1、,第七章 配电装置,学习目的： 了解配电装置的基本要求及设计原则； 掌握最小安全净距的概念，了解其分类； 掌握配电装置的类型及各自的特点； 了解发电机引出线装置特点； 了解发电厂、变电所电气设施的布置特点,重点：配电装置的定义、类型及各自的特点。,难点：最小安全净距的概念。,第一节 概述 一、配电装置作用及其基本要求 1、配电装置定义根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。,2、配电装置的作用正常情况下：用来接收和分配电能；故障情况下：迅速切断故障部分，维持系统正常运行。,3、配电装置与系统各部分的联系图,一、配电装置作用及其基本要求 4、
2、对配电装置的基本要求 （1）安全可靠； （2）便于检修、巡视和操作； （3）保证工作人员的安全； （4）力求经济性； （5）具有扩建的可能。,二、配电装置的安全净距为满足配电装置运行和检修的需要，各带电设备之间应相隔一定的距离。,在这一距离下，无论在正常最高工作电压或出现内外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。,电极形状；冲击电压波形；过电压及其保护水平、环境条件,对敞漏在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对接地之间、不同相的带电部分之间的最小安全净距（即A1和A2）。,B、C、D、E等值均系在A1值基础上再考虑一些其他实际 因素得出的。,（1） B1值：指带电部分至栅状遮
3、栏（高1.2m，栅条间距不大 于200mm）的距离和可移动设备在移动中至带电部分的净距。B1=A1+750mm一般人员手臂误入栅栏时手臂的长度不大于750mm，设备 运输或移动时的摇摆也不会大于此值。,（2） B2值：指带电部分对网状遮栏（高1.7m，网孔不大于40mm40mm)的净距。B2=A1+70+30mm一般人员手指误入网状遮栏时手指的长度不大于70mm，另外考虑了30mm的施工误差。,（3） C值：是保证人举手时，手与带电裸导体之间的净距不小于A1值。 C=A1+2300+200mm一般人员举手后的总高度不超过2300mm，另外考虑了屋外配电装置200mm的施工误差。规定遮栏向上延伸
4、线距地2.5m处与遮栏上方带电部分的净距，不应小于A1值。,（4） D值：是保证检修时，人和裸导体之间净距不小于A1值。D=A1+1800+200mm一般检修人员和工具的活动范围不超过1800mm，屋外另外考虑200mm的裕度。,（5） E值：是指由出线套管中心线至屋外通道路面的净距，考虑人站在载重汽车车厢中举手高度不超过3500mm，35kV及以下为E=4000mm， 60kV及以上，E= A1+3500mm，并向上靠为整数。,工程上，实际采用的安全距离均大于表中所列数值。 因为在确定这些距离时，还应考虑相间短路的可能性；软导线在短路电动力、风摆、温度、覆冰及弧垂摆动下相间与相对地间距离的减
5、小；降低大电流导体周围钢构的发热与电动力；减少电晕损失以及带电检修等因素。,屋内配电装置安全净距校验图a) A1、A2、B1、B2、C、D b) B1、E,屋外配电装置安全净距校验图 a) A1、A2、B1、D b) A1、B1、B2、C、D c) A2、B1、C,网状遮栏高1.7m,栅状遮栏高1.2m,网状遮拦,三、配电装置的类型及其应用,1）按照安装地点不同分：,屋内配电装置的特点： 占地面积小； 不受气候影响； 维护工作量小； 房屋建筑投资大。,屋内配电装置,屋外配电装置,35kV及以下配电装置多采用屋内配电装置。,屋外配电装置的特点： 土建工作量和费用较少，建设周期短； 相邻设备之间距
6、离较大，便于带电作业； 扩建比较方便; 占地面积大； 受气候影响大。,110kV及以上配电装置多采用屋外配电装置。,三、配电装置的类型及其应用,2）按照组装方式的不同分：,成套式配电装置的特点： 占地面积小； 建设工期短，便于扩建和搬迁； 运行可靠性高，维护方便； 耗用钢材较多，造价较高。,装配式配电装置,成套式配电装置,目前我国生产的335kV的成套配电装置已广泛应用； 110500kV的SF6全封闭组合电器也得到应用。,满足安全净距的要求； 满足施工、运行和检修的要求； 满足噪声的允许标准及限制措施； 静电感应的场强水平和限制措施； 电晕无线电干扰和控制。,四、配电装置的设计原则及步骤,1
