毕业设计-10kv户外箱式变电站设计

'目录摘要：2第一章:箱式变电站的简介31.1供配电技术的发展31.2箱式变电站的类型、结构与技术特点41.3箱式变电站的技术要求与设计规范51.4本设计的应用场景5第二章:10KV箱式变电站的总体结构设计112.110KV配电设备及主材标准序列112.2变压器152.3箱式变电站总体布置172.4箱体要求18第三章:10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型203.110kV箱式变电站一次接线图203.2短路电流的计算：203.3设备选型22第四章:10KV箱式变电站二次系统设计294.1二次系统的定义及分类294.2二次系统总体方案294.3断路器控制与信号回路294.4电气测量与信号系统30第五章:箱式变电站智能监控功能设计325.1箱式变电站的监控内容325.2配电网自动化的功能335.3箱式变电站的智能监控方案345.4箱式变电站设计中应注意的问题35结论37参考文献38致谢39第39页 10KV户外箱式变电站设计摘要：10KV箱式变电站是当今配电系统中最经济、最实惠、最科学、最安全的一种新型配电装置，主要用于6～10KV系统，为接受分配中压电能并向用户提供低压电能之用。箱站具有结构紧凑、占地少、可靠性高、安装简捷、标准化系列性强等特点，现在已被广泛地用于单位和住宅小区；道路交通等标准化重复性高的场所；油田、矿山及城市等施工不便的场所和需经常移动和临时供电的场所。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。箱式变电站是我国电网今后一个时期的发展方向，在变电站建设中要坚持简单、实用、可靠的原则，以达到保证电网安全、经济、可靠运行为目的。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1600KVA。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第39页 第一章:箱式变电站的简介1.1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、安全、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。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供电。.（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 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％。 第39页 （6占地面积小 以上例来说明，因选用箱式变电站无房建工程量，变电站占地面积减少约70m2，符合国家节约土地的政策。 1.2箱式变电站在农网建设(改造)中的应用 在农网建设(改造)中，箱式变电站模式被广泛采用。如新疆某地一座新建35kV终端变电所，主变容量2×3150kVA，采用三相双绕组无励磁调压电力变压器，电压等级为35±2×2.5％/10.5kV1.2箱式变电站的类型、结构与技术特点1.2.1箱式变电站的类型据结构的不同，把箱式变电站分为美式箱式变电站、欧式箱式变电站、欧美式箱式变电站和国产箱式变电站几种。(l)美式箱式变电站。以变压器器身为主体，10kV负荷开关、插人式熔断器、后备限流式熔断器、无励磁分接开关等装在变压器油箱内，构成了免维护共箱式布置;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。10kV箱式变电站主要分欧式箱变和美式箱变，欧式箱变又可分为YBM1型和YBM2型，美式箱变为YBP型。箱变由高压室、低压室和变压器室三部分构成。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。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、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。第39页 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”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。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1.3箱式变电站的技术要求与设计规范设计严格按照国家标准《高压/低压预装式变电站》（GB/T12467-1998），以及适合的工艺流程。1.4本设计的应用场景1.4.1居民小区负荷设计住宅小区共3栋楼，每楼2个单元，12层，每层4户，共288户。商业区共有商铺3家。1.4.2用电负荷分级及供电要求第39页 用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。各级负荷应符合下列规定：1符合下列情况之一时，应为一级负荷：1)中断供电将造成人身伤亡；2)中断供电将造成重大影响或重大损失；3)中断供电将破坏有重大影响的用电单位的正常工作，或造成公共场所秩序严重混乱。例如：重要通信枢纽、重要交通枢纽、重要的经济信息中心、特级或甲级体育建筑、国宾馆、承担重大国事活动的会堂、经常用于重要国际活动的大量人员集中的公共场所等的重要用电负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应为特别重要的负荷。2符合下列情况之一时，应为二级负荷：1)中断供电将造成较大影响或损失；2)中断供电将影响重要用电单位的正常工作或造成公共场所秩序混乱。3不属于一级和二级的用电负荷应为三级负荷。3．1民用建筑中各类建筑物的主要用电负荷的分级，应符合本规范（《供配电系统设计规范》GB50050-2009）附录A的规定。3．2民用建筑中消防用电的负荷等级，应符合下列规定：1一类高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷，二类高层民用建筑内的上述消防用电应为二级负荷；2特、甲等剧场，本条1款所列的消防用电应为一级负荷，乙、丙等剧场应为二级负荷；3特级体育场馆的应急照明为一级负荷中的特别重要负荷；甲级体育场馆的应急照明应为一级负荷。