thedesignof35KVboxtypesubstation学生姓名学号专业电气工程及其自动化指导教师2013年11月本科毕业设计WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享题目35KV箱式变电站设计英文题目Thedesignof35KVboxtypesubstation学生签名：指导教师签名：2013年11月WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享本科毕业设计（论文）任务书学生姓名班级专业电气工程及其自动化导师姓名职称单位毕业设计（论文）题目35KV箱式变电站设计毕业设计（论文）主要内容和要求：主要内容：（1）35KV箱式变电站的总体结构设计（2）箱式变电站主接线设计于一次设备选型（3）二次系统设计（4）箱式变电站智能监控功能设计要求：（1）深入了解课题研究的内容，充分查阅有关设计书籍及手册，学习相关的理论知识。（2）研究工艺过程，画出控制流程图。（3）根据工艺做系统研究，设计控制系统。（4）箱式变电站的发展应用。（5）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。（6）二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。（7）35kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为35kV。（8）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。毕业设计（论文）主要参考资料：[1]黄绍平.成套电器技术[M].湖南工程学院讲义（内部资料），2002[2]费广标.35kV箱式变电站模式设计[M].中国电力出版社，2003[3]朱宝骅.一种新型箱式变电站-集成变配电站[J].电工技术杂志，2002.2[4]麦艳红.新型箱式变电站的应用与分析[J].广西水利水电，2001.1[5]熊作胜.关于35kv箱式变电站的技术改进[J].电气时代,2001.3[6]吕亚杰.箱变的结构及适用型分析[J].大同职业技术学院学报，2001.1[7]蔡心一，颜长斌.欧式、美式、国产式箱变的特性分析[J].江苏电器，2001.1[8]高颂九.预装式变电站小区布点及容量选择分析[J].变压器,2002.11[9]赵磊.对箱式变电站设计的建议[J].农村电气化,2002.4[10]刘涤尘.电气工程基础[M].武汉理工大学出版社,2002.1[11]输变电常用标准汇编[M].中国标准出版社,2001.3[12]电力系统一次接线[M].北京,电力工业出版社,1995[13]贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京,水利电力出版社,1994[14]刘健.配电自动化系统[M].北京,中国水利电力出版社,1998[15]苏文成.工厂供电[M].北京,机械工业出版社,1981WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享毕业设计（论文）应完成的主要工作：1．35kV箱式变站总体结构设计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毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1查阅资料9月15日-9月25日235kV箱式变电站总体结构设计9月25日-10月1日3主接线设计与一次设备选型10月1日-10月5日4二次系统设计10月5日-10月10日535kV箱式变电站综合自动化系统及微机监控系统设计10月10日-10月15日6撰写毕业设计论文10月15日-10月20日课题信息：课题性质：设计■论文课题来源：教学科研生产其它发出任务书日期：指导教师签名：年月日教研室意见：教研室主任签名：年月日学生签名：WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享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。关键词：箱式变电站；结构；一次系统；二次系统WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享ABSTRACTBox-typetransformersubstationcallsagainoutdooratransformersubstation,alsocalltodothesectionaltransformersubstation.Itisadevelopmenttowaitto70"sEuropeandAmericawesternprosperinthe60"sof20centuriesthenationreleaseakindofoutdoorthesetchangestogiveorgetanelectricshockofnewchangetogiveorgetanelectricshocktheequipments,becauseithavethecombinationvivid,easytoconveyance,move,installconvenience,startconstructionconstructiontheperiodisshortandcirculatetheexpenseslow,freefrompollution,donotneedmaintenanceetc.advantage,suffertheinternationalcommunityelectricpowertheworkervalues.Enterthemiddleof90"sof20centuries.Thedomesticstartsappearingthesimplebox-typetransformersubstation,andgotthequickdevelopment.Keywords：box-typetransformersubstation；construction；firstsystem；secondsystemWORD资料下载可编辑 专业技术资料分享目录1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21.3箱式变电站的技术要求与设计规范41.3.4箱体要求7235kV箱式变电站总体结构设计92.1.箱式变电站对主接线的基本要求92.2.主接线的选择92.3.高压接线方式102.4.箱式变电站箱体的确定112.4.1箱体结构的确定112.4.2合理配置112.5.箱式变电站总体布置11335kV箱式变电站设备选型133.1设备选型133.1.1箱式变电站设备选型应注意的方面133.1.2设备选型的基本原理133.1.3高低压电器设备选择的要求173.1.4断路器的选型183.1.5熔断器的选型193.1.6互感器的选型203.1.7隔离开关的选型203.1.8开关柜的选型21435kV箱式变电站一次系统及二次系统设计224.1主电路设计224.1.1一次系统设计原则224.1.2一次系统设计224.2电气二次系统设计224.2.1二次系统定义及分类224.2.3二次系统设计235箱式变电站综合保护245.1变电站综合自动化技术介绍245.1.1变电站综合自动化概述245.1.2变电站综合自动化的优越性255.1.3变电站综合自动化的基本功能255.2变电站综合自动化系统的发展及结构形式265.2.1变电站综自系统发展的基本趋势265.2.2变电站综合自动化系统结构形式275.3TDI-3000型变配电所微机保护及综合自动化系统28WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享5.3.1TDI-3000系统构成285.3.2TDI-3000系统主要功能285.3.3瞬时电流速断保护的工作原理315.3.5瞬时电流速断保护的整定计算32结束语36致谢37参考文献38附录A35KV箱变自动化设计方案39附录B电气主接线图40WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享1绪论1.1供配电技术的发展随着经济建设发展，中国当前城市建设发展迅速，其规模之大，范围之广，均是空前的，而无论是工业、农业、服务业或是家庭用户，都离不开电能，没有电能很多事情都不能进行，所以供配电技术给予是由其他形式能源转换而来的，又可以转换成其他形式的能源而利用，这就是自然规律中的能源双向流动性；电能的输送既简单又经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程中的自动化。