7、）配电装置的设计原则：,运行安全和操作巡视方便； 便于检修和安装； 节约材料，降低造价。,2）配电装置的设计要求：,四、配电装置的设计原则及步骤,3）配电装置设计的基本步骤：,选择配电装置的型式； 拟定配电装置的配置图； 设计绘制配电装置平面图和断面图。,按照所选电气设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便等要求，遵照配电装置设计有关技术规程的规定，并参考各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置平面图和断面图。,一、屋内配电装置概述 1、分类及有关术语按照布置型式，可分为三层式、二层式和单层式。,三层式是将所有电器依其轻重分别布置在各层中。 优点：安全、可靠性高，占地面积少。 缺
8、点：结构复杂，施工时间长，造价较高，检修和运行维护不方便。 三层式配电装置目前已较少使用。,一、屋内配电装置概述,二层式是将断路器和电抗器布置在第一层，将母线、母线隔离开关等较轻设备布置在第二层。 优点：与三层式相比，造价较低，运行维护和检修较方便。 缺点：占地面积有所增加。 适用于出线有电抗器的情况。,单层式占地面积较大，通常采用成套开关柜，以减少占地面积。,适用于出线无电抗器的情况。,下图所示为中、小型发电厂610kV汇流母线的二层二走廊式、出线带电抗器的屋内配电装置配置图，为保证供电可靠性和限制短路电流，该接线采用双母线分段的接线形式，并装设分段和出线电抗器。,一、屋内配电装置概述 1、
9、分类及有关术语间隔的概念,屋内配电装置中，通常将同一回路的电气设备和导体布置在一个间隔内。,所谓间隔是指为了将电气设备故障的影响限值在最小的范围内，以免波及相邻的电气回路，以及在检修电气设备时，避免检修人员与邻近回路的电气设备接触，而用砖或石棉板等制成的墙体隔离的空间。,按照间隔的用途，可分为发电机、变压器、线路、母线（或分段）断路器、电压互感器和避雷器间隔等。,一、屋内配电装置概述 2、屋内配电装置图,配置图：是一种示意图。用来表示进线（如发电机、变压器）、出线（如线路）、断路器、互感器、避雷器等合理分配于各层、各间隔的情况，并表示出导线和电气设备在各间隔的轮廓，但不要求按比例绘出。,通过配
10、置图可以理解和分析配电装置方案，统计所用的主要电气设备。,发电机,线路,电压互感器避雷器,工作母线,发电机,电压互感器避雷器,母联,变压器,母线分段,变压器,母联,电压互感器避雷器,备用母线,母线隔离开关,母线隔离开关,断路器电流互感器 电抗器,间隔 名称,断路器电流互感器 电抗器,间隔 名称,楼 梯 间,线路,一、屋内配电装置概述 2、屋内配电装置图,平面图：按比例绘制，用于表示房屋及其间隔、通道和出口等处的平面布置轮廓，平面上的间隔只是为了确定间隔数及排列，故可不表示所装电气设备。,断面图：按比例绘制，用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空间位置、安装和相互连接的结构图。,二、屋内配电装
11、置的配置原则 1、总体布置,（1）尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流；但有时为了连接的方便，根据主厂房或变电所的布置而将发电机或变压器间隔设在每段母线的端部。 （2）同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围。 （3）较重的设备（如电抗器）布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。 （4）充分利用间隔的位置。 （5）设备对应布置，便于操作。 （6）利于扩建。,二、屋内配电装置的配置原则 2、屋内配电装置的设备布置,（1）母线及隔离开关布置：母线通常装在配电装置的上部，一般呈水平布置、垂直布置和直角三角形布置。 A、母线水平布置 特点：水平布置不如垂直布