3．3当主体建筑中有一级负荷中特别重要负荷时，直接影响其运行的空调用电应为一级负荷；当主体建筑中有大量一级负荷时，直接影响其运行的空调用电应为二级负荷。3．4重要电信机房的交流电源，其负荷级别应与该建筑工程中最高等级的用电负荷相同。3．5区域性的生活给水泵房、采暖锅炉房及换热站的用电负荷，应根据工程规模、重要性等因素合理确定负荷等级，且不应低于二级。3．6有特殊要求的用电负荷，应根据实际情况与有关部门协商确定。3．7一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。第39页 3．8对于一级负荷中的特别重要负荷，应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。3．9二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回路6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回路架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100％的二级负荷。3．10三级负荷可按约定供电。1.4.3本设计的负荷情况按我国现有的有关规范规定，凡多层住宅用电均按三级负荷供电，而小区的配套设施，如面积较大或带有空调系统的会所、商铺及地下停车库等，则应根据《建筑防火设计规范》（GBJ16-87）、《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）、《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》（GB50057-97）设置相应的消防设施，且上述消防设备应按二级负荷供电。为小区服务的保安系统、远程集中收费系统、电视、信息网络系统的负荷等级不应低于二级，即宜由二回线供电或地区供电条件困难时，二级负荷可由一路专用10kV架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回路架空线供电。当采用电缆线路时，应采用二根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受百分之百的二级负荷。本次设计包含高层普通住宅、商铺、地下车库等，属于规范规定的二级负荷。1.4.4负荷设计计算（1）住宅区负荷计算应用单位指标法计算，即：Pjs=∑Pei*Ni(kW)式中Pei——单位用电指标，kW/户。Ni——单位数量，户数。应用此方法计算负荷应乘以同时系数，即实际最大负荷（PM）。PM=Pjs*η（η——同时系数，η值按照住户数量多少不同，取值也不同，一般情况下，用户数量在25～100户的取0.6；用户数量在101～200户的取0.5；用户数量在200户以上的取0.35）。住宅区用户负荷明细序号楼号户数单位指标（kW）计算负荷（kW）同时系数实际负荷（kW）11#96109600.657622#96109600.657633#96109600.6576合计28828801728（2）商业区负荷计算第39页 同居民住宅区的负荷计算方法：PM=Pjs*η式中η——同时系数，商业用户取0.7.商业区用户负荷明细序号楼号单位指标（kW）同时系数实际负荷（kW）11#300.72122#300.72133#300.721合计9063小区总负荷=住宅区负荷+商业区负荷=1728+63=1791KW1.4.5变压器的选择(1)同时系数：住宅小区内居民由于作息时间不同，同时系数小些。取同时系数一般为：50户以下0.55，50～100户0.45，100户～200户0.40，200户以上0.35。小区实际最大负荷PM=Pjs×η=1791X0.4=716KW（2）选择配变容量S＝P∑÷cosφ(kVA)cosφ一般取值为0.8～0.9。S＝P∑÷0.85=716÷0.85=842(kVA)，变压器总容量为842(kVA)，按此选择变压器由于箱变用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160～1600KVA，最常用的容量为315～630KVA。因此该小区可选用400KVA和500KVA两台变压器足矣。美式箱变和欧式箱变由于结构不同可靠性不同，应用的场合也不同。现将两种箱变的基本情况分别介绍如下：一、美式箱变和欧式箱变的区别:1、美式箱变：1）、箱变的接线形式一路或两路10KV进线；单台变压器，容量一般选用500KVA~800KVA;低压出线电缆4~6路。2）、箱变的主要部件第39页 变压器、10KV环网开关、10KV电缆插头、低压桩头箱体等主要部件组成。它具体积小、有造价低便于安装等优点。美式箱变的优缺点3）、优点：体积小占地面积小、便于安放、便于伪装，容易与小区的环境相协调。可以缩短低压电缆的长度，降低线路损耗，还可以降低供电配套的造价。4）、缺点：供电可靠性低；无电动机构，无法增设配电自动化装置；无电容器装置，对降低线损不利；噪音较Ⅲ型站和Ⅴ型站要高，因为Ⅲ型站和Ⅴ型站是将变压器安放在室内，起到隔音的作用；另外，将Ⅲ型站和Ⅴ型站的集中一电磁辐射分解成多点辐射；由于不同容量箱变的土建基础不同，使箱变的增容不便；当箱变过载后或用户增容时，土建要重建，会有一个较长的停电时间，增加工程的难度。2、欧式箱变：1）、箱变的接线形式a、单台配变形式—两路10KV进线；单台变压器容量一般在500KVA~800KVA；低压出线电缆一般为4~6路。b、两台配变形式—两路10KV进线；两台变压器，每台变压器的容量在500KVA~800KKVA;低压出线电缆一般为8~12路。2）、箱变的主要部件变压器、10KV环网开关柜、低压电容器、低压开关等主要部件组成，相当于将Ⅲ型站的设备紧凑安装在金属的箱体内，使Ⅲ型站小型化。欧式箱变的体积比美式箱变要高要大，造价也比美式箱变要大。3）、优点：噪音与Ⅲ型站和Ⅰ型站相当；辐射较美式箱变要低，因为欧式箱变的变压器是放在金属的箱体内起到屏蔽的作用；可以设置配电自动化，不但具有Ⅲ型站和Ⅰ型站的优点，而且还有美式箱变的主要优点。