小型换热站10kV变电所设计

摘　要

电力系统通常是由发电模块、电能输变配模块以及功耗等相关模块构成的。其作用是将初级能源转变成电能。然后通过输电、变电、配给到应用端。要完成这一过程，需要其诸多方面共同协作，其中包括若干个层次的讯息与控制体系。在电能产生时，其中涉及到许多环节，例如调控、保护、通信以及调试等方面，从而达到应用安全以及经济性需求。通过这些，来获得电能的质量。变电所是电力系统的重要组成部分，本文是对10kV变电所的电气部分进行设计，其中包括各种数据运算，例如变压器容量运算以及短路电流运算等，还会涉及到变电所主接线模式的选型，各装置的选型与校正检验，同时也包含了换热站的设计。在本设计中，所有的步骤都是依据国家电气相关标准和规范来计

关键词：变电所；换热站；电气主接线设计；防雷保护

1 绪论

　1.1 变电所的发展现状与趋势

自1990年之后，我国普遍应用变电所综合自动化技术，它属于一种热技术，是我国电力行业的一个构成部分。改革开放以来，我国已经投入10 kV变电站的运行大约20000个,这里面不包括用户变量。以及变电站的年数加入度为3%～5%,我们的设计的根据是需求模型自动化系统，以便实现值班的无人驾驶。80多年前,是一个远程设备和本地监控基于RTU作为代表。在1990年代早期,单元类型根据功能设计微机保护和基于色散型微机测量和控制设备,可广泛应用,保护和控制装置是相对独立的,通过通信管理部门的各种信息将被发送到背景或调度端计算机。上个世纪以来发展到今天，计算机技术网络和通讯科技的迅速进步，基于间隔对象来完成对保护、测量以及控制模块的设计，构成分层式分布架构。如此则可以构成真正意义上的基于分层分布式架构的自动化体系。现今。我国的主要生产商都选用了该模式。而在智能变电所技术则成为现代发展的主要方向，种类繁多，部分技术已趋于完善，部分技术尚在探索阶段，而部分技术则依旧停留在概念阶段。具体如下：

1.一次设备智能化的实际应用：现今已经进行投用，其中典型代表有淮北桓潭110kV智能变电所；

2.基于网络的两种有效功用：在工程方面得到运用，在洛阳某10kV数字化变电所也应用了该系统；

3.装置状态检测维护的实际应用：在一次智能装置以及基于继电保护的二次装置的实际应用，现今仍处于研究阶段；

4.变电站高级智能系统的探索：可实现智能预警和经济性剖析等，当下依旧处于探索阶段；

5.基于分式的智能化操控及保护体系：当下依旧停留在探索阶段；

6.基于新式光栅主变的实时监测体系：当下依旧停留在探索阶段；

7.基于GIS的SF6压力及微水实时检测体系。关于该类型的智能变电所，目前依旧处在准备时期，目前研究的核心放在智能化开关装置方面，现今还无法进行广泛普及与运用。

随着国内城镇化进程的快速推进，基于我国供暖及环保的需求标准，大多都采用集中供暖模式。该模式的优点主要体现为两个方面，一是节能，二是环保，因此获得了快速推广及广泛应用。伴随城市规模的持续扩大，其人口规模也在不断变大，居民生活质量日益改善，因此其所需供热规模必定会不断扩大。我国建设部在1996年制定了相关发展目标，计划到2010年实现民用建筑节能能够达到50%。这就要求供热体系一定要具备节能控制功能。为确保集中供热的顺利工作，改善其工作效率，减小能耗与热损量，另外，为优化其工作平稳性，确保室内温度的合适性，为实现节能的最佳成效，需要采用一套测度与调控体系。并且温控是实现建筑节能的关键构成之一，特别是在集中供暖区域，是实现该目标的主要手段。