因此，电能在现代工厂生产及整个国民经济生活中应用极为广泛了我们很好怎么去认识电网中的知识，掌握一些电能的安全性和可靠性。与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，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，在特定自主软件配合下，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恢复送电。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的油箱内。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享其中（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。这种变型的理论根据是：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。由于采用普通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、高速公路、地铁等。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。变压器一般采用S9或干式的等。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。为了可靠实现五防要求，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，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。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：（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－40℃～＋40℃的恶劣环境下正常运行。箱体内一次设备采用单元真空开关柜、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）自动化程度高WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享全站智能化设计，保护系统采用变电所微机综合自动化装置，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，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制，满足无人值班的要求。（3）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5～8天的时间，大大缩短了建设工期。（4）组合方式灵活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，我们可以全部采用箱式，即35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电所；也可以采用35kV设备室外安装，10kV设备及控保系统箱内安装，这种组合方式，特别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10kV开关箱即可达到无人值守的要求。（5）投资省、见效快箱式变电站(35kV设备户外布置，10kV设备箱内安装)较同规模综自变电站(35kV设备户外布置，10kV设备布置于户内高压开关室及中控室)减少投资40％～50％。1.2.4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10kV电网系中性不接地系统，因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，结合中国用户需要改进而成，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1.1。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享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，市场前景广阔。表1.1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。1.3箱式变电站的技术要求与设计规范根据国家标准《高压/低压预装式变电站》（GB/T12467-1998），箱式变电站的技术要求与设计规范如下。1.3.1额定值（1）额定电压：对高压开关设备和控制设备，按GB/T11022。对低压开关设备和控制开关设备，按GB/T14048.1和GB7251.1。（2）额定绝缘水平：对高压开关设备和控制设备，按GB/T11022；对低压开关设备和控制设备，按GB/T14048.1和GB7251.1。低压开关设备和控制设备的最低额定冲击耐受电压至少应为GB/T16935.1—1997的表1中IV类过电压的给定值。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享（3）额定频率和相数：按GB/T11022、GB/T14048.1和GB7251.1。（4）额定电流和温升：额定电流按GB/T11022和GB7251.1。高压开关设备和控制开关设备的温升按GB/T11022，低压开关设备和控制设备的温升，按GB7251.1。（5）额定短时耐受电流：对于高压开关设备和控制开关设备，按GB/T11022；对低压开关设备和控制开关设备，按GB7251.1；对变压器按IEC76-5和GB6450。（6）额定短路持续时间：对高压开关设备和控制设备，按GB/T11022；对低压开关设备和控制设备，按GB7251.1。（7）操动机构和辅助回路的额定电源电压：对高压开关设备和控制开关设备，按GB/T11022；对低压开关设备的控制设备，按GB7251.1。（8）操动机构和辅助回路的额定电源频率：对高压开关设备和控制设备，按GB/T11022；对低压开关设备的控制设备，按GB7251.1。（9）预装式变电站的额定最大容量：预装式变电站的额定最大容量是设计变电站时指定的变压器的最大额定值。1.3.2设计和结构预装式变电站应设计成能够安全进行正常使用、检查和维护。（1）接地：除按GB/T11022，还应符合以下规定。应提供一条连接预装式变电站的每个元件的接地导体。接地导体的电流密度，如用铜导体，当额定短路持续时间为1s时不应超过200A/mm2，当额定短路持续时间为3s时不应超过125A/mm2；但其截面积不应小于30mm2。它的端部应有合适的接线端子，以便和装置的接地系统连接。（2）辅助设备：对于预装式变电站内的低压装置（例如照明、辅助电源等），适用时，按GB/T14821.1或GB7251.1防护等级：防止人员触及危险部件、并防止外来物体进入和水分浸入设备的保护是必需的。（3）主接线设计与一次设备选型预装式变电站外壳的防护等级应不低于GB4208—1993中的IP23D更高的防护等级可以按GB4208予以规定。（4）操作通道：预装式变电站内部的操作通道的宽度应适应于进行任何操作和维护。该通道的宽度应为800mm或更大些。预装式变电站内部的快关设备和控制设备的门应朝出口方向关闭，或者是转动的，这样不致减少通道的宽度。门在任一开启位置或开关设备和控制设备突出的机械传动装置不应将通道的宽度减少到500mm。（5）预装式变电站的选用导则WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享对于给定的运行方式，选用预装式变电站时，要按正常负荷条件和故障情况的要求来选择各元件的额定值。外壳级别的选择取决于周围温度和变压器的负荷系数。对某一额定外壳等级，变压器的负荷系数取决于变电站安装处的周围温度。对变动的负荷，可按GB/T17211，采用一个修正系数。可以用本标准的附录D来确定外壳级别和变压器的负荷系数。