第七章 配電裝置

第七章配電裝置發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

配電裝置

7-1概述

一、對配電裝置的基本要求

是發(fā)電廠和變電站的重要組成部分，是按照電氣主接線要求建造而成的接受和分配電能的電工建筑物。

保證運行可靠

便于操作、巡視和檢修

保證工作人員的安全

力求提高經(jīng)濟性

具有擴建的可能

二、配電裝置的最小安全凈距

配電裝置的整個結(jié)構(gòu)尺寸，是綜合考慮設備外形尺寸、檢修、維護和運輸?shù)陌踩姎饩嚯x等因素而決定的。對于敞露在空氣中的配電裝置，在各種間隔距離中，最基本的是帶電部分對接地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，即所謂的A1和A2值。

最小安全凈距：在這一距離下，無論在正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)、外部過電壓時，都不致使空氣間隙被擊穿。

A值與電極的形狀、沖擊電壓波形、過電壓及其保護水平、環(huán)境條件以及絕緣配合等因素有關。220kV及以下配電裝置，大氣過電壓起主要作用；

330kV及以上的配電裝置，內(nèi)過電壓起主要作用;

采用殘壓較低的避雷器(如氧化鋅避雷器)時，A1和A2值可減小;

海拔超過1000m時，按每升高100m，絕緣強度增加1%來增加A值。

①A值

A1－帶電部分至接地部分之間的最小電氣凈距；

A2－不同相的帶電導體之間的最小電氣凈距。

②B值

B1－帶電部分至柵狀遮欄間的距離和可移動設備在移動中至帶電裸導體間的距離。

B1=A1+750(mm)

B2－帶電部分至網(wǎng)狀遮欄間的電氣凈距

B2=A1+30+70(mm)發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

③C值無遮欄裸導體至地面的垂直凈距。保證人舉手后，手與帶電裸體間的距離不小于A1值。

C=A1+2300+200(mm)

④D值不同時停電檢修的平行無遮欄裸導體之間水平凈距。

D=A1+1800+200(mm)

⑤E值屋內(nèi)配電裝置通向屋外的出線套管中心線至屋外通道路面的距離。

35kV及以下E=4000mm；

60kV及以上E=A1+3500(mm)，并取整數(shù)值。其中3500為人站在載重汽車車廂中舉手的高度。發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置返回A、B返回C、D發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

柵狀遮欄高度不應低于1200mm，柵狀遮欄至地面的凈距以及柵條間的凈距應不大于200mm。

電氣設備的網(wǎng)狀遮欄高度不應低于1700mm，網(wǎng)狀遮欄網(wǎng)孔不應大于40mm×40mm。

位于地面(或樓面)上面的裸導體導電部分，如其尺寸受空間限制不能保證C值時，應采用網(wǎng)狀遮欄隔離。網(wǎng)狀遮欄下通行部分的高度不應小于1900mm。