伴随经济水平的不断提升，人们对节能环保愈来愈关注，通过现代科技，实现热量的优化配给，有效提升其热能利用率，为更广大使用者供给更加优质服务，这是供热公司的最高追求。把微型计算机监测与自动化控制应用到其中，从而将原来的手动调节演变成自动操控，如此方可达到当今的供热标准。在该领域内应用计算机控制技术则代表着未来大趋势。对于小区换热站的设计来说可能会出现很多问题，比如：现今国内建设资金较为紧张，不管是热源投资，还在管网投资方面，都需要消耗大规模的资金。所以，对早前的凝气式发电站进行改造，将其变成热电厂，如此不但能够有效减小投资规模，而且还能降低工期，该方式见效迅速，成为实现集中供热的关键方案。我们应该最大程度的利用老厂，对其进行扩建，增加供热机组数量，以减小各种投资，而且其技术也较为成熟，能够有效确保生产的安全性。对于中大规模城市而言，当供暖需求较高时，最好选择容量规模较大的两用机组，供暖时则可减少供电比例而增大供热比例，其余时间则可正常工作，该方式的节能效益是十分优良的。最近一些年来，新兴的循环流床锅炉则优势更加突出：可应用更多类型的煤炭，其荷载变动区间可达到50%～100%，热效优良，便于清除硫，需要投入的资金规模较小，可用作建材。在集中供热的改进研究上，一些科研单位已开发了相关软件，例如清华大学等，其能够实现热源空间布局的优化，管网系统的优化等。未来必然会得到普遍推广，节能、成本小而收益较高。

现今中国经济紧张成为制约其发展的关键原因，同时该因素也在全球也是广泛存在的。国内能源行业的发展陷入迟缓状态，然而却存在着特别巨大的能源浪费问题。故而，该论文旨在最大程度的实现能源节约，改善其利用率，要充分结合各地实际情况，从而优化供热方案，达到能源的综合有效利用，另外，还需要考虑到中国国情及建设资金紧张等状况，因此，在进行方案设计时，必须要最大程度做到能源节约，以降低项目成本。

1.2 变电所的研究背景

在当今社会中，电力系统在生活和生产中发挥的作用是越来越大的，不但生产科研离不开电力系统，就连大多数城乡居民的基本生活同样也离不开电力资源。人们的生活没有电将变得的一团糟，大部分日常生活中习以为常的活动开展都会变得十分困难，例如：供电出现问题的同时城市供水问题也将崩溃。所以说，一个城市的正常运行和发展已经离不开电了。现如今，伴随我国经济的迅速发展，而电力的发展无法满足经济发展需求。电力系统作为我国经济发展的基本支持，而变电站是其关键构成部分，其对该系统的正常运转及工作经济性具有直接的制约作用，其中动力装置的功能主要体现为两个方面，一是电能变换，二是电能分配，它属于衔接发电站与使用端的桥梁，伴随10kV变电所的迅速普及，对变电所进行优化设计则能够直到增强供电网络供电性能以及适应性。减小供电网络功耗以及供电费用，降低电力装置的土地占用面积。

　1.3 本次论文的主要工作

选小型换热站10kV变电站当作研究案例，并对其进行设计。该设计重点放在其电所部分上。

该设计旨在就换热站10kV变电站实施电气设计，其中涉及五大部分，一是换热站选址及类型确定；二是确定变电站主变数量及容量；三是变电所主接线模式选型与相关短路电流确定；四是通过运算确定其负荷；五是求算出其无功功率补偿数值。

2 电气主接线设计

发电厂和变电所、变电站之间主线路的电气部分主接线模式的选择将对其工作的稳定性以及灵活性产生直接的制约作用。其模式的确定事关重大，它决定着电气装置选型、布设、继电保护、自动控制方案的选择，是进行电气设计的关键环节。

变电站主电气配线是按照一定的顺序连接在一起，其衔接次序为变压装置、断路器、隔离开关等。由于电气装置模式的差异，其主配线也会有所差异，会对操作的可靠性和灵活性产生很大的影响，并对选用什么电气设备、什么配电装置、电路的继电保护和控制方式也有极大的影响。因此一定要正确选择和设计电气主接线，要从综合的因素方面考虑，通过经济和技术层面的分析来对各个方面进行比较方可。