4）、缺点：体积较大，不利于安装，对小区的环境布置有一定的影响；二、由于箱变的结构的不同使用的地方也不同，供电的网络也不同因为美式箱变和欧式箱变的结构不同可靠性不同，因此适用的场合也不同。当美式箱变的容量选用的较小而小区的建筑面积较大时，应用的箱变会增加很多，从而使在架空线上支接的负荷点增多；当减少架空线的支接负荷点时必定要增加箱变的串接数量，从而使网络结构薄弱。要克服小容量箱变而带来的网络结构薄弱的问题，最好使用环网站解决。1、美式箱变的适用地方鉴于美式箱变的结构特点和优缺点，美式箱变适用于对供电要求相对较低的多层住宅和其他不重要的建筑物的用电。根据我们的实际使用情况看，美式箱变配上小型的环网开关站后，完全适用多层住宅的供电需求。因为就是箱变发生故障，对居民的影响不大，但不适应于小高层和高层。2、欧式箱变的适用地方欧式箱变适用于多层住宅、小高层、高层和其他的较重要的建筑物。综上所述，该场景主要选择欧式S11-10/0.4-500KVA(注：s11是设备型号，10/0.4是高压侧额定电压10千伏，低压侧0.4千伏，500KVA是额定容量500KVA)和S11-10/0.4-400KVA第39页 油浸式变压器（油变，应为相对来说干变是比较环保，对环境无污染，但油变的过负荷能力远远大于干变，而且干变的风冷却系统还需损耗箱变自身的电力）。本次主要选择欧S11-10/0.4-500KV油浸式变压器进行设计。参考文献：[1]李景禄.实用配电网技术.北京：中国水利水电出版社，2006[2]新建居民住宅箱式变电站技术规范第39页 第二章:10kV箱式变电站的总体结构设计2.110KV配电设备及主材标准序列型式容量（KVA）变压器类型高压主进开关配置箱壳材质低压无功补偿容量低压侧主进开关低压出线路数美式200S11及以上终端型、环网型不锈钢板/环保型按容量的20%~40%配置全部采用框架（带电动）4路3154路4004路5006路6306路欧式200S11型及以上终端型1台开关柜（SF6负荷开关带熔管），环网型3台SF6负荷开关（2台不带熔管，1台带熔管）不锈钢板/环保型按容量的20%~40%配置全部采用框架（带电动）4路3154路4004路5006路6306路10KV箱式变电站标准化配置一览表（见上表）2.1.1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2.1.2主接线的比较与选择第39页 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。接线方式如图2。第39页 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，能尽可能的缩小停电范围。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。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。图2单母线接线a）一路电源进线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。第39页 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。接线方式如图4所示。第39页 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。所以对10KV箱式变电站设计0.4kV侧采用单母线分段接线。2.2变压器2.2.1变压器容量、接线组别的确定箱变用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160～1600KVA，最常用的容量为315～630KVA。其器身为三相三柱或三相五柱结构、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耐雷特性。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。第39页 图5变压器的Yyn0联结和Dyn11联结综合考虑10kV箱式变电站变压器的容量确定为1600kVA，因为三相五拄Dyn11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Dyn11，阻抗电压为=7.0%，采用油浸式变压器。由于三相五拄Dyn11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，连接组别采用Dyn11，接在10kV母线上将10kV电压降低为0.2kV供箱式变电站本身使用。2.2.2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。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，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℃作为动作整定值。2.2.3采用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器第39页 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1a2时间0b燃弧时间图6限流熔断器切断短路电流时电流波形1—切断前电流波形2—切断过程中电流波形—截止电流；—动作时间负荷开关—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，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，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2～3个周波(40ms～60ms)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1/4～1/5，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2.3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0.4kV。