A1和A2值是根據(jù)過電壓與絕緣配合計算，并根據(jù)間隙放電試驗曲線來確定的。

B、C、D、E等類安全凈距是在A值的基礎上再考慮運行維護、設備移動、檢修工具活動范圍、施工誤差等情況而定。

發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置屋內(nèi)配電裝置的安全凈距單位：mm符號適用范圍額定電壓(kV)361015203560110J110220JA11.帶電部分至接地部分之間2.網(wǎng)狀或板狀遮欄向上延伸線距地2.3m處，與遮欄上方帶電部分之間751001251501803005508509501800A21.不同相帶電部分之間2.斷路器和隔離開關的斷口兩側(cè)帶電部分之間7510012515018030055090010002000B11.柵狀遮欄之帶電部分之間2.交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間82585087590093010501300160017002550B2網(wǎng)狀遮欄之帶電部分之間17520022525028040065095010501900C無遮欄裸導體至地(樓)面間2375240024252450248026002850315032504100D平行的不同時停電檢修的無遮欄裸導體之間1875190019251950198021002350265027503600E通向屋外的出線套管至屋外道路的路面4000400040004000400040004500500050005500發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置屋外配電裝置的安全凈距單位：mm符號適用范圍額定電壓(kV)3~1015~203560110J110220J330J550JA11.帶電部分至接地部分之間2.網(wǎng)狀或板狀遮欄向上延伸線距地2.5m處，與遮欄上方帶電部分之間2003004006509001000180025003800A21.不同相帶電部分之間2.斷路器和隔離開關的斷口兩側(cè)帶電部分之間20030040065010001100200028004300B11.柵狀遮欄之帶電部分之間2.交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間3.設備運輸時其外廓至無遮欄帶電部分之間4.帶電作業(yè)時的帶電部分至接地部分之間95010501150140016501750255032504550B2網(wǎng)狀遮欄之帶電部分之間30040050075010001100190026003900C1.無遮欄裸導體至地面之間2.無遮欄裸導體至建筑物、構(gòu)筑物頂部之間270028002900310034003500430050006300D1.平行的不同時停電檢修的無遮欄裸導體之間2.帶電部分與建筑物、構(gòu)筑物的邊沿部分之間220023002400260029003000380045005800發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置返回發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

三、配電裝置的類型及應用

1、配電裝置的類型

(1)屋內(nèi)配電裝置①允許安全凈距小和可以分層布置而使占地面積較?。虎诰S修、巡視和操作不受氣候影響；減輕維護工作量;

③外界污穢空氣對設備影響小，可以減少維護工作量；④房屋建筑投資較大，建設周期長，但可采用價格較低的戶內(nèi)型設備。

(2)屋外配電裝置

①土建工作量和費用較小，建設周期短；②與屋內(nèi)配電裝置相比，擴建比較方便；③相鄰設備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；④與屋內(nèi)配電裝置相比，占地面積大；⑤受外界環(huán)境影響，設備運行條件較差，須加強絕緣；⑥不良氣候?qū)υO備維修和操作有影響。

(3)成套配電裝置

①電氣設備布置在封閉或半封閉的金屬(外殼或金屬框架)中,相間和對地距離可以縮小,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小；②所有電氣設備已在工廠組裝成一體，如SF6全封閉組合電器、開關柜等，大大減少現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮短建設周期，便于擴建和搬遷；③運行可靠性高，維護方便；④耗用鋼材較多，造價較高。

35kV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，其中3~l0kV的大多采用成套配電裝置；

1l0kV及以上配電裝置大多采用屋外配電裝置；成套配電裝置一般布置在屋內(nèi)，目前我國生產(chǎn)的3~35kV的各種成套配電裝置，在發(fā)電廠和變電站中已被廣泛采用，110~500kV的SF6全封閉組合電器已得到應用。

2、配電裝置的應用

四、配電裝置的設計原則及步驟

1、配電裝置的設計原則

配電裝置設計必須認真貫徹國家技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循有關規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，根據(jù)電力系統(tǒng)、自然環(huán)境特點和運行、檢修、施工方面要求，合理制定布置方案和選用設備，積極慎重地采用新布置、新設備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設計不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠和維護方便。

配電裝置型式應考慮所在地區(qū)地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較予以確定。

節(jié)約用地；運行安全和操作巡視方便；便于檢修和安裝；節(jié)約材料，降低造價。

2、配電裝置的設計要求

(1)滿足安全凈距的要求；

(2)施工、運行和檢修的要求；

(3)噪聲的允許標準及限制措施；

(4)靜電感應的場強水平和限制措施；

(5)電暈無線電干擾和控制；

3、配電裝置設計的基本步驟

(1)選擇配電裝置的型式

選擇時應考慮配電裝置的電壓等級、電氣設備的型式、出線多少和方式、有無電抗器、地形、環(huán)境條件等因素。

(2)配電裝置型式確定后，擬定配電裝置的配置圖

(3)設計繪制配電裝置平面圖和斷面圖發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

7-2屋內(nèi)配電裝置

一、屋內(nèi)配電裝置概述

三層式是將所有電器依其輕重分別布置在各層中，具有安全、可靠性高，占地面積少等特點，但其結(jié)構(gòu)復雜，施工時間長，造價較高，檢修和運行維護不大方便，目前已較少采用。