2.1 电气主接线设计的原则和基本要求

　　2.1.1 设计的原则

1.考虑变电所在电力系统中的地位和作用

主接线方式的确定取决于变电站。电所站因为其在整个配电体系中的位置及功能的差异性，不但会导致会其布线标准有所差异，而且其稳定性、灵活性以及经济性也会有所差异。

2.考虑近期和远期的发展规模

对其主接线方案进行设计，不但需要达到当前供电体系的应用标准，还要满足其未来5～10年发展规划。根据不同地区负荷的大小及分布状况，负荷的增长速度，通过各方面因素考虑，分析不同的布线方案的优劣来确定主布线的形式，并确定接电线的数量和回数的确定。

3.考虑负荷分类主要布线的重要性及影响

一级负荷，一定要有两个分开的独立电源，其中一个留作备用，以确保发生故障时，备用电源发挥作用，满足其一级电力荷载；对于二次负荷，通常为两个电源，当一个电源故障时，另外一个电源要能保证多数的二级用电荷载的正常运行；而对于三级负载而言，一般仅须配置单独电源即可。

4.考虑主变压器台数对主接线的影响

主变容量及数量也会是制约主接线模式的直接因素。就大型变电所而言，由于其电能传输量特别巨大，因此要求电源的稳定性必须达到更高要求，故而对主接线方案的稳定性及灵活性也有更严格的标准。相反，对小规模变电站而言，对其主接线方案要求则相对宽松。

5.考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发电、送电、变电的备用容量，是确保可靠供电坚实后盾。如果发生负荷突然增加，设备维修，紧急要求停运故障情况可以应急供电。因此是否有备用容量对主接线的设计也是不同的。

　2.1.2 基本要求

从各个方面考虑以确保供电的可靠、操作的灵活、维护的方便、节省的投资，使其也容易增加或扩展等选择主接线。

2.2电气主接线设计说明

方案Ⅰ：高、低压侧全都使用单母线分段的方案。优点：母线用断路器分成两段后，对关键客户进行重点保障，通过双回路进行保障性供电，由两个母线段引出两个回路；如果某段母线出现问题时，则会自行断开该分部电路，以保障正常母线能够持续工作进行电能供应，从而保证关键客户不断电。劣势：倘若进行母线检查与维护时，就需要将其所接出的回路全部断电；如果采用两回路接线时，架空线则会存在交叉现象，如果后期进行扩建时，必须确保两者同时进行拓展。

方案Ⅱ：单母线分段带旁路。优势：继承了单母线分段模式的所有优势，进行线路维护及检查时，无须断电。劣势：主要适用于大规模变电系统当中，造成高昂。

方案Ⅲ：高压部分选用单母线、低压部分选用单母线分段。优势：对主变进行检测及维修时，可实现电源的快速切换，从而确保电能的持续供应。劣势：如果对高压母线、电源进行检修及发生故障时，会使整个变电所停电。

以上三种方案可以满足主接线要求，虽然从经济性方面看，第三种方案是最佳的，但相比其他两个方案的可靠性较差；采用方案二所要求断路器的数量很多，接线相比较不简单，且不经济；采用方案Ⅰ既可以达到负荷供电要求又比较经济，投资少，故本次设计选用方案Ⅰ。

3 变电所主变的选择

　3.1 主变容量有关规定以及原则

　　3.1.1 主变台数的确定

1.主要应用在较大规模城市变电系统的一次变电所，倘若其中压侧与低压侧业已完成环网的搭建，基于综合思考、全面兼顾，选用两个主变为宜。

2.如果应用区域性变电体系当中，进行一次变电时，又或者应用在较大规模的工业特用变电系统当中时，则需要将主变数量设置成3台。

3倘若仅使用两个主变时，则要基于之前主变而采用较大容量数值的变压器，便于负荷扩大时可以进行主变替换。

在正常情况下，在变电所两台主变压器独立运行，当一个出现故障时，主变压器容量的其余部分应确保与所有部分相符合的标准达到70%，在计算允许过载能力的允许的时间范围内来保证一级负荷和二级负荷的用户供电。同时也要确保供电的可靠性，以避免故障和主变检修时对供电的影响，变电站通常安装两个主变，绝大部分变电站安装的主变设备不超过两台。当仅存在一个电源或电源的第一级负载确保可以正常供电时，就可以安装一个主变压器。