主变压器额定容量为1600kVA，接在10kV母线上。采用电缆或架空进、出线。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4部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室。第39页 （1）框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成，外股、门和顶盖用新材料色彩钢板制作。（2）高压室：装备真空断路器。包括三工位负荷开关、熔断器、互感器、避雷器等。（3）低压室：装备全国统一设计的GGD型固定式低压配电屏、包括主开关柜、计量柜、多路出线柜、耦合电容器。（4）变压器室：配备1600kVA油浸式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。箱式变电站总体布置图见附录图。2.4箱体要求2.4.1箱体部分（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)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。下图10Kv户外箱式变电站外观图：图710Kv户外箱式变电站外观图2.4.2电气一次部分第39页 35kV、10kV箱式变电站主变压器采用自然冷却、低噪音。断路器可选用真空断路器(配弹簧机构)，电流、电压互感器、站用变压器选用干式设备，10kV进线采用单相电缆连接，35kV及10kV母线上分别装设避雷器各一组。2.4.3电气二次部分为适应无人值守和调度自动化的需要，在电气二次部分，采用微机保护和综合自动化系统，实时监控，保障电网安全。(1)综合自动化系统与县调主站之间的通讯规约采用CDT规约，且同时以数字通讯方式和FSK模式发送信息。(2)站内主变、断路器的电流、电压、功率、电能从计量表直接读取。(3)直流屏采用全封闭铅酸免维护蓄电池，具有与综合自动化的通讯接口(485或CAN方式)，为站内各类继电保护、通讯和直流操作机构提供可靠的直流电源。(4)五防闭锁装置：微机监控装置与微机五防闭锁装置应有机结合，达到采样信息共享、直观、对应、简单易行。(5)继电保护及自动装置：主变保护装置：纵差保护，35kV侧复合电压闭锁过电流保护、35kV侧过负荷保护、重瓦斯保护、轻瓦斯保护、温度保护，各种保护出口硬压板相互独立。10kV出线保护：速断保护、过流保护、三相一次重合闸、低频减载、接地选检。10kV电容器保护：过电流保护、过电压保护、欠电压保护、零序电压保护。(6)遥信：断路器位置、主变保护动作信号、电容器保护动作信号、10kV出线保护信号、10kV系统接地信号、直流系统接地信号、直流系统电压过高或过低、站用变切换、烟雾报警信号、温度信号、电压互感器交流回路断线信号等。(7)自动电压无功调节：按给定的电压无功关系自动投切电容器、调整变压器分接头。(8)控制部分：对变电站所有断路器要求具有当地及远方控制功能，电气防跳功能，遥控跳闸闭锁重合闸功能等。第三章:10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型第39页 3.110kV箱式变电站一次接线图图13.2短路电流的计算：K-1k-2K-1进线侧短路电流计算，6~10kV短路容量为500MVA(1)选择基准值。取基准容量=100MV·A，基准电压=10.5kV，基准电流=/=100MV·A/(10.5kV)=5.5kA。(2)计算各电抗标幺值系统电抗=/=100MV·A/500MV·A=0.2线路长10公里，导线型号为LGJ-300/40(3)总阻抗标幺值第39页 (4)三相短路电流周期分量有效值(5)短路冲击电流取短路冲击系数，（6）短路全电流有效值26.33kAkA)15.1(21.21.2)1(2122t11=-´+´=-+=impimKII（7）短路容量K-2出线侧短路时，系统短路容量为500MVA（1）选择基准值。取基准容量=100MV·A，基准电压=0.4kV，基准电流（2）计算各阻抗标幺值变压器系统阻抗=/=100MV·A/500MV·A=0.2（3）短路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值=+=0.2+9=9.22)三相短路电流周期分量有效值：第39页 3）其他三相短路电流：(短路冲击电流)（短路最大电流）4）三相短路容量：短路点短路点额定电压Uav/KV短路点平均工作电压Uav/KV短路电流周期分量短路全电流短路容量Sk/MVA有效值Ipt/KA稳态值I∞/KA有效值Iim/KA冲击电流Iim/KAK-110.510.5101021.226.33182K-20.40.415.6515.6523.47539.8410.873.3设备选型上图（图1）为500KVA箱式变电站一次接线图，其主要设备有LA-100.2S级电流互感器(上海华通互感器有限公司)，隔离开关高压侧选用GW14-10/200（辽宁华隆电力科技有限公司），低压侧选用GN19-04C/20（上海韬高电器有限公司），其技术数据如表10所示。10kV侧选用ZN23-10型真空断路器(乐清市旭开电气有限公司)，0.4kV侧采用ZN28-04(西安电器设备制造厂)技术参数如表5所示。还有JDJJ-35型电压互感器（上海博继电器有限公司）。第39页 3.3.1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。（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。。表3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≥≥≥≥≥隔离开关—负荷开关≥高压熔断器≥或低压一次设备的选择校验项目如表4所列第39页 表4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√√√√√低压负荷开关√√√√√低压断路器√√√√√3.3.2断路器的选型综合考虑10kV箱式变电站10kV侧选用ZN23-10型真空断路器，0.4kV侧采用ZN28-04型真空断路器.