10kV箱式电站通用设计(配电工程-箱变)

第三篇10kV室内配电站通用设计第1章10kV箱式电站通用设计总体说明1.1技术原则概述1.1.1设计对象10kV箱式电站典型设计的对象为重庆市电力公司系统内，布置在户外的10kV箱式电站。10kV箱式电站指由10kV开关设备、电力变压器、低压开关设备、电能计量设备、无功补偿设备、辅助设备和联结件等元件组成的成套配电设备，这些元件在工厂内被预先组装在一个或几个箱壳内，用来从10kV系统向0.4kV系统输送电能。1.1.2运行管理模式10kV箱式电站典型设计按无人值班设计。1.1.3设计范围10kV箱式电站典型设计的设计范围是10kV箱式电站以内的电气及土建部分，与之有关的防火、通风、防洪、防潮、防尘、防毒、防小动物和降噪等措施。本次设计不涉及继电保护专业、系统通信专业、系统远动专业的具体内容，在实际工程中，需要根据配电站系统情况具体设计。本设计只预留配网自动化设备安装位置，选择可实现电动操作的电气设备，配置基本的信息取样设备和接口。配网自动化远景实施方案，应结合箱式变电站的电气二次、远动、调度等专业，根据区域规划和技术政策综合确定。1.1.4设计深度10kV箱式电站设计的设计深度是施工图深度。1.1.5假定条件海拔高度：≤1000m；环境温度：-30～+40℃；最高月平均温度：35℃；日照强度（风速30m/s）：0.1W/cm2；1覆冰厚度：10mm抗震设防烈度：按7度设计，地震加速度为0.1g，地震特征周期为0.35s污秽等级：III级地基承载力：fk=150kPa，无地下水影响；洪涝水位：站址标高高于50年一遇的洪水水位和历史最高内涝水位，不考虑防洪措施腐蚀：地基土及地下水对钢材、混凝土无腐蚀作用；设计土壤电阻率：不大于100Ω。1.2技术条件1.2.1分类原则10kV箱式电站按照结构形式分为组合变电站（简称美式箱变）和预装式变电站（简称欧式变电站）两类。美式箱变按照油箱结构一般可分为共箱式和分箱式两种。美式箱变和欧式箱变按电气主接线划分成环网型和终端型两类，共组成了2个方案。10kV箱式电站典型设计方案技术条件一览表详见表1-1。表1-110kV箱式电站典型设计方案技术条件一览表方案分类项目名称CXA-1CXA-2变压器容量630kVA630kVA电气主接线和进出线回路数高压侧：二位置开关接线方式、1回进线；低压侧8回出线高压侧线路变压器组接方式、1回进线；16会出线设备短路电流水平16~20kA/2s16~20kA/2s无功补偿按10%~40%变压器容量补偿，按无功需量自动投切按10%~40%变压器容量补偿，按无功需量自动投切主要设备选择高压侧二位置负荷开关、限流熔断器+插入式熔断器；变压器：低损耗、全封闭、油浸式；低压侧：空气断路器高压侧空气绝缘负荷开关+熔断器；变压器：低损耗、全封闭、油浸式；低压侧：空气断路器21.3电气一次部分1.3.1基本参数额定电压：高压侧为10kV；低压侧为0.4kV。高压设备最高电压为12kV。1.3.2主变压器容量根据箱式变电站特点及使用环境，本典型设计采用的主变压器容量为630kVA。1.3.3电气主接线美式箱10kV侧变采用二位置开关接线方式；环网型欧式箱变采用单母线接线方式。0.4kV侧全部采用单母线接线方式。对于500kVA及以下美式箱变，0.4kV侧可不设进线总断路器。1.3.4进出线规模环网型箱式变电站：2回10kV进线或1回进线1回环出线。终端型箱式变电站：1回10kV进线。根据主变压器容量：0.4kV可相应设置4~6个出线单元。1.3.5设备短路电流水平10kV电压等级设备短路电流水平为16~20kA/2s。负荷开关熔断器组合电器额定短路开断电流≥20kA。0.4kV电压等级设备短路电流水平根据实际系统情况计算选择。1.3.6主要电气设备选择主要电气设备选择可用寿命期内综合优化原则，选择面检修、少维护、使用方便的电气设备，其性能应满足高可靠性、技术先进、模块化的要求。为了适应箱变负荷增长的需求，变压器按容量在实际工程中可分步实施。