　　3.1.2 主变压器形式的选择

1.变电所的所使用的主变压器通常是三相变压器，如果还有一些外部的原因而不能使用三相变压器，那么可以使用单相变压器。如果只安装一个变压器，则应该增加备用相来提高供电的可靠性。当变压器是多个组时，每个组的容量应该达到全负荷的75%，以满足负载要求，这时就不用考虑备用相了。

2.如果主变压器在变电所中要求能够进行调压，通常采用有负载调压互感器的变电站。负载调节变压器可以在负载在运行时进行调压，这样会使变压器运行的更加经济。因此，这种变压器在新的变电所得到了广泛的使用。

3.变压器的两个中性点直接连接的系统中，除了低压负载大的或者中高压有不好的，通常都使用用自耦变压器，但技术上和经济上也需要进行分析比较。

　3.1.3 主变容量的确定

1.为了确保变压器容量的正确选择，有关变电站等级的负载曲线，要完整绘制出来。最大负载和变电站的平均负载可以从该曲线中获得。

2.对主变容量进行设计时，需要考虑到其未来5-10年内的发展计划，故而，为了使变压器主变容量的选择非常合理，必须从根本上尽最大可能正确的做出5到10年负荷的发展规划。

3.对两台变压器的变电所，变压器的额定容量可按下式确定为：

　　即按70%的全部负荷选择，因此变电所的总安装容量为：

　　为提高供电可靠性，在1989年我国原能源部所颁发的SDJ2-88标准中，规定当一台主变停电时，其余主变容量应保证该所全部符合的70%。这样，再将变压器的过负荷能力考虑进去，大致可以满足全部符合的需求。

　3.2 变电所的主变的绕组和连接组别

在设计时，选择的是两绕组三相的变压器。选择连接组别是D,yn11点接线的方式。因为设计的变电所的电压等级比较低，主变的容量也较小，所以选择的是D,yn11点接线的变压器。

　3.3 变电所本所使用的变压器

1.为满足设计要求，则需要采用有载调压变压器，其分接头的调压区间为：110±8×1.5%/10.5kV或110±8×1.5%/11kV。

2.阻抗电压百分比及允许偏差：普通变压器10±5%；高阻抗变压器14±5%～17±5%。

3.冷却方式：首选自然冷却方式或空气冷却方式，当变压器限制条件为的温升、空间等等时，可采用强油风冷循环的冷却方式。

　　3.4 负荷和主变压器台数的计算

1.变电所有功总负荷：

　　2.变电所无功总负荷

1dc1d59ad89204bf18e7da238d1acc47

根据负荷情况初选变压器为两台,型号S9-1000/10。

3.补偿容量的确定

（1）补偿前10kV负荷平均功率因数

在确定其同时负荷率时，其主要包括两部分，一是有功功率，二是无功功率，其计算公式分别如下：

2d31f2a4bc194351fd8f6059ef2162b3

①低压侧的计算负荷

5d265b248018493e6e474b371dfd9ae8

②补偿前的功率因数

（2）取补偿后的功率因数为：

　　（3）需补偿的无功容量：

　　据计算取补偿容量为40(kvar)则选补偿电容器为BWF0.4-40-3型，数量2台。实际补偿值为：

　　（4）校验：

针对高压侧进行运算，确定其补偿数值，主要包括两个指标，一是功率因素均值，二是变压器的功率损耗数值。

经过补偿运算后，其容量可通过下述公式计算而获得：

ff19531c81463ed0f0075d21aede81f8

56ae64fbfa9b524be1f39a2d428b25c0 　　补偿后高压侧的实际功率因数为

d6abbb78fce14baa35c0560f90b56f05 　　根据负荷情况，在确保系统供电的安全可靠性，保证设备和人身安全的情况下，从经济运行角度考虑，可以选定型号为S9-800/10的主变压器；如果两台变压器是并列运行的，连接组别为：Y/Δ -11接线方式。变压器主要参数见表3.1。

表3.1 变压器参数

型号	额定电压(kV)		额定容量(kVA)	损耗(kW)		阻抗电压	空载电流
	高压	低压		空载	负载
S9-800/10	10±8×1.25%	0.4	800	1.4	7.5	2.5	5