（6）主变压器与箱体之间应满足最小防火净距《35～110kV变电站设计规范》中规定，耐火等级为二级的建筑物与变压器(油浸)之间最小防火净距为10m。其面对变压器、可燃介质电容器等电器设备的外墙(符合防火墙要求)，在设备总高加3m及两侧各3m的范围内不设门窗不开孔洞时，则该墙与设备之间的防火净距可不受限制；如在上述范围内虽不开一般门窗，但设有防火门时，则该墙与设备之间的防火净距应等于或大于5m。配电装置的最低耐火等级为二级，箱式配电站箱体内部一次系统采用单元真空开关柜结构，每个单元均采用特制铝型材装饰的大门结构，每个间隔后部均设有双层防护板，即可打开的外门，我们在设计工作中，主变与箱体之间最小防火净距建议采用10m，以确保变电所安全运行。（7）10kV电缆出线应穿钢管敷设为求美观，变电所内10kV箱式配电站箱体四围一般均设计为水泥路面，10kV线路终端杆一般在变电所围墙外10m处。如果将电缆直埋，引至线路终端杆，将给检修带来很大不便。因此10kV电缆出线应穿钢管敷设，以方便用户维护检修。如10kV线路终端杆距离变电所较远，则箱体至变电所围墙段的10kV电缆出线必须穿钢管敷设。在电缆出线末端的线路终端杆上装设新型过电压保护器，以防止过电压。（8）操作通道预装式变电站内部的操作通道的宽度应适于进行任何操作和维护。该通道的宽度应为800mm或更大些。预装式变电站内部的开关设备和控制设备的门应朝出口方向，或者是转动的，这样不致减小通道的宽度。门在任一开启位置或开关设备突出的机械传动装置不应将通道的宽度减小到500mm。1.3.3使用条件（1）正常使用条件①外壳：预装式变电站应设计成能在按GB/T11022规定的正常户外使用条件下使用。②高压开关设备和控制设备：在外壳内部按GB7251.1规定的正常户外使用条件。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享③变压器：外壳内的变压器在额定电流下，其温升比无外壳条件下的要求高，会超过GB1094.2或GB6450规定的温度极限。变压器的使用条件应按安装地点外部的使用条件和外壳级别来确定。变压器的制造厂或用户能够据此计算降低变压器的使用容量。（2）特殊使用条件高压开关设备和低压开关设备和控制设备在海拔超过1000m的地区按GB/T11022的规定。低压开关设备和控制设备在海拔超过2000m的地区按GB/T7251.1的规定。变压器在海拔超过1000m的地区，按GB1094.2或GB6450的规定[11]。1.3.4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）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。1.3.5箱式变电站内部电器设备箱式变电站高压配电装置接线应尽量简单，既有终端变电站接线，也应有适应环网供电的接线。高压配电装置宜采用符合开关加熔断器组合结构，油浸式变压器容量在800kVA及以上时，应采用能切断电源的装置与变压器瓦斯保护相配合。高压配电装置应具有防止误拉、合开关设备，带负荷拉、合刀闸，带电挂地线，带地线合闸和工作人员误入带电间隔的五防措施。负荷开关和熔断器之间也应有可靠的连锁。箱体门内侧应附有主回路线路图、控制线路图、操作程序及注意事项。母线宜采用绝缘导线（或绝缘母线）。高压进出线应考虑电缆的安装位置和便于进行试验。变压器应采用损耗低、体积小、适合箱体内安装的结构。根据不同的用户要求，可以采用油浸式、干式或气体绝缘式、无载调压式或有载调压式。变压器如有油枕，其油标应便于WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享监视。变压器的铭牌应面向箱门一侧。容量315kVA及以上变压器，宜装设电接点温度计，以监测变压器上层油温（或气体温度）和启动通风冷却装置。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享235kV箱式变电站总体结构设计2.1.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围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。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。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2.2.主接线的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，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。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，所以不能带负荷操作。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。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享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。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，只停该回路；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。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灵活性有一定要求时采用双母线接线。综上可知，单母线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35kV母线选用单母线接线方式，10kV采用单母线分段接线。2.3.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。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：如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，即二个环缆进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在中压/低压变器发生内部故障时起保护作用；ＱＬＣ对溶断器和变压器还起隔离和接地作用。2.4.箱式变电站箱体的确定WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享2.4.1箱体结构的确定箱式变电站按结构主要有美式箱变和欧式箱变。欧式箱变造价低而美式箱变体积小，约为同容量欧式箱变的1/3~1/5。常规土建变电站占地面积最大，欧式箱变次之，美式箱变常规土建变电站建造周期最长，欧式箱变次之。综合考虑一般35kV箱式变电站的箱体选择欧式箱变。2.4.2合理配置根据实际情况可以采用不同的箱变配置方案，一般将主变压器和电容器等充油设备，放置在箱体外，设置两个箱体，一个35kV箱体，一个10kV箱体，其中一个箱体预留保护装置的位置。考虑节省资金，也可以将35kV断路器等设备放于户外，只设置10kV箱体。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。维护走廊是箱变正常运行和检修中的重要环节，箱变的一个缺陷就是空间狭小，厂家从成本和设备紧凑性考虑，维护走廊一般都尽量压缩。在选型时应该将维护走廊作为一项指标来考虑，不然会给将来的运行和维护，造成很大麻烦。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。2.5.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5部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室、监控室（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、包括主开关柜等。（4）变压器室：配备2500kVA油浸式变压器。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享（4）监控室：装备计量柜、后台监控柜、通信柜等。