其他配电装置按最终规模一次建成，避免重复投资。1.3.6.1主变压器变压器原则上选用低损耗、全密封、油浸式变压器，城区或供电半径较小地区的箱式变压器额定变比采用10.5±2X2.5﹪/0.4kV；郊区或供电半径较大，变压器布置在线路末端的箱式变压器额定变比采用10.5±2X2.5﹪/0.4kV，接线组别宜采用Dyn11。31.3.6.210kV负荷开关（1）美式箱变。二工位三相联动式负荷开关与变压器共箱或分箱布置。（2）欧式箱变。采用负荷开关+熔断器（充气式或空气绝缘负荷开关柜），熔断器采用撞针式熔断器。1.3.6.3电缆附件美式箱变10kV采用全绝缘、全屏蔽、可插拨式电缆头，额定电流在630A及以下，应满足热稳定要求。欧式箱变根据负荷开关的类型选择电缆附件，额定电流在630A及以下，应满足热稳定要求。1.3.6.40.4kV电缆附件对于500kVA及以下的美式箱变可不设0.4kV总进线断路器，500kVA以上的箱变设置在0.4kV总进线断路器。总进线断路器宜采用框架式，配电子脱扣器，电子脱扣器具备良好的的电磁屏蔽性能和耐温性能，一般不设失压脱扣。箱式变电站出线采用塑壳断路器，塑壳断路器应根据使用环境配置热磁或电子脱扣，断路器开断时赢保证零飞弧1.3.6.5无功补偿装置无功补偿按照主变压器容量的10%~40%进行配置。箱变电容补偿装置可以布置在箱体内，也可独立布置。电容补偿装置应根据无功需量自动投切。电容应选用干式自愈型电容器，考虑散热要求，单台电容器容量不宜大于20kvar。有条件的可采用综合测试仪或兼具综合测试仪的无功补偿自动装置，记录变压器基本运行数据（如低压侧三相电压、三相电流、功率因数、小时电量），并保留60天以上，供现场采集或远传。1.3.7设备布置美式箱变：共箱式品字型。欧式箱变：品字型或目字型。品字型结构正前方设置高低压室，后方设置变压器室。目字型结构两侧设置高低压室，中间设置变压器室。1.3.8防雷、接地及过电压保护1.3.8.1防雷由于10kV箱式变电站一般都设在市区负荷密集区，周围有较高的建筑物，可不单独考虑防雷设施。若设置在较为空旷的区域，则要根据现场的实际情况考虑增加防雷设施。41.3.8.2过电压保护电气设备的绝缘配合参照DL/T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》确定的原则进行。氧化锌避雷器按GB11032—2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》中的规定进线选择。当进出线电缆从电线杆上进线时，为防止线路侵入的雷电波过电压，需在10kV进出线侧和0.4kV母线安装避雷器。避雷器宜装设在进出线路杆上。当进出线为全电缆时避雷器已安装在上级出线柜内。1.3.8.3接地10kV箱式变电站接地网以水平敷设的接地体为主，垂直接地极为辅，联合构成复合人工接地装置。接地网建成后需实测接地电阻值，应满足相关规程规范的要求，否则应采取措施，使之达到规程要求箱中所有电气设备外壳、电缆支架、预埋件均应与接地网可靠连接，凡焊接处均应作防腐处理。接地体采用热镀锌材料。1.3.8.4其他要求箱式变电站10kV进出线应加装接地及短路故障指示器，有条件时还可实现远传。1.4电气二次部分1.4.1保护（1）美式箱变的10kV侧采用双熔断器保护即过载熔断器和短路熔断器。过载熔断器具有双敏特性（温度和电流），对变压器进行保护，短路熔断器设置在油箱内部对变压器相间短路进行保护。（2）欧式箱变的10kV侧采用负荷开关—熔断器组合电器，实现反时限过电流保护。1.4.2自动化预留配网自动化终端安装位置，传输辅助信号及其他工况信号。1.4.3“五防”闭锁箱式变电站的高压侧和低压侧均应装门，门上应有把手、锁、按闩，门的开启角不得小于90度。高压侧应满足防止误合（分）断路器，防止带电拉（合）隔离开关，防止带电挂接地线，防止有接地线送电，防止误入带电间隔的五防要求。在无电压信号指示时，方能对带电部分进行检修。