4 电容补偿

　4.1 提高功率因数的意义

通过电能供应系统给使用侧供给电压，则会被输电系统的有功及无功两种功率所制约。对于输电线路而言，当其传送有功功率时，都会因为无功功率的提升而导致其电能损耗的变大，就是用户得到的电压会越低。因此一定要提高功率因数来使电能利用率更高，同时也减少设备的容量。如变压器的容量、电气设备、电线等，它不仅降低了投资成本，而且在电源系统电路中总电流的减少和电能本身的损耗方面也起到了作用。这时就形成了优良的功因值，由于此值的正向作用，能够降低其电压损耗，从而提升了荷载电压的平稳性，有效增强了供电品质；同时，其还能够使系统余量得以增加。探寻电源装置的潜在能力和优势。如果系统中的功率因逐渐数低，应该装设电容器，这样可以提高功率因数和增加负载能力，前提是这些设备具有相同的容量。

　　4.2 提高功率因数的方法

1.提高自然功率因数

倘若不采取无功补偿方案，则电能应用装置的功率因数则属于自然功率因数。使该因数进一步上升的办法包括：

（1）采用恰当的异步电机；

（2）规避电力变压器出现小负载工作状态的出现；

（3）进一步改善机电装置的工作状态，不断优化其工艺水平；

（4）在得到许可时的生产过程的条件下，通过同步电机来完成方案设计；

2.采用人工补偿无功功率

通过无功功率补偿装置来实现补偿过程，主要采用的装置为电力电容器，其还被叫做移相/静电/并联电容器。

3.并联电容器提高功率因数的原理

电容器运行时会形成电场，也会产生一定的无功功率，然而对于容性功率而言，其相位恰好反向于感性无功功率。因此，通过并联电容器，可实现相关用电装置的无功补偿，例如电动机以及变压装置等，降低了用电装置的无功功率，因此其功率因数就得到了改善。

　4.3 并联电容器组的确定

根据上一章计算得出需要补偿的容量为75.9kvar。

因此选择的并联电容组的型号BWF0.4-40-3型，数量2台。其参数如表4.1所示。

表4.1补偿电容器参数

型号	额定电压(kV)	额定容量(kvar)	标准电容(mF)	相数
BWF0.4-40-3	0.4/	40	1.6	3

5 短路计算

　5.1 短路计算的目的

1.对电气核心布线措施进行选取的过程中，为对比不同布线策略或是明确实施相应的布线举措来对短路电流进行制约等，必须实施相应的短路电流运算操作。

2.对电气装备进行设置的过程中，为给装备于故障环境、正常运转环境中的作业安全度与可靠性提供有效保障，并节省成本，必须实施全方位的短路电流运算。

3.对室外环境中所使用的高压配电装备进行设计时，首先要检测对接线以及可确保相对安全程度的间距。

4.实施继电保护以及整定运算的过程中，在必要的情况下可基于所获得的短路电流。在接地设备相关设计的基础上，进行短路电流的规划与设计。

　5.2 短路计算的一般规定

1.对导体和电气装备本身的动态、热稳固性与电气处于短路状态的断开电流进行核验时，需要基于工程设计本身与计划能力等进行运算，同时将长期发展规划的电力体系纳入到考量范围内。一般将此时间设置为工程竣工之后的5～10年。

2.对电气网络进行连接时需要深入分析导体与电气装备之间形成的短路电流现象、能够产生反馈效果的异步电动机与电容补偿设备产生的放电电流等对整个电力系统的影响。

3.选择一个导体和电器时，没有反应器中的电路的短路点的计算，在选择短路电流的正常连接模式的前提下，要选择短路电流为最大时的地点。

4.电器设备的开、断电流，一般都是通过三相短路验算来进行的，导体和电气的热稳定性以及动稳定性也是通过这种方法验算出来的。

　5.3 短路计算的方法

选择标幺值进行运算的过程中，所涉物理量并非拥有制定单位的数值，主要用于对相应的相对值进行运算的一种方式，即标幺值运算法。标幺值的具体界定为：某量本身的标幺值数据和其实际值与相关标准值相除之后所得数值相同。