335kV箱式变电站设备选型3.1设备选型WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享3.1.1箱式变电站设备选型应注意的方面电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、经济合理的运行。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样，具体选择的方法也不同，但对他们的基本要求都是相同的。电气设备的选择的一般要求是：（1）满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。（2）适应环境条件。阴干当地的环境条件进行校验。（3）先进合理。应力求技术先进和经济合理。（4）整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。（5）适应发展。应适当考虑发展，留有一定的裕量。（6）电气设备能安全、可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，斌干短路条件校验其动稳定和热稳定。3.1.2设备选型的基本原理1．额定电压电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压。电器可以长期在其额定电压的110%-115%下安全运行，这一电压成为最高允许工作电压。当在220KV及以下时其为1.05，当为330-500KV是，其为1.1。另外，电气设备还有一个最高工作电压，即允许长期运行的最高电压，一般不得超过其额定电压的10%-15%。在选择时，电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压，即式中，－电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV）；－电网额定工作电压（KV）。110KV以下电压等级的电气设备绝缘裕度较大。因此，在非高海拔地区，按所在电网的额定电压选择电气设备的额定电压即可满足要求。2．额定电流WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享满足此条件的目的在于使电气设备的储蓄温度不超过长期发热的最高允许温度值。在额定周围环境条件下，导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工作电流，即式中，－电气设备铭牌上所标示的额定电流（A）－回路中的最大工作电流（A）在决定时，应以变压器和线路的负荷作为出发点，同时考虑这些设备的长期工作状态。在确定变压器回路的最大长期工作电流时，应考虑到变压器过负荷运行的可能性；母线分段电抗器的最大长期工作电流应为保证该母线负荷所需的电流；出线回路的最大长期工作电流处考虑线路正常过负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。表2.2各支路最大持续电流回路名称最大长期工作电流变压器回路1.3~2倍的变压器额定电流出线回路1.05倍的最大负荷电流续表母联回路母线上最大一台变压器的分段回路变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷汇流回路按实际潮流分布计算3.环境条件选择电气设备时，还应考虑其安装地点的环境条件，当气温、风速、污秽、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超过一般电气的基本使用条件时，应采取相应的措施。（1）空气温度。标准的电气周围空气温度为40℃。若安装地点日最高温度高于40℃，但不超过60℃，则因散热条件较差，最大连续工作电流应适当减少，则设备的额定电流应按下式修正：WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享式中，Ial—电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流（A）Kt—温度修正系数al—电气设备的长期发热最高允许温度（℃）—实际的周围环境温度，取所在地方最热月平均最高温度（℃）—电气设备的额定环境温度（℃）设备的额定环境温度一般取40℃，如周围环境温度高于40℃，但小于或等于60℃时，其允许电流一般可按每增加1℃，其额定电流减少1.8%进行修正；当环境温度低于40℃，每降低1℃，额定电流可增加0.5%，但其最大负荷不得超过其额定电流的20%。裸导体的额定环境温度一般取25℃，如安装地点的环境温度在-5℃~50℃范围内变化时，其允许通过的电流可按上市进行修正。（2）海拔高度。在电气设备使用条件中，制造厂规定的基准海拔高度为1000没。当海拔升高时，空气密度降低，散热条件变坏，是高压电器在运行中温升增加，但应空气温德随海拔高度升高而递减，其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响，因而高压电在高海拔地区（不超过4000米）使用时，其额定电流可以保持不变。当海拔高度超过规定值时，由于大气压力空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，显然对内绝缘影响较小，但对外绝缘影响较大。在海拔高度为1000~3500米的范围内，海拔高度每升高100米，电器最高工作电压要下降1%，以此修正电器最高工作电压值。4短路条件进行校电气设备按短路故障情况进行校验，就是要按最大可能的短路故障（通常为三相短路故障）时的动、热稳定度进行校验。但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体（如电压互感器等），以及架空线路，一般不必考虑动稳定度、热稳定度的校验，对电缆，也不必进行动稳定度的校验。在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样，但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠的运行，各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。1、热稳定校验校验电气设备的热稳定性，就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下，其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件，则选出的电气设备符合热稳定的要求。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享作热稳定校验时，已通过电气设备的三项短路电流为依据，工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求，即：式中，——三相短路电流周期分量的稳定值（KA）；——等值时间（亦称假想时间s），可由图4-1查得；——制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流（KA）；t为与Ith相对应的时间（s）。短路计算时间。校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top和断路器全开断时间toc之和，即式中，——保护动作时间，主要有主保护动作时间和后备保护动作时间，当为主保护动作时间时一般取0.05s；当为后备保护时间时一般取2.5s；——断路器全开断时间（包括固有分闸时间和燃弧时间）。如果缺乏断路器分闸时间数据，对快速及中速动作的断路器，取toc=0.1-0.5s,对低速动作的断路器，取toc=0.2s。校验导体和110KV以下电缆的短路热稳定性时，所用的计算时间，一般采用主保护的动作时间加上相应地断路器的全分闸时间.如主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的动作时间，并采用相应处的短路电流值。校验电器和110KV以上冲油电缆的短路电流计算时间，一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间。2、动稳定校验当电气设备中有短路电流通过时，将产生很大的电动力，可能对电气设备产生严重的破坏作用。