二層式是將斷路器和電抗器布置在第一層，將母線、母線隔離開關等較輕設備布置在第二層。與三層式相比，它的造價較低，運行維護和檢修較方便，但占地面積有所增加。三層式和二層式均用于出線有電抗器的情況。

單層式占地面積大，通常采用成套開關柜，減少占地。

在屋內(nèi)配電裝置中，通常將同一回路的電氣設備和導體布置在一個間隔內(nèi)。

間隔:是為了將電氣設備故障的影響限制在最小的范圍內(nèi)，以免波及相鄰的電氣回路；檢修電氣設備時，避免檢修人員與鄰近回路的電氣設備接觸，用磚或用石棉板等制成的墻體隔離的空間。

配置圖:是一種示意圖，用來表示進線(如發(fā)電機、變壓器)、出線(如線路)、斷路器、互感器、避雷器等合理分配于各層、各間隔中的情況，并表示出導線和電氣設備在各間隔的輪廓。通過配置圖可以了解和分析配電裝置方案，統(tǒng)計所用的主要電氣設備。

平面圖:是按比例畫出房屋及其間隔、通道和出口等處的平面布置輪廓。

斷面圖:是用來表明所取斷面的間隔中各種設備的具體空間位置、安裝和相互連接的結(jié)構(gòu)圖。

二、屋內(nèi)配電裝置的布置原則

1、總體布置

(1)盡量將電源布置在每段母線的中部，使母線截面通過較小的電流，但有時為了連接的方便，根據(jù)主廠房或變電站的布置而將發(fā)電機或變壓器間隔設在每段母線的端部。

(2)同一回路的電器和導體應布置在一個間隔內(nèi)，以保證檢修和限制故障范圍。

(3)較重的設備(如電抗器)布置在下層，以減輕樓板的荷重并便于安裝。

(4)充分利用間隔的位置。

(5)設備對應布置，便于操作。

(6)有利于擴建。

2、屋內(nèi)配電裝置的設備布置

(1)母線及隔離開關

水平布置：不如垂直布置便于觀察，建筑簡單，可降低建筑物高度，安裝容易，應用于中小容量發(fā)電廠和變電站的配電裝置。

垂直布置：相間距離大；支柱絕緣子裝在水平隔板上，絕緣子間的距離可取較小值。垂直布置可獲得較高的機械強度；但垂直布置的結(jié)構(gòu)復雜，增加建筑高度。垂直布置用于20kV以下、短路電流大的配電裝置中。

直角三角形布置：結(jié)構(gòu)緊湊，可充分利用間隔的高度和深度，但三相為非對稱布置，可用于6~35kV大、中容量的配電裝置中。

母線相間距離：6~10kV配電裝置，水平布置時250~350mm；垂直布置時，約為700~800mm。

35kV母線水平布置時，相間距離約為500mm。

雙母線布置：兩組母線應與垂直的隔墻(或板)分開，這樣，在一組母線故障時，不會影響另一組母線，并可安全地檢修故障母線。

母線隔離開關：通常設在母線的下方。通常設單獨小室。操動機構(gòu)設在操作通道內(nèi)。

(2)斷路器及其操動機構(gòu)

(3)互感器和避雷器電流互感器可與斷路器放在同一小室內(nèi)。穿墻式電流互感器應盡可能作穿墻套管使用。電壓互感器需占用專用的間隔。

(4)電抗器三相垂直布置、品字形布置和三相水平布置。

(5)電纜隧道及電纜溝電纜隧道：一般用于大型電廠。電纜溝：常為變電站和中、小型發(fā)電廠采用。

(6)配電裝置室的通道和出口包括維護通道、操作通道和防爆通道。出口:長度小于7m時設一個出口；長度大于7m時應有兩個出口；長度大于60m時在中部適當?shù)胤皆黾右粋€出口。