此处所将的基准值表示能够对某种物理量相关标准要求或是尺度进行衡量操作，同时采用标幺值所代表的物理量无任何单位。供电体系内所需安装的元件有多种，其一是用户电力线路，其二是电源，其三是变压器，其四是电抗器，其五是输电线路，要想对电源和发生短路位置之间的电抗标幺值进行运算，首先要依次计算所有元件所产生的电抗标幺值。

f3b6f1fbe36344ad0215b59a13c62241 　　 d129122f6b02f95ca88837c38762bc01

　5.4 短路计算点的选择

对短路进行运算过程中，有关短路运算点的具体选取非常关键，短路运算点首先是处于正常接线模式的环境中，将电气装备中短路电流数据设置成最高数据的地点。文章中要设置的短路计算点数量为2，依次处于60kV侧母线以及10kV侧母线两个位置上。该变电所距离负荷较近，配电线路短，10kV侧各配电线路末端的短路电流值与变电所二次母线上的短路电流值几近相等，所以只需计算出变压器一次与二次母线的短路电流即可满足要求。

5.5 变电所短路电流计算

对工程设计项目来说，进行短路电流数据运算时一般选择运算曲线法抑或是对短路电流数据采取周期分量的近似计算方式。

由于电力系统中的电压等级比较高，传输线的截面积也比较大，电阻小，电抗大，所以在短路电流计算时，对R和X予以忽略。

用于连接的短路电流模式的计算，应选用正常连接模式下可能的最大电流，而不是与仅在切换过程中可以协调操作的连接模式。计算容量按无穷大系统容量进行计算。

短路种类一般按三相和两相短路进行计算。通常会将不同线路中的起始端与终端两处当作相应的短路运算点，在起始端所形成的最高三相短路电流大多用于对电气装备本身的动、热稳固情况进行核验，同时用作上级继电保护装置的一项整定参数数据，而于末端所形成的最低两相短路电流则主要用于对相应的继电保护装置本身的灵敏性进行核验。

整个厂区所采用的供电体系显示为图5.1。可采用的电源线路有两条，第一条电源线和厂区馈电变电站之间相隔距离为6 km，同时通过LGJ-185架空线路，确保此条干线上高压断路器可形成的断流容量数据在500 MV∙ A；第二条电源线则是邻厂架设的高压联络线路。下面主要针对变现所位于高压10kV母线中k-1点位置出现短路情况时以及位于380V母线中k-2点位置出现短路情况时的相关参数进行运算，其一为短路电流数值，其二为短路容量数据。

6d63308672145e6b258d5af4ae72e099 　　图5.1供电系统简图

运用标幺值法对短路电流进行计算。

1.确定基准值：

1f5bc9c8fd9b586d29ac95ffdf7e8599

2.对不同核心元件于短路运算过程中形成的电抗标么值进行运算，在此期间无需考虑架空线路和变电所之间的电缆电抗数值

（1）电力系统的电抗标么值：

　　（2）架空线路的电抗标么值：查手册得，因此：

f83de3e3b23c7e0082347eba9d64863f 　　（3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此：

aa08f348140d9e3341db80b83ee5019b 　　根据计算数据，绘制的短路等效电路图如图5.2所示。

485d47587e720a655c8284232a3a655d 　　图5.2短路等效电路图

1. 对k-1点出现短路时的三种参数进行运算，一是总电抗么值，二是三相短路电流数值，三是短路容量数据

（1）总电抗标么值：

　　（2）三相短路电流周期分量有效值：

ed6ac6cadf768fe01cfeadb94106a81c 　　（3）其他三相短路电流：

d714138a0f3c74d27b4a82ce9fba37a2

（4）三相短路容量：

8c55436a7b97a4152ca2b40b7bc0b12d 　　2. 对k-2点出现短路时的三种参数进行运算，一是总电抗么值，二是三相短路电流数值，三是短路容量数据

（1）总电抗标么值：

　　（2）三相短路电流周期分量有效值：

449e7c0343277652c3df3bdb7ffd1e22 　　（3）其他三相短路电流：

9971c90f52eed73b3c6970e4d16c92f5

（4）三相短路容量：

85fe7b168f109525dc0f964674119c59 　　6 变电所设备的选择

10kV变电所在设计过程中最为关键的部分是有关一次、二次装备型号的选取，基本上都要遵循安装检修便利的原则，可适应本地的状况并保持正常运转状态，可实现处于短路与过电压等情况下的需求，同时严格遵守下述几项准则：