技术参数如表5所示。表5ZN23-35型真空断路器的技术参数类别型号额定电压额定电流断流容量动稳定电流峰值kA热稳定电流kA固有分闸时间≤合闸时间≤陪用操动机构开断电流第39页 kVAkAkA真空ZN23-10106306025（4s）0.06s0.075sCT1230真空ZN28-040.42004020（4s）0.06s0.1s25（1）ZN23-10型断路器额定电压Un=10kV，额定电流630A，额定短路开断电流30kA，额定峰值耐受电流60kA，热稳定电流有效值25kA，额定短时耐受电流60kA。断路器动稳定校验：断路器额定峰值耐受电流60kA大于三相短路冲击电流26.33kA，满足要求。热稳定校验：t=*4=2500≥=（稳态值）*4=400，满足要求。综上所述，一次侧断路器满足要求（2））ZN28-04型断路器额定电压Un=0.4kV，额定电流200A，额定短路开断电流25kA，额定峰值耐受电流40kA，热稳定电流有效值20kA，额定短时耐受电流40kA。断路器动稳定校验：断路器额定峰值耐受电流40kA大于三相短路冲击电流39.84kA，满足要求。热稳定校验：t=*4=1600≥=(稳态值)*4=979.69，满足要求。综上所述，二次侧断路器满足要求，断路器选择完毕。3.3.3互感器的选型（1）电流互感器的选型的要求在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式）（如穿墙式、支持式装入式等）选择其形式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。1）绕组的额定电压；2）一次绕组的额定电流；3）准确度等级。为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确度不低于所测量仪表的准确级。例如：装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电第39页 能表和计费的电能表一般采用0.5~1级表，相应的户感器的准确级不低于0.5级；对测量精确度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级；供运行检测、估算电能的电能表和控制盘上的仪表一般皆用1~1.5级的，相应的电流互感器可用3级的。a.按准确度等级允许的额定容量，限定二次绕组接入的总负荷Z2；b.动稳定校验和热稳定校验。高压电流互感器选用LA-10其技术数据如表7所示，低压电流互感器选用LMZJ1-0.5其技术数据如表8所示。表7高压电流互感器型号型号额定电流级次组合二次负荷1s热稳定电流（KA有效值）额定动稳态电流（KA峰值）0.5级1级3级（C）D级LA-10300/50.5/3，1/30.81.2122.540.5（1）LA-10型电流互感器额定电压Un=10kV，额定一次电流300A，额定二次电流5A，额定峰值耐受电流40.5kA，热稳定电流有效值22.5kA，额定短时耐受电流40.5kA。断路器动稳定校验：断路器额定峰值耐受电流40.5kA大于三相短路冲击电流26.33kA，满足要求。热稳定校验：t=*4=2025≥=（稳态值）*4=400，满足要求。综上所述，电流互感器满足要求。（2）电压互感器的选型要求电压互感器的种类和形式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如：在6~35kV屋内配电装置中，一般采用油渍式或浇注式；110~220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。电压互感器选择的主要项目是：1）额定电压应于安装处电网的额定电压相一致；第39页 2）类型户内型、户外型；3）容量和准确度等级的选择：首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。电压互感器选用JDJJ-35其技术参数如表9所示。表9电压互感器技术参数型号额定电压（Kv）副绕组1额定容量（VA）最大容量（VA）原绕组副绕组辅助绕组0.20.513JDJJ-3510/0.03/0.03/315025060012003.3.4隔离开关的选型隔离开关高压侧选用GW14-10/200，低压侧选用GN19-04C/20其技术数据如表10所示。表10高低压隔离开关技术数据型号额定电压（kA）额定电流（A）极限通过电流峰值（kA）热稳定电流4s5sGN19-04C/200.42005031.5GW14-10/200102004012.51）GW14-10/200型隔离开关额定电压Un=10kV，额定电流200A，，额定峰值耐受电流40kA，热稳定电流有效值12.5kA，额定短时耐受电流40kA。动稳定校验：由上表可知隔离开关额定峰值耐受电流40kA大于三相短路冲击电流26.33kA，满足要求。热稳定校验：t=*4=625≥=（稳态值）*4=400，满足要求。综上所述，隔离开关一次侧满足要求。第39页 2）GN19-04C/20型隔离开关额定电压Un=0.4kV，额定电流200A，，额定峰值耐受电流50kA，热稳定电流有效值31.5kA，额定短时耐受电流50kA。动稳定校验：由上表可知隔离开关额定峰值耐受电流50kA大于三相短路冲击电流39.84kA，满足要求。热稳定校验：t=*4=3969≥=（稳态值）*4=979.69，满足要求。综上所述，隔离开关二次侧满足要求，隔离开关选择完毕。3.3.5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。10kV开关柜选用XGN6-10-101型。3.3.6避雷器的选择为防止侵入的雷电波过电压，当进出线电缆与电线杆上架空线连接时，要求在电线杆上装设HY5WS-17/50型避雷器，若电缆长度超过50M时，环网柜内的相应进出线柜中加装HY5WS-17/50型避雷器（乐清樊高电气有限公司）注：H复合型材料（外套——硅橡胶）Y金属氧化物避雷5标称放电电流（8/20波形）W无间隙S配电型避雷器17避雷器额定电压（17kV）50避雷器残压（50kV在8/20波形下，电流幅值5kA的条件下残压50kV）第四章:10KV箱式变电站二次系统设计4.1二次系统的定义及分类第39页 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。