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10kV母线选用单母线接线方式，0.4kV采用单母线分段接线。
2.1.4 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：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。
2.2 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160～1 600KVA，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6页
A B CUA...UABUABUabUCUBUab...UA=UABUCUBUaUab...Uc Ub...UaUabUc Uba b c变压器Yyn0联结组 变压器Dyn11联结组变压器的Yyn0联结和Dyn11联结
图5
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
Ud =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。
2.3.2 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。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。
2.3.3 采用负荷开关—熔断器组合电器保护变压器
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
1 a 2 时间 第7页
0 b
燃弧时间
tb1
tb2
Ik1
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
Ik1—截止电流；
tb2—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。
2.4 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。
（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。
10KV箱式变电站一次系统设计与设备选型
3.1 10kV箱式变电站一次系统设计
10kV母线采用单母线接线，0.4kV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，ZN23-10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。
电气主接线图如附录图所示。
3.2 设备选型
电器设备选择的一般条件如下：
（1）按正常条件选择
第8页
电器设备按正常条件选择，就要考虑电器装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电器装置所处的位置特征；电器要求是指电器装置对设备的电压、电流、频率（一般为50HZ）等方面的要
求；对一些断路电器如开关、熔断器等，还应考虑起断流能力。
1）考虑所选设备的工作环境。如户内、户外、防腐、防暴、防尘、放火等要求，以及沿海或湿热地域的特点。
2）所选设备的额定电压
UN.et应不低于安装地点电网电压
UN 即
UN.et≥
UN
（1）
一般电器设备的电压设计值满足 1.1
UN.et 应而可在应1.1
UN.et下安全工作。
3）电器的额定电流
IN.et是指 在额定周围环境温度θ0下，电器的长期允许电流
IN.et应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续的工作电流
IMAX，即
IN.et?IMAX
（2）
由式可以推算，当电器的环境温度θ高于40℃（但不高于60℃）时，环境温度每升高1℃，应减少允许电流1.8%；当使用环境低于 40℃时，每降低1℃，允许电流增加0.5%。
（2）按短路条件校验
1）动稳定校验
动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效力的能力。满足稳定的条件
iet?ish
（3）
或
Iet?Ish
（4）
式中
IIsh、
IIsh—设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值（kA）
et、
et—设备允许通过电流的峰值及其有效值（kA）
对于下列情况可不校验动稳定或热稳定。 a 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验热稳定。
b电压互感器及其所在回路的裸导体和电器可不校验动、热稳定，因为短路电流很小。
c电缆一般均有足够的机械强度，可不校验动稳定。
2）热稳定校验
短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短时发热最高允许值，即
第9页
I2nt≥
I2?tima （5）
式中
I?— 设备安装地点稳态三相短路电流；
tima—短路电流假想时间；
It— t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流（kA）；
t—厂家给出的热稳定计算时间，一般为4s、5s、1s等。
3.2.1 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。
表3高压电器选择与校验条件
项目 额定电压 设备 （2）低
高压断路器 压一次设
额定电流 开断电流 动稳定 热稳定
备选型
Ibx≥I? 低压
隔离开关 的选择，与
UUn.et≥ — 设备的选
负荷开关 须考虑安
In n.et≥IImax ci≥Izb I2t≥一次设备
高压一次
IIIbx≥I? I或 2?择一样，必
tima 装地点并
满足在正
高压熔断器 和短路故
bxzb≥I常条件下
? 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4所列。
表4 低压一次设备的选择校验项目
断流能力 设备名称 电压（V） 电流（A） （kA） 短流电流校验 动稳定度 热稳定度 第10页