因此，各制造厂所生产的电器，都用最大允许的电流的幅值imax或最大有效值Imax表示其电动力稳定的程度，它表明电器通过上述电流时，不至因电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为ish≤imax或Ish≤Imax式中ish及Ish——三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外，尚应根据工程的自然环境、位置（气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等）、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。3.1.3高低压电器设备选择的要求（1）高压一次设备的选型高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应安全可靠的运行，运行维护方便，投资经济合理。高压电器的选择和校验可按表3.1所列各项条件进行。现仅对选择的特殊条件或简要步骤予以介绍。表3.1高压电器选择与校验条件项目设备额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定高压断路器UN，et≥UNIN，et≥ImaxIbr≥I∞iet≥ishI2t≥I2∞tima隔离开关—负荷开关Ibr≥I∞高压熔断器Ibr≥I∞或Ish（2）低压一次设备选型低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须考虑安装地点并满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求；同时设备工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。低压一次设备的选择校验项目如表表3.2低压一次设备的选择校验项目设备名称电压（V）电流（A）断流能力（kA）短流电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器√√√——低压刀开关√√√√√WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享低压负荷开关√√√√√低压断路器√√√√√3.1.4断路器的选型（1）35kv侧断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流：额定电压选择：额定电流的选择：开断电流选择：(点短路电流)选用ZN12-35型断路器，其技术参数如下表所示：表3.3ZN12-35型断路器的技术参数断路器型号额定电压KV额定电流A最高工作电压KV额定断流容量KA极限通过电流KA热稳定电流KA固有分闸时间S峰值4SZN12-3535300040.56.6176.60.06热稳定效验：电弧持续时间取0.04s，热稳定时间为：因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S，WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享所以，满足热稳定效验。动稳定效验：满足动稳定效验，因此所选断路器合适。3.1.5熔断器的选型熔断器额定电流的选择，除了根据环境条件确定采用户内或户外、根据用于保护电力线路和电气设备还是保护互感器确定采用RN1（及其改进型RN3、RN5、RN6）或RN2等项目外，还包括熔管的额定电流和熔体的额定电流选择。（1）熔管额定电流为了保证熔断器壳不致过热毁坏，要求熔断器熔管的额定电流IN，f1不小于熔体的额定电流IN，f2即：IN，f1≥IN，f2（3.6）（2）熔体的额定电流IN，f2=kImax（3.7）式中Imax—熔断器所在电路最大工作电流；k—可靠系数。为防止熔体误动作而考虑留有一定裕度。对于变压器回路k的取值，在不计电动机自起动时k=1.1~1.3，记入自起动时k=1.5~2.0；对于电力电容器回路，一台电容器时k=1.5~2.0，一组电容器时k=1.3~1.8。（3）熔断器开断电流校验Ibr≥I∞（或Ish）（3.8）对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ish进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流过最大值之前已截断，故不计非周期分量的影响，而取I∞（Ik）进行校验。高压熔断器选用RW5-35/50如表表3.4高压熔断器技术参数WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享型号额定电压额定电流溶丝额定电流额定开断电流断路容量上限下限RW5-35/503550A40A6.3kA200MVA15MVA3.1.6互感器的选型电流互感器1、选择：根据电网额定电压等其他条件，查《常用设备手册》选择35kv:LCZ--35当电流互感器用于测量时，其一次侧额定电流应尽量选择比回路中工作电流大1/3左右，以保证测量仪表最佳工作，并在过负荷时使仪表有适当的指示。电流互感器（CT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是：将一次回路的大电流变为二次回路的小电流（5A或1A），使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装；使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。电压互感器根据电网额定电压、一次电压、二次电压等条件，查《常用设备手册》，选择电压互感器型号如下：JDJJ—35电压互感器（PT）是一次系统和二次系统间联络元件，用以分别向测量仪表、继电器线圈供电，正确反映电气设备正常运行和故障情况。作用是：将一次回路的高电压变为二次回路的低电压，使测量仪表和保护装置标准化，小型化，并使其结构巧，价格便宜和便于屏内安装：使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身的安全。3.1.7隔离开关的选型额定电压选择：WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享额定电流的选择：极限通过电流选择：(点短路电流)选用型，具体参数如下表表3.5型隔离开关的技术参数隔离开关型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值4S35200010031.5热稳定效验：动稳定效验：满足动稳定和热稳定要求，因此所选隔离开关合适。3.1.8开关柜的选型制造厂生产各种不同电路的开关柜、配电屏或标准元件，品种很多。设计时可按照主接线选择相应电路的柜、屏或元件，组成一套配电装置。高压开关柜和低压配电屏的选择，应满足变配电所一次电路图的各要求并经几个方案的技术经济比较后，优选出柜、屏的型式及其一次线路方案编号，同时确定其中所有一、二次设备的型号和规格。向开关电器厂订购高压开关柜时应向厂家提供一、二次电路的图纸及有关技术资料。435kV箱式变电站一次系统及二次系统设计WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享4.1主电路设计4.1.1一次系统设计原则概括地说，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、占地面积少、电能损耗小等几个方面综合考虑。4.1.2一次系统设计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。4.2电气二次系统设计4.2.1二次系统定义及分类箱式变电站的设备通常可分为一次设备和二次设备两大类。主接线所连接的都是一次设备，而二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继电保护设备、自动装置和运动装置等。根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备相互连接关系的电路，称为二次接线或二次回路。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享按二次接线电源性质分，有交直流回路，按二次接线的用途来分，有操作电源回路、测量表计回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等。