按二次接线电源性质分，有交流回路，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。电气测量仪表及测量回路。4.2二次系统总体方案（1）开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的继电保护屏与中央信号系统(信号屏、计量屏与控制屏)保持原设计不变,再设计一套重复的计量、信号与控制回路进入计算机监测与控制系统。（2）开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的中央信号系统（信号屏、计量屏与控制量）取消,集中保护的继电保护屏应保留,再将计量,信号与控制回路进入计算机监测与控制系统。（3）开关柜内的继电保护,计量,信号与控制回路设计不变,值班室的中央信号系统（信号屏,计量屏与控制屏）只包括电源进线与母线联络开关柜,所有出线开关柜均不进入中央信号系统。电源进线,母线联络开关柜及所有出线开关柜的中央信号系统(信号、计量与控制)全部进入计算机监测与控制系统。4.3断路器控制与信号回路4.3.1概述断路器控制按控制地点可分为集中控制与就地控制。所谓集中控制就是集中在控制室内进行控制；就地控制就是在断路器安装地点进行控制。在控制室内对配电装置中的断路器进行控制称为距离控制。这种控制主要由控制开关、控制电缆和操作机构等组成。断路器控制回路的基本要求有：（1）能进行手动跳闸、合闸，也能完成自动跳闸，断路器跳闸（合闸）过程完成后，能自动切断跳闸（合闸）线圈回路电流，防止线圈长时间通电而烧毁；（2）有防止断路器连续多次跳闸或合闸操作的位置信号；（3）有反映断路器完成跳闸或合闸的防跳回路；（4）有断路器自动跳闸或合闸的位置信号；（5）有控制回路完好性监视信号；（6）在满足要求的前提下，力求简单可靠。中央控制信号装置按形式分有灯光信号和音响信号。灯光信号表明不正常工作状态的性质地点，而音响信号在于引起运行人员的注意。灯光信号通过装设在个控制屏上的信号灯光和光字牌，表明各种电气设备的情况，音响信号则通过蜂鸣器和警铃的声响来实现，第39页 设置在控制室内。由全所共用的音响信号，称为中央音响信号装置。中央信号装置按用途分有：事故信号，预告信号和位置信号。4.3.2控制回路设计（1）计算机监测与控制系统都有合闸与分闸继电器输出接点,一般接点容量为A050V,3A。将其并连接到开关柜的合分闸开关或按钮上就可以进行远方合分闸操作。（2）计算机监测与控制系统的合分闸继电器接点与开关柜上合分闸开关或按钮之间应设计手动与远方自动转换开关。（3）10KV及以上的供配电系统需要计算机监测与控制系统进行远方合分闸操作时,其控制开关应取消不对应接线,可以选用自复位式转换开关,也可选用控制按钮。（4）所有进入计算机监测与控制系统的远方操作开关的手动分闸操作开关或按钮应有一对独立的常开接点引到计算机监测与控制系统,以便在人工手动分闸时给计算机监测与控制系统一个开关量输入信号,以防止人工就地手动分闸时出现误报信号。4.3.3信号回路设计（1）所有需要计算机监测与控制系统进行监视的开关状态,均应有一对常开接点引到计算机监测与控制系统。所有常开接点可以共用一个信号地线,但不能与交流系统地线相连接。（2）所有信号继电器均应有一对单独的常开接点引到计算机监测与控制系统。有中央信号系统时,信号继电器应再有一对常开接点引到中央信号系统,以下两种常开接点应分开,由于电压等级不同,不能共用地线。4.4电气测量与信号系统（1）需要进入计算机监测与控制系统的测量参数由设计者根据有关规定与用户实际需要来确定。（2）需要进入计算机监测与控制系统的各种测量参数,首先经过电流互感器与电压互感器变为统一的交流。一5A电流与交流。一100V电压,220/380V系统直接利用交流守-220V或+-380V电压,然后再经各种电量变送器将交流参数变为直流。一5V,←10mA,4一20mA或←10V信号给计算机监测与控制系统进行测量。（3）电量变送器的种类与电工测量仪表完全对应。有什么类型的电工测量仪表,就有什么样类型的电量变送器。即有电流变送器（单相与三相）,电压变送器（单相与三相）,有功功率变送器（三相三线制与三相四线制）,无功功率变送器（三相三线制与三相四线制）,有功/无功功率变送器,功率因数变送器。（三相三线制与三相四线制）,有功电度变送器（三相三线制与三相四线制）,无功电度变送器（三相三线制与三相四线制）0,频率变送器器等。第39页 （4）电量变送器的一次接线与电工测量仪表完全相同。电流回路串联在电流互感器回路中，电压回路并联在电压互感器电压回路中。设计时应将电量变送器统一布置于电流互感器电流回路的最末端，避免与电工测量仪表相互交叉布置。（5）电压变送器的测量输入电压最大值应提高20%,高压选交流120V,低压选交流250V或420V,各种电量变送器的输出一般选直流0-5V或4-20mA。（6）采用变配电站综合自动化系统之后,其监控单元均为交流采样,直接从电流或电压互感器取。-5A或0-100V测量信号,低压直接取220V或380V信号。不再需要各种电量变送器,开关柜上各种测量仪表可以取消。电度计量应选用带脉冲输出的电度表。其型号及一次接线与原电度表相同,只在备注中说明带脉冲输出,并注明与计算机监测与控制系统相匹配的直流电源电压,设计时应优先选用自带供电电源的有源型,输出为隔离型的脉冲电度表。计量柜电度表一般不进入计算机监测与控制系统,所以应在进线开关柜内增加有功与无功脉冲电度表各一块,作为内部统计用电量使用。。本设计采用数字综合测量电路。如图7所示。图8多功能数字式智能表的测量原理图第五章:箱式变电站智能监控功能设计第39页 5.1箱式变电站的监控内容随着社会经济的发展，用户对供电可靠性和电能质量要求越来越高。预装式变电站和传统的供电所相比，虽然有着明显的优势，单仍存在一些不足之处，比如没有变压器故障监控，无防环境影响的揭露控制等。传统的保护只在高压侧配置负荷开关和熔断器，变压器有的装有专用温度控制器，低压室出线一般设有空气开关和塑壳开关。