(7)配電裝置室的采光和通風發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

三、屋內(nèi)配電裝置示例

1、10kV兩層兩通道、雙母線、出線帶電抗器屋內(nèi)裝置

2、110kV單母線帶旁路的進、出線斷面圖

7-3屋外配電裝置

一、屋外配電裝置概述

1、屋外配電裝置的分類及特點

(1)中型配電裝置

將所有電氣設備都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎上，使帶電部分對地保持必要的高度。按照隔離開關的布置方式，分為普通中型配電裝置和分相中型配電裝置。所謂分相中型配電裝置指隔離開關是分相直接布置在母線的正下方，其余的均與普通中型配電裝置相同。

(2)高型配電裝置

將一組母線及隔離開關與另一組母線及隔離開關上下重疊布置的配電裝置，可以節(jié)省占地面積50％左右，但耗用鋼材較多，造價較高，操作和維護條件較差。分為單框架雙列式、雙框架單列式和三框架雙列式。

(3)半高型配電裝置

將母線置于高一層的水平面上，與斷路器、電流互感器、隔離開關上下重疊布置。其占地面積比普通中型減少30％。

2、屋外配電裝置的選型

(1)中型配電裝置

施工、檢修和運行都比較方便，抗震能力好，造價低，缺點是占地大。一般用在非高產(chǎn)農(nóng)田及不占良田和土石方工程量不大的地方，宜在地震烈度較高的地區(qū)采用。分相中型配電裝置硬管母線配合剪刀式(或伸縮式)隔離開關方案，布置清晰、美觀，可省去大量構(gòu)架，較普通中型配電裝置節(jié)約用地1/3左右；但支柱式絕緣子防污、抗震能力較差，在污穢嚴重或地震烈度較高的地區(qū)，不宜采用。中型配電裝置廣泛用于110~500kV電壓等級。

(2)高型配電裝置

①配電裝置設在高產(chǎn)農(nóng)田或地少人多的地區(qū)；②由于地形條件的限制，場地狹窄或需要大量開挖、回填土石方的地方；③原有配電裝置需要改建或擴建，而場地受到限制。在地震烈度較高的地區(qū)不宜采用。高型配電裝置適用于220kV電壓等級。

(3)半高型配電裝置

半高型配電裝置節(jié)約占地面積不如高型顯著，但運行、施工條件稍有改善，所用鋼材比高型少。半高型配電裝置適用于110kV電壓等級。

發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

二、屋外配電裝置的布置原則

1、母線及構(gòu)架

母線

鋼構(gòu)架機械強度大，可以按任何負荷和尺寸制造，便于固定設備，抗震能力強，運輸方便。

鋼筋混凝土構(gòu)架可以節(jié)約大量鋼材，也可滿足各種強度和尺寸的要求，經(jīng)久耐用，維護簡單,但不便于固定設備。

軟母線為鋼芯鋁絞線、軟管母線和分裂導線，三相呈水平布置，用懸式絕緣子懸掛在母線構(gòu)架上。

硬母線常用的有矩形和管形。矩形母線用于35kV及以下配電裝置，管形則用于110kV及以上的配電裝置。管形硬母線一般安裝在柱式絕緣子上,母線不會搖擺，相間距離可縮小，與剪刀式隔離開關配合可以節(jié)省占地面積。管形母線直徑大，表面光滑，可提高電暈起始電壓，但易產(chǎn)生微風共振和存在端部效應，對基礎不均勻下沉敏感，支柱絕緣子抗震差。

構(gòu)架

2、電力變壓器

電力變壓器采用落地布置,安裝基礎上，基礎一般制成雙梁形并鋪以鐵軌。為了防止變壓器發(fā)生事故時，燃油流失，單個油箱油量超過1000kg以上的變壓器，按照防火要求，在設備下面需設置貯油池或擋油墻，其尺寸應比設備外廓大lm，貯油池內(nèi)一般鋪設厚度不小于0.25m的卵石層。