4.2.3二次系统设计全站智能化设计，保护系统采用变电站微机自动化保护装置，该系统做为分层、分布式多CPU的综合自动化系统，包括了变电站所需的各种继电保护如变压器保护、35kV/10kV线路保护、电容器保护等，具有变电站的测量、实时数据采集、运行工况监视、控制操作、自动控制与调节及全部远动功能。系统采用分布式控制系统，配置、扩展、组态灵活、控制管理集中、功能分散，数据处理实时性强，传输安全可靠，操作灵活方便。对于变电站的整个保护系统主要采用以下几个装置，它们都具有以下特点：(1)装置有抗系统谐波的能力；(2)装置有自检功能，自检出错报警及闭锁保护；(3)装置出口及动作回路可设投切压板；(4)装置保护动作出口与监控动作出口各自独立；(5)装置集测量、计量、保护、控制功能于一体。5箱式变电站综合保护WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享5.1变电站综合自动化技术介绍5.1.1变电站综合自动化概述变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线，是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。国外变电站综合自动化公司主要有：德国：西门子、ABB、AEG美国：GE、西屋瑞士：BBC法国：阿尔斯通日本：三菱电气、关西1975年，日本关西、三菱公司开始研究，1979年12月SDCS-1在那须其竹克里变电站投运。1985年德国西门子公司的LSA678在德国汉诺威投运。国内主要有：北京四方：CSC2000南京南瑞集团：BSJ-2200南瑞继保：RCS-9000国电南自：PS6000许继集团：CBZ-8000烟台东方电子：DF3000上海惠安：PowerComm2000北京德威特：DVPS-600WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享1987年由清华大学电机工程系研制的我国第一套变电站综合自动化系统在山东威海的望岛变电站（35KV城市变）投运。90年代我国的变电站综合自动化蓬勃发展。目前技术已比较成熟。5.1.2变电站综合自动化的优越性（1）提高变电站的安全、可靠运行水平。（2）提高供电质量，提高电压合格率。（3）提高电力系统运行、管理水平。（4）缩小占地面积，减少总投资。（5）减少维护工作量，减少值班人员劳动量5.1.3变电站综合自动化的基本功能1监视和控制功能（1）数据采集（模拟量、状态量、脉冲量采集。在厂站端的遥测信息按重要程度分别在3--20s内在调度中心实现更新）。（2）事件顺序记录（SOE，断路器及保护动作顺序记录）。（3）故障记录（35KV以下配电）、故障录波和测距（110KV以上输电）。（4）操作控制（操作防误、操作权限控制。五防：①防带负荷拉、合隔离开关；②防误入电间隔；③防误分、合断路器；④防带电挂接地线；⑤防带地线合隔离开关）。（5）安全监视（测量越限告警、越限记录，装置异常监视）。（6）人机联系（显示数据及画面、输入数据、人控操作、诊断与维护）。（7）打印功能。（8）数据处理与记录。（9）谐波分析与监视。2微机保护功能微机保护功能是变电站综合自动化系统最基本、最重要的功能。高压输电线主保护、后备保护；主变压器主保护、后备保护；母线保护、配电线路保护、无功补偿电容器组保护、小电流接地系统单相接地选线。3其他安全自动装置控制功能（1）电压、无功综合控制（有载调压变分接头调整，无功补偿装置）。（2）低频减载控制。（3）备用电源自动投入控制（明备用，暗备用）。（4）时钟对时功能WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享（5）各种装置的自诊断功能4通信功能（1）现场级通信：系统内部的现场级通信。解决监控主机与各子系统及各子系统之间的数据通信、信息交换问题。（2）与上级调度通信：综合自动化系统兼有RTU（远程终端单元）全部功能，可将采集的模拟量、开关量等信息及事件记录等上传至调度中心，同时接受调度中心下达的各种操作、控制、定值修改等命令。5.2变电站综合自动化系统的发展及结构形式5.2.1变电站综自系统发展的基本趋势1保护监控一体化这种方式在35kV及以下的电压等级中已普遍采用，今后在llOkV及以上的线路间隔和主变三侧中采用此方式也已是大势所趋，它的好处是功能按一次单元集中化，利于稳定的进行信息采集以及对设备状态进行控制，极大地提高了性能效率比。其目前的缺点也是显而易见的：此种装置的运行可靠性要求极高，否则任何形式的检修维护都将迫使一次设备的停役。可靠性、稳定性要求高，这也是目前11O千伏及以上电压等级还采用保护和监控分离设置的原因之一。随着技术的发展，冗余性、在线维护性设计的出现，将使保护监控一体化成为必然。2人机操作界面接口统一化、运行操作无线化无人无建筑小室的变电站，变电运行人员如果在就地查看设备和控制操作，将通过一个手持式可视无线终端，边监视一次设备边进行操作控制，所有相关的量化数据将显示在可视无线终端上。3就地通讯网络协议标准化强大的通讯接口能力，主要通讯部件双备份冗余设计(双CPU、双电源等)，采用光纤总线等等，使现代化的综合自动化变电站的各种智能设备通过网络组成一个统一的、互相协调工作的整体。4数据采集和一次设备一体化除了常规的电流电压、有功无功、开关状态等信息采集外，对一些设备的在线状态检测量化值，如主变的油位、开关的气体压力等等，都将紧密结合一次设备的传感器，直接采集到监控系统的实时数据库中。高技术的智能化开关、光电式电流电压互感器的应用，必将给数据采集控制系统带来全新的模式。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享5.2.2变电站综合自动化系统结构形式由前面变电站综合自动化技术的发展历程可以知道其发展形成的结构形式，根据综合自动化系统的设计思想和安装的物理位置的不同，其硬件结构可以分为很多种类。但从国内外变电站综合自动化系统发展的过程来看，其结构形式可以分为集中式结构形式、分层分布式结构形式，分层分布式结构形式又分为集中组屏、分散安装、分散安装与集中组屏相结合等几种。集中式结构形式可以及时采集变电站中各种模拟量、开关量，完成对变电站的数据采集、实时监控、制表、打印、时间顺序记录等功能；能完成对变电站主要设备和进、出线的保护任务；系统还有自诊断和自恢复功能，结构紧凑，体积小，可大大节省占地面积；造价低，实用性强，适合小型变电站的新建和对老站的改造。但是存在好多不足:每台计算机的功能较集中，如果一台计算机出现故障，影响面大，可靠性降低；所用的软件复杂，修改工作量大，系统调试麻烦；组态不灵活，对不同主接线会有不同规模的变电站，软硬件都必须另行设计，工作量大，不利于批量生产；集中式与传统式相比不直观，调试和维护不方便，程序设计麻烦，只适合于保护算法比较简单的情况。所以不选择集中式的结构形式。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享分层分布式结构形式，所谓分布式是指在结构上采用主、从CPU协同工作方式，各功能模块之间采用网络技术或串行方式实现数据通信。多CPU系统提高了处理并行多发事件的能力，解决了集中式结构中计算机处理的瓶颈问题，方便系统扩展和维护，局部故障不影响其他模块的正常运行。整个变电站的一、二次设备可分为三层，即变电站层，单元层（或间隔层）和设备层，如下图（3-1）所示，每一层完成不同的功能，每一层由不同的设备或子系统组成。变电站称为2层，单元层为1层，设备层为0层。设备层主要指变电站内的变压器、断路器、隔离开关、电压互感器和电流互感器等一次设备。变电站综合自动化系统主要位于单元层和变电站层。单元层一般按断路器的间隔划分，具有测量、控制部件和继电保护部件。测量、控制部件负责该单元的测量、监视、断路器的操作控制和连锁及事件顺序记录等；继电保护部件负责该线路或变压器或电容器的保护、故障录波等。因此单元层本身是由各种不同的单元装置组成，通常把继电保护、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能组合在一起的装置称为保护单元，而把测量和控制功能组合在一起的装置称为控制单元。两者统称为间隔级单元。这些独立的单元装置直接通过局域网络或串行总线与变电层联系；也可设有数采管理机或保护管理机，分别管理各测量、监视单元和保护单元，然后集中由管理机与变电层通信。