鉴于这种情况，我们对箱式变电站智能监控采用预装式变电站智能监控单元。它集中采集了预装式变电站所有有用的信息，包括电参量、环境温湿度、变压器温度等信息。通过对这些信息的综合分析作出对应动作，确保变电站的经济、安全运行，延长使用寿命。总体规程如图9。微机总控制端操作机构运行设备保护装置监控系统图910KV箱式变电站智能控制系统5.1.1电参量监测与保护实时在线监测高压侧三相入口电压/出口电流，低压侧各输出端口电流，记录运行时的电压，电流，功率，功率因数，供上位机调用或本地监测；实时监测预装式变电站三相高压端出口电流故障，根据故障状态及时分断负荷开关或向上位机发送故障状态信号。5.1.2防凝露保护预装式变电站一般用于户外，对高压室，低压室实时在线监测温湿度信号，根据当前温湿度值及时启停除湿，升温设备，破坏凝露的生成，有效防止高压开关和低压开关设备因表面出现凝露而发生闪络放电事故。5.1.3变压器室温度保护变压器在运行过程中由于负荷及各种原因的影响，温度容易升高，若不及时对其降温，或在温度急聚上升时做出相应地处理，将影响变压器出力甚至设备故障或永久损坏。通过实时监测变压器绕组温度或变压器油温，当监测温度超过设定值时，可启动风扇，强迫排风散热。5.1.4参数在线数字化显示和设定第39页 8位LED循环显示高压侧入口三相电压和出口三相电流、低压侧各输出端口电压高压侧低压室温湿度和变压器室温度，通过按“显示”键可显示高压侧最新出口故障电流。故障电流地整定值和各路温湿度的上小限设置值均可通过键盘设置修改，或通过上位机下发命令而设置修高故障电流整定值和温湿度上下限值。5.1.5系统组网与集中化管理预装式变电站无人值守的特点，使得系统组网成为必然。现场总线通信接口积极RS485/422人机通信接口能方便地通过电力线载波、无线电信道、通信电缆与县调或地调进行可靠通信，符合部颁通信规约标准，从而全面支持“四遥”功能。5.2配电网自动化的功能（1）配电网的实时监视与控制这种监视和控制功能与大电网的SCADA系统原则上具有类似的功能，只是监视和控制的对象不同，其规模较小。它必须随时了解配电网内各重要母线电压，各配电线的有功功率的状况；反映系统结构变化后各配电变压器，断路器及柱子上开关的运行状态；重要用户的负荷情况及其电力和电能表的信息等。这些信息必须连续地或周期性地被采集和不断地更新。反映这些信息的数据必须可靠，完整和具有一定的精确度，以便准确的实施各种控制和记录。（2）安全性控制安全性控制的目的是使配电网系统在发生故障后所造成的损失和影响最小。实施安全性控制首先识别故障。在非永久性故障时，依靠继电保护和重合闸来消除故障和恢复供电。在永久性故障时，要将故障隔离在最小范围内，使非故障部分的用户尽可能快地恢复供电。安全控制主要有以下几方面：1）电线的切换和自动分段对于环状配电网，在正常运行时是由分段开关加以分开，实行开环运行。在发生永久性故障时，配电网自动控制系统可以根据遥测和遥信信号自动地识别故障将故障隔离，并自动地重新安排运行方式，恢复所有非故障线的供电。包括：故障检测、故障隔离、初始电源恢复和配电线重新配置。2）母线自动分段在配电变电所一段发生永久性故障时，原来由这一母线供电的配电线必须切换到另一健全的母线上。这一系列的倒闸操作可以由配电网调度自动化系统来完成。3）冷负荷启动这是指在大于20min的停电以后，重新恢复配电线的供电时，为防止短时冲击性负荷超过配电线的允许值，采用切除部分用户负荷，并在配电线正常运行后逐步按次序恢复用户的自动恢复供电控制。第39页 （3）经济控制经济性控制的目的是为了有效的利用配电设备的能力，降低或推迟扩建资金的投入，减少运行费用。（4）质量控制质量控制的目的是保证供电的电压和频率，当然，这二者与整个电力系统的运行控制的关系是十分密切的。（5）负荷控制负荷控制是用对用户负荷进行远方控制的方式，以抑制高峰负荷和提高负荷率。其目的是降低用户对电网的负荷需求，鼓励用户在低谷时多用电，系统突然失去大电源时，缓解对电力系统的扰动，在停电后恢复供电时，减轻冷负荷时的冲击。5.3箱式变电站的智能监控方案5.3.1硬件设计及工作原理智能监控单元以16位微处理器为控制核心，外扩现场可编程芯片（PSD），组成最小CPU系统，硬件电路简单，设计、调试和扩展十分灵活方便。它集成模拟信号处理、开关量输入输出、串口通讯、人机接口等部分，通过对电量和非电量的采集、计算、判断来达到对系统进行监控的效果；通过串行口的连接和上位机进行通讯，以达到网咯化管理；通过送风、加热等措施监测和调节环境温湿度、变压器线包温度，使预装式变电站能够正常工作。输入板接收所有要采集的各个参数，经过互感器的交换，送到模拟块。模拟板吧输入板转送过来的各个参数滤波、放大等方法处理后，将转换后的数字量送CPU板计算处理。CPU板是整个单元的核心，它接收经过模拟板模拟转换之后的数据、面板的开关量和上位机的通信数据，经处理后向输出板输出操作信号，通过断路器的动作完成报警、跳闸等功能，或者通过操作LED输出测量信息的数值，或者向上位机上传信息。硬件基于通用硬件平台设计，采用总线结构，使各部分更加独立化和模块化，可以根据不同的控制要求选配不同种类的模板，因而可以适用于各种不同的应用场合。监控单元的硬件由CPU主控板、模拟板、输入板、输出板、面板、总线板等六部分组成。所以5块板的通信联络均是通过总线板进行的。5.3.2软件设计主站系统软件，包括数据库系统、电力系统模型、数据采集和传输。电力系统模型主要指电力系统设备对象化及网络拓扑；数据库系统分运行库、基础库、标准库和历史库四部分；数据采集和传输就是将各种数据从不同的终端根据各种通讯协议采集过来，但并不进行处理，再通过网络分发给需要这些数据的系统。将采集过来的数据经过各种处理，通过GUI界面显示给用户（Mapinfo配电地理信息系统）。第39页 上位软件主要完成以下功能：箱变变压器SCADA系统，变压器运行监控，箱变变压器异常情况监控，数据的分析、处理和存盘，箱变RTU的参数设置及状态显示。既能获得配电网运行的基本信息，又为功能扩充提供很好的基础。自动抄表系统：根据设定的时间自动抄录配电变压器和用户的电度数。并具有电表异常告警，跟踪抄表记录和操作记录等辅助功能。用户购电量管理：对于信誉比较差的用户，通过系统对它进行先购电后供电，并在使用电量达到某些比例时进行警告。线损管理：主要是台区线损管理和线路线损管理。