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。

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10kV，主变压器容量为3150kVA。主接线采用单母线分段接线。

目录

1 绪论

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、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，城市用地越来越紧张，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。再次人们对供电质量尤其是供电的可靠性要求越来越高，而采用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。

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。

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。

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 、0.4 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

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％。

⑥占地面积小。

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。

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。

2 35kV箱式变电站的总体结构设计

2.1 电气主接线的确定

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。

（1）具有母线的电气主接线

①单母线接线：单母线接线是一种最原、最简单的接线方式。

②单母线分段接线

③双母线及双母线分段接线

③旁路母线接线方式

（2）无母线的电气主接线

①桥形接线：当具有两台变压器和两条线路时，在变压器线路接线的基础上，在其中间架一连接桥，则称为桥形接线

②单元接线：发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机

2.1.1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。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。

2.1.2 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，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。

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。

2.1.3 箱体结构的确定及合理配置

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。

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。

2.3 变压器

2.3.1 主变压器的选择及台数的确定

1主变容量和台数的选择，应根据《电力系统设计技术规程》SDJ161—85有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。若变电所所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。

2与电力系统连接的220~330kV变压器，若不受运输条件限制，应选用三相变压器。

3根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。

4在220~330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。

5主变调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关规定。

为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装2~4台主变。

本次设计的变电所没有一级负荷，所以采用一台主变。

主变一般采用三相变压器，若因制造和运输条件限制，在220kV的变电所中，可采用单相变压器组。当今社会科技日新月异，制造运输以不成问题，因此采用三相变压器。

在关于绕组上，只有220~330kV具有三种电压的变电所中，若通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均

宜采用三绕组变压器。此次设计的变电所只有35kV和10kV两个电压等级，所以采用双绕组变压器。

我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用△连接。因此35kV侧采用Y连接，10kV侧采用△接线。

根据上述的讨论选用35kV铝线双绕组电力变压器，该变压器的型号为S11 —3150/35.具体技术数据如下表：

表2-1变压器技术参数

型号S11—315000/35

额定容量(kVA) 3150

额定电压(kV) 高压35 低压10.5

损耗(KW) 空载9.6 短路57

短路电压(%) 7.5

空载电流(%) 0.9

2.3.2 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。35kV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。为了通风，变压器室的箱体上设置百叶窗。百叶窗结构，使气流能进去，而灰尘被分离。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。机械强迫通风用幅面风机，而不用轴流风机。

因轴流风机对变压器散热片内外侧散热不均，往往外侧散热好，内侧散热差些；而幅面风机的排风口均匀吹拂内外侧，通风散热效果较好。

2.4 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。主变压器额定容量为3150kVA，站用变压器额定容量为50kVA，接在35kV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。

（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3150kVA油浸式变压器。室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。

3 短路电流计算

3.1概述

电力系统运行有三种状态：正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危害最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。因此，短路电流计算是电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、节点计算以及继电保护选择和整定的基础。

短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。如电力系统中，相与相之间的中性点直接节地系统中的相与地之间的短接都是短路。为了保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，一定要考虑系统等不正常工作状态。

3.1.1短路的原因及后果

1.短路原因

（1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起的绝缘损坏。

（2）架空线路因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等都可能导致短路。

（3）电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发的短路。

（4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等都会造成短路。根据国外资料显示，每个人都有违反规程操作的潜意识。

（5）其他原因。如输电线断线、倒杆、碰线、或人为盗窃、破坏等原因都可能导致短路。

2．短路后果

短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减小，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有以下几方面：（1）强大的短路电流通过电气设备是发热急剧增加，短路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁；

（2）巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏；

（3）短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏；

（4）短路将引起系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重后果；

（5）巨大的短路电流将在周围空气产生很强大电磁厂，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。

3.1.2短路计算的目的

因为短路故障对电力系统可能造成极其严重的后果，所以一方面应采取措施以限制短路电流，另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。这一切都离不开对短路电流故障的分析和短路电流的计算。概括起来，计算短路的主要目的在于： (1）为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据，为此，计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性，计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性；

（2）为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据；

（3）为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。

3.2各系统短路电流的计算

3.2.1 35kv短路电流的计算

1 根据电气主接线画出系统的等值网络图

图3.1

2.计算各元件的电抗标幺值

参考公式：变压器阻抗标幺值计算：T

B

k T S S U X ?

=

100% 线路阻抗标幺值计算： 2

0av

B

L U S l X X ?

?= 58.037100

204.02

2

01=??=?