依照正常作业环境设置相应的既定电压与电流；依照短路状况对电气装备本身的动稳定以及热稳定数据进行检查；依照装置具体位置的三相短路容量数据对高压断路器中所涉及到的遮断容量数据进行检查。

可通过直接方式进行相关电能配备、转换以及生产的装备，被称作一次装备。通常包含以下几种类型：

1.生产和转换电能的设备：同步发电机，变压器，电动机；

2.开关电器：断路器，隔离开关，熔断器；

3.限流电器

4.载流导体：母线，架空线以及相关的电缆；

5.补偿设备：电力电容器，并联电抗器；

6.仪用互感器

7.防御过电压设备：避雷线，避雷器，避雷针；

8.绝缘子；

9.为电气设备正常运行和人员安全而才去的措施，如接地装置

6.1 变电所高压一次设备的选择

根据机械厂在外部环境方面的建设要求，由天津长城电器有限公司所加工制造的装备为一种户内移式交流金属封闭开关装备，具体规格为高压侧JYN2-10/4ZTTA。在使用过程中，选择的高压一次装备必须基于厂区真实需求。具体的初选装备分别是：

高压断路器：ZN24-10/1250/20

高压熔断器：RN2-10/0.5 -50

电流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5

电压互感器：JDZJ-10

接地开关：JN-3-10/25

母线型号：TMY-3×(50×4)；TMY-3×(80×10)+1×(60×6)

绝缘子型号：ZA-10Y，抗弯强度：（户内支柱绝缘子）

自高压配电柜中所接引的电缆为10kV的三芯电缆，所选材质为交联聚乙烯绝缘型电力电缆，具体规格选择YJV-3 50，并采取无钢铠护套的方式，其中缆芯位置可承受的作业环境最大温度数值为90℃。

　6.2 变电所低压一次设备的选择

低压侧所选设备的出产商家为天津长城电器，具体型号为GGD2，属于低压开关柜的类型。其中局部初选装备分别为：

低压断路器：NA1 型断路器、TMS30型断路器

低压熔断器：NT系列

电压互感器：JDZ1系列

电流互感器：LMZJ1、LMZ1系列

母线型号：TMY-3×(80×10)+1×(60×6)

绝缘子型号：ZA-6Y，抗弯强度：（户内支柱绝缘子）

同时，进行无功补偿柜的选取时确定使用型号为GCJ1-01的柜子，数量为2，同时为实现相应的补偿标准，设置了自动补偿措施。

　6.3 变电所低压二次设备的选择

为给电气一次装备进入正常运转状态提供有效保证，在此将实时运转状态保护、调试、操控以及检测等操作的装备称作是电气二次装备，通常以不同类型的检测仪表、多种类型的继电保护与保护设备以及直流电源装备等为主。

确定选取的二次低压装备详情显示在附录内。部分初选设备：

隔离开关：SIWOG1系列、SIWOH1-400/3J 400A

断路器：NYKW2系列、NYKM2系列

电流互感器：BH系列

电涌保护器/避雷器：FYS-0.22

电容器组：HL-0.4/H-100+60

仪表：NPM96系列

7换热站位置的选择

换热站具体建造地址的选取非常重要，其能够在一定程度上影响到小区整体环境与供热的便利性，因此为确保供热单位以及相关用户的便利性，进行具体地址的选取时要从多个方面进行考量，以下列举了在进行站址选取过程中需要遵循的几项准则：

1.应选择在热负荷中心附近，目的是为了方便一次网的连接

2.所选择的场地面积要足够宽敞，为了方便施工单位的建设和扩建

3.站址的周围环境、条件均良好，最好选在地下水位较低的位置

4.换热站的位置附近应有自来水补水水源;并考虑其排水方便

5.考虑热网进出线连接的方便也是选择站址方位的重要因素

6.站址应靠近动力电源

集中供热网路通过小区换热站将热量输送到居住于某个或是若干个街区内不同构筑物中的热用户家中。此种换热站既能够采用单独建造的方式，还能直接建造到地下室的专用房屋中，主要发挥减少占地空间、降低在小区整体环境上的影响等作用，故而最适合采用的方案是设于地下室内,但是这样的建筑多为大型共用建筑。对于设计是集中锅炉房的附属换热站，也可设在锅炉房内或锅炉房附近。