主變與建筑物距離不應小于1.25m，且距變壓器5m以內(nèi)的建筑物，在變壓器總高度以下及外廓兩側(cè)各3m的范圍內(nèi)，不應有門窗和通風孔。當變壓器油量超過2500kg以上時，兩臺變壓器之間的防火凈距不應小于5~l0m，如布置有困難，應設置防火墻。

3、高壓斷路器

斷路器布置可分為單列、雙列和三列布置。斷路器有低式和高式布置。低式布置安裝在0.5~lm混凝土基礎上，檢修方便，抗震好，須設置圍欄，影響通道的暢通。在中型配電裝置中，斷路器和互感器多采用高式布置，即把斷路器安裝在約高2m的混凝土基礎上。基礎高度應滿足：①支柱絕緣子最低裙邊的對地距離為2.5m；②設備間的連線對地面距離應符合C值要求。

有高式和低式兩種布置。110kV及以上的閥型避雷器多落地安裝在0.4m的基礎上。氧化鋅避雷器，磁吹避雷器及35kV閥型避雷器一般采用高式布置。

4、避雷器

隔離開關和互感器均采用高式布置。

5、隔離開關和互感器

配電裝置中電纜溝布置，應使電纜所走的路徑最短。

6、電纜溝

為了運輸設備和消防的需要，應在主要設備近旁鋪設行車道路。大、中型變電站內(nèi)一般均應鋪設寬3m的環(huán)形道。屋外配電裝置內(nèi)應設置0.8~lm的巡視小道，以便運行人員巡視電氣設備，電纜溝蓋板可作為部分巡視小道。

7、道路發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

三、屋外配電裝置布置實例

1、普通中型配電裝置

所謂分相布置系指隔離開關是分相直接布置在母線的正下方。這種布置方式采用硬圓管母線及伸縮式隔離開關，可減小母線相間距離，降低構(gòu)架高度，節(jié)約占地面積。

2、分相中型配電裝置

3、高型配電裝置

將兩組母線重疊布置在中間的高型框架內(nèi)，將旁路母線布置在母線兩側(cè)，并與雙列布置的斷路器和電流互感器重疊布置，使其在同一間隔內(nèi)可設置兩個回路。顯然，該布置方式特別緊湊，縱向尺寸顯著減少，占地面積一般只有普通中型的50％。

4、半高型配電裝置

旁路母線與出線斷路器、電流互感器重疊布置。

優(yōu)點：①占地面積約比中型布置減少30％；②將不經(jīng)常帶電運行的旁路母線及旁路隔離開關設在上層，而母線及其他電氣設備的布置與普通中型相同，既節(jié)省用地，又減少高層檢修的工作量；③旁路母線與母線采用不等高布置，實現(xiàn)進出線均帶旁路母線，很方便。

缺點:

隔離開關下方未設置檢修平臺，檢修不夠方便。發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

7-4成套配電裝置

一、成套配電裝置概述

將同一功能回路的開關電器、測量儀表、保護電器和輔助設備都組裝在全封閉或半封閉的金屬殼(柜)體內(nèi)，由制造廠按主接線成套供應，各模塊在現(xiàn)場裝配而成的配電裝置稱為成套配電裝置。成套配電裝置分為低壓配電屏、高壓開關柜和SF6全封閉組合電器三類。

二、低壓配電屏

框架用角鋼和薄鋼板焊成，屏面有門，維護方便；在上部屏門上裝有測量儀表，中部面板上設有閘刀開關的操作手柄和控制按鈕等，下部屏門內(nèi)有繼電器、二次端子和電能表；母線布置在屏頂，并設有防護罩；其他電器元件都裝在屏后。

三、高壓開關柜

1、手車式高壓開關柜

(1)手車室。斷路器及操動機構(gòu)均裝在小車上，手車正面上部為推進機構(gòu)，用腳踩手車下部連鎖腳踏板，車后母線室面板上的遮板提起，插入手柄，轉(zhuǎn)動蝸桿，可使手車在柜內(nèi)平穩(wěn)前進或后移。在運行位置時，斷路器通過隔離插頭與母線和出線相通。檢修時，將小車拉出柜外，動靜觸頭分離，一次觸頭隔離罩自動關閉，起安全隔離作用。如果急需恢復供電，可換上備用小車，既方便檢修，又可減少停電時間。手車與柜相連的二次線采用插頭連接。