高低压侧门打开后，宜设照明装置，确保操作检修的安全。1.4.4计量5箱变计量表计的装设执行重庆市电力公司计量规程规定。1.5土建部分1.5.1概述（1）站址场地。1)站址用接近负荷中心，满足低压供电半径要求。2)站址宜按正方向布置，采用建筑坐标系。3)土建按最终规模设计。4)洪涝水位：站址高于50年一遇的洪水水位和历史最高内涝水位，不考虑防洪措施。（2）设计原始资料。站区地震动峰值加速度按0.1g考虑，设计风速30m/s，地震作用按7度抗震设防烈度进行设计，地震特征周期为0.35s，地基承载力特征值fak=150kPa；地基土及地下水对钢材、混凝土无腐蚀作用，海拔1000m以下。1.5.2标识板重庆电力公司制定的“标识板”设计方案，在具体工程设计师必须采用。1.5.3箱体外观箱体外观要具备现代工业建筑气息，建筑造型和立面色调要与周边人文地理环境协调统一；外观设计应简洁、稳重、实用。1.5.4结构与基础（1）箱式变电站的抗震设防烈度按7度设计，设计基本地震加速度值按0.1g考虑，地震特征周期为0.35s，非7度地震烈度区及不满足上述条件的地区，应根据站址所处地区地震烈度验算，设计基本地震动峰值加速度值，设计地震分组，进行必要的调整。（2）基础一般高于地平面10cm。（3）各地区地基承载力变化较大，具体工程应根据地质报告完成基础设计，尽量考虑采用天然地基，必要时可结合当地经验采用人工地基。工程设计中考虑地基抗液化措施。（4）主要建筑材料。1)混凝土。C25一般用于现浇或预制钢筋混凝土结构及基础；C15用于混凝土垫层。62)钢材。Q235、Q345。3)钢筋。HPB235、HRB335、HRB400级。4)螺栓。4.8、6.8、8.8级。1.5.5消防及其他（1）消防。箱式变电站与其他建筑物的距离应满足防火规范要求。（2）采暖通风。箱式变电站采用自然通风，维护或事故抢修是采用移动设备强迫排风、排水。箱式变电站不设置采暖。1.6相比模块划分和基本使用原则1.6.1模块划分原则10kV箱式变电站可分为4个基本模块，以变压器容量和0.4kV出线回路为子模块。1.6.2模块的拼接使用者可根据实际工程适用条件、前期工作确定的原则，从各典型设计方案中选择适合的方案作为箱变本体设计，然后加入典型设计包括的外围部分完成整体工程设计。如方案不能满足要求，使用者可选取响应子模块重新组合，以适应实际布置要求。模块组合拼接成完整的箱变本体设计后，应再加入因实际工程条件不同的、典型设计为包括的基础处理、站外实施、接地等部分，已完成整体设计。1.6.3模块的调整使用者在参考典型设计方案时，要了解到典型设计方案的基础是模块，典设方案仅提供一种模块使用和组合的思路，在参考典设进行实际工程设计时，一定要对典设方案进行全面了解，这样才能把握住所有模块，根据工程特性合理选用。实际工程中，使用者要深入了解模块的构成和特性，如果设计规模与典设各部分的设计规范要求。1.6.4拼接接口部分注意事项在工程中要结合站址周围的实际情况在不影响功能和投资的情况下自行优化总平面布置，着重处理好各模块个性差异造成的平面布置不规则情况。典型设计虽然统一了许多因人而异的因素，但诸多因地制宜的因素中不可能同意概括，也无必要以更多的方案来适应，为此典型设计的构成采用了单元模块标准化、外部条件虚拟化、总体布局合理化的方法，以适应典型化和个性化相结合的要求。使用者要想在实际工程设计中使用好本典设方7案，必须遵守以下使用步骤：（1）根据批复的站址位置提出勘测任务书；（2）根据具体工程可研批复规定的开关站规模、型式，结合各工程外部特性在子方案中找到最为接近的作为基本模版；（3）明确基本模板后，根据站址区域地形、出线方向、进所道路及周围环境等外部条件寻找相应模块，对不适应部分进行修整后再拼接；（4）根据电网规模及负荷发展进行短路计算；（5）根据线路最大输送容量，核对假定的设备额定电流；（6）根据区域电力网络现状及规划，补充通信及继电保护设计；（7）根据站址区域污秽等级调整设备外绝缘爬距；（8）根据勘测水文气象资料