?=av B U S l X X 38.215

.31001005.7100%2=?=?=

T B k S S U X 81.15

.10100

54.02

2043=??=??==av B U S l X X X 81.15.1010054.02

2065=??=?

?==av B U S l X X X 81.15.10100

54.02

2

087=??=?

?==av B U S l X X X

3.短路点的选取

① 35KV 侧（1d ）② 10KV 母线（2d ）③负荷点（10KV 出线3d ） 4.各个短路点的短路电流的计算

1d 点的短路电流计算

根据图3.1画出系统的简化等值电路：

图3.2

58.011==X X d 短路电流标幺值：72.158.0111*1===d d X I 有名值：KA U S I I av B d d 68.27

.3310072.13*

11=??=?

= 冲击值：KA I K i d sh sh 83.668.28.1221=??== 有效值：KA I I d sh 07.468.252.152.11=?==

短路容量：MVA I U S d av d 75.17168.2373311=??== （1）2d 点短路电流的计算

根据图3.1画出系统的简化等值电路

图3.3

96.238.258.02192=+=+==X X X X d

2d 点短路电流的标幺值：34.096

.2119*2===X I d 有名值：KA U S I I av B d d 87.15

.103100

34.03*

22=??=?

= 冲击值：KA I K i d sh sh 76.487.18.1222=??==

有效值：KA I I d sh 84.287.152.152.12=?== 短路容量：MVA I U S d av d 3487.15.103322=??==

3d 点短路电流的计算

根据图3.1画出系统的简化等值电路

34.086.1//86.1//86.1//86.1//86.1////////7654310===X X X X X X

图3.4

31.096.2//34.0//91011===X X X 12.281.131.081112=+=+=X X X

3d 点短路电流的标幺值：47.012

.21112*3===X I d 有名值：KA U S I I av B d d 58.25

.103100

47.03*

33=??=?

= 冲击值：KA I K i d sh sh 26.658.28.1223=??== 有效值：KA I I d sh 92.358.252.152.13=?==

短路容量：MVA I U S d av d 92.4658.25.103333=??==

绘制短路电流计算结果表

短路点

)(KV U av

)(KA I di )(KA i sh )(KA I sh )(MVA S di

1d

37 2.68 6.83 4.07 171.75

2d

10.5 1.87 4.76 2.84 34

3d

10.5 2.58 6.26 3.92 46.92

表3-5

4 35KV箱式变电站一次系统设计与设备选型

4.1 35kV箱式变电站一次系统设计

4.1.1 概述

电气主接线是由各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关电器、互感器、电抗器及连接线路等设备），按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路。由于交流供电系统通常三相是对称的，故在主接线图中，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备不对称或需要进一步说明的地方，部分地用三条线表示，这样就将三相电路图绘成了单线图。

主接线代表了发电厂和变电站电气部分主结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。

4.1.2 一次系统设计原则

（1）变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响,一次系统接线方

式及供电方案仍按有关要求与规定进行设计。

（2）变配电站采用计算机监测与控制后,应发挥计算机的图形显示功能,模拟盘可以

简化或取消。

（3）变配电站采用计算机监测与控制后,可以实现元人或少人值班, 值班室面积可

以减小,分散值班可以集中于一处值班。

4.1.3 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。可保证设备在-40～+40℃之间运行。内部一次系统采用单元真空开关柜结构。开关柜内设有上下隔离刀闸，ZN23-35型真空断路器，选用干式高精度的电流互感器和电压互感器，电容器采用高质量并联电容器，并装有放电PT，站变选用SC9型干式站变，站内装有多组氧化锌避雷器。一次系统连接采用封闭母线结构，在每个单元柜装有"五防锁"，保证了人身与设备的安全。

4.2电气设备的选择与校验

4.2.1 选择电气一次设备的一般条件

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。

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，斌干短路条件来校验其动稳定和热稳定。

4.2.2按正常工作条件选择

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N U 在220KV 及以下时其NS U 为1.05N U ，当N U 为330-500KV 是，其NS U 为1.1 N U 。

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

N NS U U ≥

式中， N U －电气设备铭牌上所标示的额定电压（KV ）； NS U －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

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

max N I I ≥

式中，N I －电气设备铭牌上所标示的额定电流（A ）

max I －回路中的最大工作电流（A ）

在决定max I 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4-1 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4-1

母联回路 母线上最大一台变压器的max I 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：

()/()al t N al al N N I K I I θθθθ==--

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

θal —电气设备的长期发热最高允许温度（℃）

θ—实际的周围环境温度，取所在地方最热月平均最高温度（℃）

N θ—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