因此，单元层本身实际上就是两级系统的结构。管理机承担者上传下达的重要任务，对下它可以管理各种间隔单元装置，对上则通过设立开放式结构的站级网络接口，将数据传送给监控主机或调度端。变电层包括全站性的监控主机、工程师机、远动控制机等。该层设现场总线或局域网，供各主机之间与间隔层之间交换信息。5.3TDI-3000型变配电所微机保护及综合自动化系统5.3.1TDI-3000系统构成TDI-3000型变配电所微机保护及综合自动化系统是专门为铁路电力变配电所研制的，集保护、测量、控制、通信于一体的新型铁路变配电所综合自动化系统。系统采用分层分布式结构，运用面向对象的设计思想，本着分散控制、集中监控的原则设计，能适用于各电力变配电所综合自动化系统的实际需求，完成各变配电所变压器、进线、馈线、自闭贯通线、母联、电容器、调压器等一次设备的保护、测量、控制、报警功能。系统包括当地监控后台、通信管理单元、间隔单元。通信网络所内通信采用10/100M工业以太网进行数据交换，保证了通信大量数据的吞吐能力及效率；综合自动化系统的所内通信支持分层分布式控制，符合ISO相关国际标准；综合自动化系统的所内通信媒质全部采用屏蔽线缆，通信容量大，抗干扰能力强保护配置TDI-3000型变配电所微机保护及综合自动化系统以一次设备为对象配置保护测控，保护测控装置主要包括：TDI-3611电铁线路保护测控装置TDI-3612电铁贯通线保护测控装置TDI-3641电铁电容器保护测控装置TDI-3661电铁调压器保护测控装置系统具备双重闭锁功能：保护测控单元之间重要的闭锁功能都由硬线接线实现，同时软件联动闭锁功能作为硬线闭锁的后备。5.3.2TDI-3000系统主要功能TDI-3000型变配电所微机保护及综合自动化系统在变配电所内设置国际知名品牌工业计算机与22英寸液晶显示器，并配置当地监控软件，完成当地监控功能。当地监控后台完成的主要监控功能如下：(1)测量量监视及处理功能WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享实时监视所内各电压、电流、功率、温度等测量量，并显示在画面上；对各测量量形成实时数据，并实现越限告警。（2）信号量监视及处理功能实时监视各信号及保护出口，并在画面中显示变位点的变位状态；实时监视各保护测控单元的保护信号、自检报告、事件报告，并发出预告报警、事故报警、设备故障报警等信息，提示维护人员及时处理。（3）控制功能维护人员可实现的控制功能有：断路器、隔离开关的合闸/分闸操作；调压器的党委调节；软压板的投入/退出操作；开关的程控操作；信号复归；保护测控单元复归；保护测控单元定值修改及查询；定值区切换。（4）画面显示功能当地监控软件提供人性化的画面显示，能实时监视变配电所内的开关运行状态，多窗口动态显示各种故障信息、信息告警信息，显示故障录波、负荷录波及谐波分析信息；动态显示全所的遥测量（5）权限管理功能系统操作员根据实际需要给安全等级不同的维护人员、值班人员设定不同的操作权限，当维护人员进行各种控制操作时必须首先输入密码，只有通过了监控软件的权限和密码检查后方可进行，以确保系统的安全性。（6）数据存储功能可将各保护测控单元的自检报告、事件报告、故障报告、整定值存为计算机文件或存入数据库，以实现数据的备份或转储。系统维护功能当地监控软件中的系统维护软件可完成整个系统数据的建立及修改、画面建立及修改、历史数据库的管理、系统运行参数的定义、修改及系统程序的维护。系统维护软件人机界面友好，使用方便，所有数据的建立、修改、画面的建立均无需编程，而是采用人机对话方式用专用工具直观编辑。不需编程的专业知识，用户便可组态完成所需系统的建立、修改。（7）中央信号报警功能WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享当微机保护测控装置出口动作、告警信号出口动作、重要遥信变位时会启动所内中央信号报警装置，发出警铃、警笛报警音响信号，人工语音同步播报。（8）通信管理单元功能TDI-3011远动通信单元及工业以太网交换机、接口转换设备等通信设备，完成变配电所内部网络和外部网络的互连，收集变配电所内所有保护/测控/IED装置/其它智能设备等的信息，并上正确执行调度及当地监控后台下达的各种控制命令。TDI-3011远动通信单元同时具有双机热备功能。综合自动化系统配置的各种通信管理单元具有通信规约的转换与系统内外的隔离功能，防止将系统外部故障引入系统内部。与PSCADA调度所系统通信、与PMMIS综合维修段系统通信、与相邻电力远动监控终端RTU通信（可选）、所内数据通信、与其它智能设备通信的功能。主要间隔单元设备功能TDI-3611线路保护测控装置三段低电压闭锁方向过流保护：每段低电压闭锁或方向闭锁可单独投退，具有后加速功能；三相一次自动重合闸功能：有保护启动和不对应启动重合闸方式两种，重合闸还具有检同期和检无压功能，弹簧长时间未储能闭锁重合闸；两时限低周减载功能：具有低压闭锁和无流闭锁功能，低周减载一时限经滑差闭锁，二时限不经滑差闭锁，出口跳闸或告警可选择；两段零序过流保护功能：零序过流动作告警或跳闸可选择；过负荷告警功能：过负荷告警或跳闸可选择；小电流接地选线功能：可选用基波或5次谐波零序功率方向判断，选线后发告警信号；母线绝缘监察功能：可监视系统某相接地；失压保护功能：母线失压跳闸；监控功能：装置具有遥信功能、遥控功能，以及脉冲电能采集功能；GPS时钟同步输入；具有操作箱、控制回路断线、故障录波、信号、PT断线检测等功能；面板上具有汉字液晶显示和键盘，还具有运行、告警、跳位、合位、保护跳闸和保护重合闸指示灯；装置通过CAN总线与TDI-3011通讯，可完成远方监视、控制和操作功能。TDI-3612溃线保护测控装置三段低电压闭锁方向过流保护：每段低压闭锁、方向闭锁可单独投退，并具有后加速功能；WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享三相一次自动重合闸功能，重合闸具有检无压功能；备用电源自投功能：当装置工作于备供侧时设有备自投功能；同期合闸功能：具有检频差、检角差、检压差和检无压功能；零序过流保护功能：零序过流动作告警或跳闸可选择；过负荷告警功能：过负荷告警或跳闸可选择；小电流接地选线功能：可选用基波或5次谐波零序功率方向判断，选线后发告警信号；失压保护功能：母线失压跳闸；监控功能：装置具有遥信功能、遥控功能，以及脉冲电能采集功能；GPS时钟同步输入；具有操作箱、控制回路断线、故障录波、信号、PT断线检测和绝缘监察等功能；面板上具有汉字液晶显示和键盘，还具有运行、告警、跳位、合位、护跳闸和保护重合闸指示灯；装置通过现场总线与TDI-3011通讯，可完成远方监视、控制和操作功能。5.3.3瞬时电流速断保护的工作原理瞬时电流速断保护又称Ⅰ段电流保护，它是反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护。图形符号：Ｉ＞当系统电源电势一定，线路上任一点发生短路故障时，短路电流的大小与短路点至电源之间的电抗（忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流可用下式表示5-15-2式中——系统等电源相电势；——系统等效电源到保护安装处之间的电抗；——线路千米长度的正序电抗；——短路点至保护安装处距离。由式（5.1-1）、式（5.1-2）可见，当系统运行方式一定时，和是常数，流过保护安装处的短路电流，是短路点至保护安装处距离的函数。短路点距离电源越远（WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享越大），短路电流值越小。5.3.4原理接线图5.1——1瞬时电流速断保护原理接线图瞬时电流速断保护单相原理接线，如图（5.1—1）所示，它是由电流继电器KA（测量元件）、中间继电器KM、信号继电器KS组成。正常运行时，流过线路的电流是负荷电流，其值小于其动作电流，保护不动作。当在被保护线路的速断保护范围内发生短路故障时，短路电流大于保护的动作值，KA常开触电闭合，启动中间继电器KM，KM触电闭合，启动信号继电器KS，并通过断路器的常开辅助触电，接到跳闸线圈YT构成通路，断路器跳闸切除故障线路。因电流继电器的触电容量比较小，若直接接通跳闸回路，会被破坏，而KM的触点容量较大，可直接接通跳闸回路。另外，考虑当线路上装有管型避雷器时，当雷击线路使避雷器放电时，而避雷器放电的时间约为0.01s，相当于线路发生顺势短路，避雷器放电完毕，线路即恢复正常工作。