箱变配电设备管理：主要是箱变配电线路和箱变配电变压器等设备的管理。远程操作终端：可以远方读取或者设置终端的参数，如变压器的整定参数等。可设置开关合闸，开关分闸。可读取或设置VQC参数。采集谐波数据：通过系统能够采集用户的各次谐波含量。用户窃电管理：增加用户电量与功率转换为电量的比较，通过设置比例系数，来进行警告，比如当有功功率产生而电量不动时，则产生警告。5.4箱式变电站设计中应注意的问题5.4.1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。5.4.2210kV电缆出线应穿钢管敷设第39页 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。结论第39页 本设计主要对10kV箱式变电站进行设计，系统的阐述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，10kV侧母线采用单母线，0.4kV侧母线采用单母线分段接线方式。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。从电厂出来经输电线把电能从电厂送到负荷中心，然后再经过变电所变压，送到千家万户，满足人们的生产、生活的需要。用砖瓦等建材构成的变电所、配电室，这种供电形式人们已经司空见惯了。随着科技的进步，经济的发展，占地日趋紧张，而建配电室和柱上变压器等古老的供电方式已经不能满足人们的需求。于是一种新的形式，那就是箱式变供电便应运而生，使其无论应用于自备，还是公用，都以其未曾有过的强大生命力立足于电网之中。　　箱式变电站是近年来发展的新产品，有多种型号。早期，箱式变电站的型号和含义，如XZW，其字母分别代表成套、组合、户外，后来其它厂家又有另外的不同表示：有北方开关厂的NXB、ZXB；北京第三开关厂的XWB；北京华东开关厂的ZBW。随着外资的引进，又出现了一些型号：如北京安瑞吉(NRG)电气设备有限公司的CSS-W型箱式变电站，这是中国与德国F＆G公司的合作产品；VFI型的美式箱式变电站，这是美国COOPER公司的产品。还有，国内用先进技术研制成ZDXB系列智能箱式变等，更进一步开拓了箱式变电站的市场。　　箱式变电站，在50Hz、6～10kV的供电网中，作为额定容量50～800kVA(油变)或50～1600kVA(干变)的独立成套变电站及配电装置，它由6～10kV高压室、6～10kV/0.4kV变压器室及0.22/0.38kV低压配电室组成，装于金属结构封闭式箱内，可以广泛应用于多种场所：如商务中心、居民住宅小区、车站、港口、机场、仓库、公园、油田、工厂、矿山、市政工程、建筑施工单位及临时性施工工地等等，特别适用于土地紧张和流动性大的野外施工单位的临时用电。它既可作为固定式变电所，也可作为移动式变电所。近年来箱式变电站，是当前农网改造和今后变电站建设的主要方向，但就某些方面还存在着一些不足，具体表现在：　　(1)　防火问题：箱式变电站一般为全密封无人值守运行，虽然全部设备无油化运行且装有远方烟雾报警系统，但是箱体内仍然存在火灾隐患，如：电缆、补偿电容器等，一旦突发火灾，不利于通风，也不利于火灾的扑救，因此应考虑设计自动灭火系统，但这样会增加箱式变电站的制造成本。第39页 　　(2)　扩容问题：箱式变电站由于受体积及制造成本所限，出线间隔的扩展裕度小，如想在原箱体中再增加1～2个出线间隔是比较困难的，必须再增加箱体才能做到。(3)　检修问题：由于箱式变电站在制造时考虑制造成本及箱体体积所限，使箱式变电站的检修空间较小，不利于设备检修，特别是事故抢修，这是箱式变电站的先天不足，是无法克服的缺点。总之，展望未来，箱式变电站在我国广大城市、农村、工矿企业、公共建筑设施中会得到广泛的应用，它将以其物美价廉的优点被越来越多的人们所使用，使我国的电网运行水平再上一个新台阶。参考文献1、马丽英,《供用电网络继电保护》，中国电力出版社，2010年11月；2、黄栋，吴轶群.《发电厂及变电站二次回路》，中国水利水电出版社，2010年7月；3、张炜，《供用电设备》，中国电力出版社，2006年11月；4、王玉华,赵志英，《工厂供配电》.北京大学出版社，2006年8月；5、隋新世，《变、配电运行实用技术》，中国电力出版社，2011年6月；6、杨兴，《工厂供配电技术》清华大学出版社，2011年3月；7、严俊长、方建华、陈志文，《工厂供配电技术》，人民邮电出版社，2010年10月；8、 Amanuma K, Takeda H, Amanuma H, Aoki Y.Transgenic zebrafish for detecting mutations caused bycompounds in aquatic environments.[M]Nat Biotechnol. 2000 Jan;9、靖大为、张淑珍，《城市供电技术》，中国电力出版社，2011年8月；10、乔长君，《变配电线路安装技术手册》，化学工业出版社，2011年6月；致谢第39页 时光飞逝，我们的学习到了最后一个环节，也是一个很重要的环节-毕业论文设计。因为我们可以通过毕业设计来进一步综合检验和巩固自己学到的知识。我们的毕业设计有五周一个多月的时间，在时间上应该是比较充足的。所以我们也做了比较仔细和充分的准备。先是到学校图书馆和学校的网上数字图书馆找到了各种资料，再按照老师的要求然后分析整理加以组织，这样构成了自己论文的主体部分。在这过程中我态度端正，积极上进，踏实认真。认为这是一次自己学习的好机会。同时也是得到专业老师亲自指导的最后一个机会，这是很宝贵的。经过一个多月的努力，我基本按照要求完成了本次的毕业设计任务。不论是在知识的吸取还是研究的设计方法上都有不小的收获。这也是对自己辛苦和努力的回报。是啊，我们不论做什么事都是这样，你用心，所以你进步，你收获。我不会忘记自己在大学的最后阶段，不会忘记这其中的苦与乐，遇到困难时的忧愁和做出结果时的甜蜜。还一个很重要的，就是老师给我的宝贵指导，在此谢谢老师牺牲自己的休息时间给我的不倦指导，这也是我可以圆满完成毕业设计的一个很大的影响因素。感谢郭老师，您曾是我的任课老师，现在又是我毕业设计的指导老师。谢谢您的指导和帮助！谢谢！在这离校的时刻我祝郭老师您身体健康，万事如意，工作顺利！第39页'