(2)繼電器儀表室。測量儀表、信號繼電器和繼電保護用壓板裝在該小室的儀表門上；小室內(nèi)有繼電器、端子排、熔斷器和電能表。

(3)母線室。位于開關柜的后上部，室內(nèi)裝有母線和靜隔離觸頭。母線為封閉式，不易積灰和短路，可靠性高。

(4)出線室。位于柜后部下方,室內(nèi)裝有出線側(cè)靜隔離觸頭、電流互感器、引出電纜和接地開關等。

(5)小母線室。在柜頂?shù)那安?室內(nèi)裝有小母線和接線座。

2、固定式高壓開關柜

由斷路器室、母線室、電纜室和儀表室等組成。斷路器室在柜體下部，斷路器的傳動由拉桿與操動機構(gòu)連接；斷路器操動機構(gòu)在面板左側(cè)，其上方為隔離開關的操作及連鎖機構(gòu)；斷路器下接線端子與電流互感器連接，電流互感器與下隔離開關的接線端子連接；斷路器上接線端子與上隔離開關接線端子連接。

四、氣體全封閉組合電器(GIS)

氣體全封閉組合電器GasInsultedSwitchgear，簡寫為GIS。由斷路器、隔離開關、快速或慢速接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線和出線套管等元件，按電氣主接線的要求依次連接，組合成一個整體，并且全部封閉于接地的金屬外殼中，殼體內(nèi)充一定壓力SF6氣體，作為絕緣和滅弧介質(zhì)。

主要特點：占地面積小、占用空間少、運行可靠性高，維護工作量小、檢修周期長，不受外界環(huán)境條件的影響，無靜電感應和電暈干擾，噪聲水平低，抗震性能好，適應性強。發(fā)電廠電氣部分第七章配電裝置

7-5

發(fā)電機引出線裝置

一、發(fā)電機出線小室

二、組合導線及母線橋

1、組合導線

直接與發(fā)電機電壓配電裝置連接的發(fā)電機出線小室，由于沒有廠用分支回路和發(fā)電機回路的斷路器等設備，因此這種出線小室內(nèi)的設備比較少，布置比較簡單，一般只需在發(fā)電機機端設置一個單層或兩層的小室即可滿足要求。中小容量的單元接線的發(fā)電機出線小室，除了布置發(fā)電機主回路的設備外，一般還有廠用分支回路設備，設備比較多。發(fā)電機與變壓器組成單元接線，在主回路上裝有斷路器，并在斷路器與變壓器之間支接有廠用分支電抗器回路(或廠用變壓器回路)。因此，將發(fā)電機出線小室分成兩個小室。

中小容量發(fā)電機引出線，從汽機房至主配電裝置，或從汽機房至布置在升壓站的主變壓器之間的連接導線，一般采用組合導線。組合導線是由多根軟絞線固定在套環(huán)上組合而成的，每隔0.5~lm設置一支套環(huán)，在環(huán)的左右兩側(cè)采用兩根鋼芯鋁線來承受組合導線的拉力，其余絞線僅用于導電，采用鋁絞線。

組合導線用懸式絕緣子懸掛在廠房、配電裝置室的墻上或獨立的門型架上。其跨距決定于懸掛線的強度，通常不大于40m；當超過40m時，宜在中間增設一個門型架。

特點：

①散熱好，集膚效應小，有色金屬消耗少；

②投資較少；

③運行可靠性較高，維護工作量小，跨距較大，便于跨越廠區(qū)道路。

組合導線可用作6~125MW機組的連接母線。

2、母線橋

由于連接導體需要架空越過設備、過道和馬路，因此，將支持連接導體的絕緣子安放在由鋼筋混凝土支柱和型鋼構(gòu)成的支架上，稱為母線橋。

三、封閉母線