总之，要在经济状况合理的前提条件进行换热站具体地址的选取，并获得本地相关部门的审批，方能得到最终结果。根据以上站址的选择原则、所需的注意事项及本设计的具体情况，在建锅炉房的同时应考虑如：要靠近电源，厂址周围设置有丰富的自来水补给水源，同时确保场地充足等，因此在进行换热站地址选取时可安排到集中锅炉房中或是锅炉房周围，并在本地真实情况的基础上确定最终位置。

8 防雷和接地装置的确定

防雷装置的确定：由于雷电引起的大气过电压，会严重损害电气设备和建筑物。因此，在变电所中采取有效防雷措施来保证电器设备安全是十分必要的。防雷装置的选择分为下列几种情况。

直击雷的防治：直击雷对变电所的侵害很严重，所以在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护装置。于进线段长约1km范围内需采取一定的直击雷保护措施。一般情况下，多选取避雷针来做有效预防直击雷的装备。避雷器的主要构成分别是：选择规格为φ10mm的圆钢作为接闪装置；φ6mm的圆钢可用作引下线；接地体所选用的角钢长度数据为2.5m，相关数据需满足50mm×50mm×5mm的要求，数量为3，同时需将角钢直接打进地下之后采取并联手法，再和引下线进行连接。

雷电侵入波保护：发生频率相对较高的还有一种是雷电侵入波，危害性很强，所以非常重要的一点就是对其的保护。对变电所来说，利用阀式避雷器以及与阀式避雷器相配合的进线保护段来实现雷电入侵波保护，在配电装置内安放阀式避雷器，目的为了其内部的变压器和电器设备得以保护。

接地装置确定：此类设备主要是将接地线与接地体进行结合后所形成的，同时根据厂区的实际状况选取合适的接地装置进行安装：交流电气通常选用自然接地体模式，比如构筑物中的钢筋与金属管线。对该厂区来说，可选择扁钢来做相应的大接地体，通过相关核验操作之后，确定截面选择为所设厚度数据是3mm。铜接地线截面选择：安装到地表上方的低压电器装备外露位置横断面需设置为的绝缘铜线；电缆的接地芯截面选择为

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结论

本次论文的题目是“小型换热站10kV变电所设计”。设计中包含变压器容量、短路电流等相关数据的计算，以及变电所主接线方案的选择，电气设备的选择及校验。并且根据国家发展情况以及近几年来换热站的广泛应用，对换热站位置的选择和作用的解释和说明。在本设计中，所有的步骤都是依据国家电气相关标准和规范来计算的。最后，绘制了电气主接线图、变电所平面布置图、高压电气主接线图、低压电器主接线图等图纸。本文对换热站进行了简要设计，包括换热站的设备选择，位置选择等。根据用户的需求，换热站要建设在地上，要建在靠近热负荷中心的位置，附近要有自来水补水水源，排水方便。也要考虑热网进出，连接方便。还要与锅炉房或者其他设施相连接，方便使用。

在此次设计中虽然自己做的很努力，但是由于我水平有限，错误和遗漏之处在所难免，希望老师批评指正。我定会虚心听取认真改正，使此次设计更加完善。

致谢

从论文选题到收集资料，再到写提纲，其中经历了聒噪、痛苦和彷徨，在写论文的过程中心情是五味杂陈的。开始选题时很迷茫，不知该怎么选好，幸而在同学和任课老师的帮助下，才得以确定。然后就是最难的找资料，由于首次写论文，不懂该怎么着手去收集、归纳资料，因而花费了好多时间在这上面，但收集到的资料真正能用上的却没多少。这时得感谢我的指导老师，他始终给予我细心的指导和不懈的支持。从论文框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与建议。老师以其严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风和大胆创新的进取精神深深地感染和激励着我。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪，这篇论文是在老师的精心指导和大力支持下才完成的。在此谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参考文献

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