在这个过程中，瞬时电流速断保护不应误动作，因此可利用带延时0.06～0.08s中间继电器来增大保护装置固有动作时间，以防止管型避雷器放电引起瞬时电流速断保护的误动作。信号继电器继电器KS的作用以指示保护动作，以便运行人员处理和分析故障。5.3.5瞬时电流速断保护的整定计算在继电保护装置的整定计算中，一般考虑两种极端的运行方式，即最大运行方式和最小运行方式。流过保护安装处的短路电流最大时的运行方式称为系统最大运行方式，此时系统阻抗为最小；反之，当流过保护安装处的短路电流最小的运行方式称为系统最小运行方式，此时系统阻抗为最大。图2.2—1中曲线表示最大运行方式下三相短路电流随的变化曲线，曲线表示最小运行方式下两相短路电流随的变化曲线。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享设保护1、2分别为线路曲线和的瞬时电流速断保护。在线路AB瞬时电流速断保护区内发生故障时，保护1应瞬时动作；在线路BC瞬时保护的保护区内发生故障时，保护2应瞬时动作。图表5.2——1曲线表示最大运行方式曲线表示最小运行方式为保证选择性，对保护1而言，本线路末端短路时应瞬时动作切除故障；在相邻线路首端点短路时，不应动作，而应由保护2动作跳开断路器切除故障但由于被保护线路末端短路与相邻线路出口处短路的短路电流几乎相等，保护1无法区别被保护线路末端短路故障和点的短路故障。因此，瞬时电流速断保护1的动作电流应按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，即（5—3）式中—保护1无时限电流速断保护的动作电流，又称一次动作电流；—可靠系数，考虑到继电器的整定误差、短路电流计算误差和非周期分量的影响等而引入的大于1的系数，一般取1.2～1.3。—被保护线路末端末端B母线上三相短路时保护安装测量到的最大短路电流，一般取次暂态短路电流周期分量的有效值。瞬时电流速断保护按式（5.2—1）确定整定值时，保证了在相邻线路上发生短路故障保护1不会误动作。当然这样选择保护动作电流之后，瞬时电流速断保护必然不能保护线路全长。同时从图（2.2—1）还可以看出，瞬时电流速断保护范围随系统运行方式和短路类型而变。在最大运行方式下三相短路时，保护范围最大为WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享；在最小运行方式下两相短路时，保护范围最小为。对于短线路，由于线路首末端短路时，短路电流数值相差不大，在最小运行方式下保护范围可能为零。瞬时电流速断保护的选择性是依靠保护整定值保证的瞬时电流速断保护的灵敏系数，是用其最小保护范围来衡量的，规程规定，最小保护范围不应小于线路全长的。图（5.2—1）中在最小保护区末端（交点N）发生短路故障时，短路电流等于由式（2.2—1）所决定的保护的动作电流，即（5—4）解得最小保护长度（5—5）式中—系统最小运行方式下，最大等值电抗；—输电线路千米正序电抗。同理，最大保护区末端短路时，即（5—6）解得最大保护长度（5—7）式中—系统最大行方式下，最小等值电抗。通常规定，最大保护范围不应小于被保护线路的，最小保护范围不应小于被保护线路全长。整定计算：（1）动作电流I"op.1=K"rel*Ikl.max=K"rel*WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享==3.052KA二次侧电流（2）最大保护范围为满足要求。最小保护范围为满足要求。动作时限：T"1=0WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享结束语WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享本课题主要对35kV箱式变电站进行设计，系统的介绍了箱式变电站的结构、特点以及其应用领域和市场前景。所做的工作主要包括四个方面：首先是箱式变电站整体结构设计，包括主变器和站用变压器容量，接线组别的确定，以及高压室、低压室、和变压器室的的布置。其次是箱式变电站的一次系统设计及设备选型，35kV侧母线采用单母线。再次是箱式变电站的二系统设计。最后是箱式变电站智能监控功能设计。通过这次设计系统让我对自己的专业知识有了进一步的巩固与提高，特别是对电器设备的选型，主电路的接线方式有了比较深刻的了解。致谢通过这次毕业设计，收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，通过查找大量资料，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手制作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在毕业设计过程中，我学会了很多学习的方法，知道了理论和实践的巨大差别。而这是以后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，积累足够的经验。同时在与老师和同学的交流过程中，互动学习，将知识融会贯通。WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享本设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、配电装置及电气总平面布置设计，二次设备的选择及通信系统的设计等，最终确定了35KV无人值班变电站的主要电器设备、主接线图以及通信系统的选择。务求使我们更加熟悉电气主接线，电力系统的潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，使我对变电站综合自动化系统自学并理解达到运用，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，完善知识结构，补充自己的不足，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力，成为适合现代社会发展的高新技术人才。但本次设计存在以下不足：由于时间的紧迫和本人知识水平有限，综合自动化系统部分的设计不太完整，只有一些理论上的设计，但在相对应的硬件选择上尚有欠缺，没有实践，真正实践起来很困难。在做设计的开始，薛正升老师就谆谆教导我们要严格要求自己，要勤于思考，勤于动手，勤于询问。经过这二个月的毕业设计生活，我学到了许多东西。提高了自己的独立思考的能力，提高了自己发现问题、解决问题的能力，锻炼了自己吃苦耐劳的品质，培养了自己严格依照国家相关规范、规定做工程设计的良好习惯。尽管自己还存在着这样或那样的不足，在今后的学习和工作中，我会努力改进和提高。在此向XXX和在设计过程中所有提供帮助的老师致谢！由于时间仓促，设计者能力有限，难免存在这样或那样的问题，恳请老师和专家批评指正！参考文献[1]黄绍平.成套电器技术[M].湖南工程学院讲义（内部资料），2002[2]费广标.35kV箱式变电站模式设计[M].中国电力出版社，2003[3]朱宝骅.一种新型箱式变电站-集成变配电站[J].电工技术杂志，2002.2[4]麦艳红.新型箱式变电站的应用与分析[J].广西水利水电，2001.1[5]熊作胜.关于35kv箱式变电站的技术改进[J].电气时代,2001.3[6]吕亚杰.箱变的结构及适用型分析[J].大同职业技术学院学报，2001.1WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享[7]蔡心一，颜长斌、欧式、美式、国产式箱变的特性分析[J].江苏电器，2001.1[8]高颂九.预装式变电站小区布点及容量选择分析[J].变压器,2002.11.1[9]赵磊.对箱式变电站设计的建议.农村电气化,2002.4[10]刘涤尘.电气工程基础.武汉理工大学出版社,2002.1[11]输变电常用标准汇编[M].中国标准出版社,2001.3[12]电力系统一次接线[M].北京,电力工业出版社,1995[13]贺家李.电力系统继电保护原理[M].北京,水利电力出版社,1994[14]刘健.配电自动化系统[M].北京,中国水利电力出版社,1998[15]苏文成.工厂供电[M].北京,机械工业出版社,1981.3附录A35KV箱变自动化设计方案WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享附录B电气主接线图WORD资料下载可编辑 专业技术资料分享WORD资料下载可编辑'