12、置便于观察，但建筑部分简单，可降低建筑物的高度，安装比较容易。 适用：中小容量发电厂和变电所的配电装置。,母线水平布置（屋外）,B、母线垂直布置 特点：垂直布置的母线结构可获得较高的机械强度，但垂直布置的结构复杂，并增加建筑高度。 适用：20kV以下、短路电流很大的配电装置。,C、母线直角三角形布置 特点：结构紧凑，可充分利用间隔的高度和深度，但为非对称布置，外部短路时，各相母线和绝缘子机械强度均不同。 适用：635kV大中容量的配电装置。,2、屋内配电装置的设备布置,（1）母线及隔离开关布置：母线隔离开关通常设在母线的下方为了防止带负荷误拉隔离开关引起飞弧造成母线短路，在335kV双母线布置
13、的屋内配电装置中，母线与隔离开关之间宜装设耐火隔板。,两层以上的配电装置中，母线隔离开关宜单独布置在一个小室内。,Tips：,为了确保设备及工作人员的安全，屋内配电装置应设置电气误操作事故的闭锁装置。,“五防”装置,“防止误拉合隔离开关” “防止带接地线合闸” “防止带电合接地开关” “防止误拉合断路器” “防止误入带电间隔”,110kV母线及隔离开关布置图（室内）,2、断路器及其操动机构,断路器通常设在单独的小室内。 油断路器（或含油设备）小室的形式，按照油量多少及防爆结构的要求，可分为敞开式、封闭式以及防爆式。,断路器的操动机构设在操作通道内。,110kV断路器图（室内）,3、互感器和避雷
14、器,电流互感器可和断路器放在同一小室内。 穿墙式电流互感器应尽可能作为穿墙套管使用。,支持式电流互感器布置图,穿墙式电流互感器布置图,3、互感器和避雷器,电压互感器需占用专用的间隔，但是同一间隔内，可以装设几个不同用途的电压互感器。当母线接有架空线路时，母线上应装设避雷器，由于其体积不大，通常与电压互感器共占一个间隔（以隔层隔开），并可共用一组隔离开关。,4、电抗器,电抗器按期容量不同有三种不同的布置方式： 三相垂直、品字形和三相水平布置。 安装电抗器必须注意： 垂直布置时：B相应放在上下两相之间； 品字形布置时：不应将A、C相重叠在一起。,B相线圈的绕向与A、C不同，绝缘子抗压强度抗拉强度,
15、电抗器的布置方式,5、配电装置的通道和出口,通道： 维护通道：搬运各种电器的通道； 操作通道：如通道内设有断路器（或隔离开关）就地控制屏，称为操作通道； 防爆通道：仅和防爆小室相通的通道。 各种通道的最小宽度（净距），不应小于下图中所示值。,5、配电装置的通道和出口,出口： 当配电装置室长大于7m时，应有两个出口（最好设在两端）；当配电装置室长大于60m时，在中部适当的地方宜再增加一个出口。,配电装置室的门应向外开，并装弹簧锁，以便从内部不用钥匙开门。相邻配电装置室之间如有门时，应能向两个方向开启。,6、电缆隧道与电缆沟,电缆隧道为封闭狭长的构筑物，高1.8m以上，两侧设有数层敷设电缆的支架，
16、可放置较多的电缆，人在隧道内能方便地进行电缆的敷设和维修工作，但其造价较高。一般用于大型电厂。,电缆沟则为有盖板的沟道，沟宽与深均不足1m，敷设和维修殿槛必须解开水泥盖板，很不方便，沟内容易积灰和积水，但土建施工简单，造价较低，常为变电所和中小型电厂所采用。,提示：众多事故证明，电缆隧道（沟）在进入建筑物（包括控制室和开关时）处，应设带门的耐火隔墙（电缆沟只设隔墙），以防电缆发生火灾时（电缆应刷阻燃涂料），烟火向室内蔓延扩大事故，且可以防止小动物进入室内。,7、配电装置室的采光和通风,配电装置室可以开窗采光和通风，但应采取防止雨雪、风沙、污秽和小动物进入室内的措施。 配电装置室应按事故排烟要求
17、，装设足够的事故通风装置。,第三节 屋外配电装置 一、屋外配电装置的类型 根据电器和母线的布置高度，分以下三种类型：,中型配电装置 半高型配电装置 高型配电装置,屋外配电装置,一、屋外配电装置的类型 1、中型配电装置普通中型配电装置,特点：所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面上安全活动；中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。母线一般为软导线。 优点：布置清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维护方便，构架高度低，抗震性能好，造价省，并有多年的运行经验。 缺点：占地面积大。,110kV屋外普通中型单母线分段接线出线间隔
18、断面图 1-断路器 2-端子箱 3-隔离开关 4-带接地刀闸的隔离开关 5-电流互感器 6-阻波器 7-耦合电容器 8引下线 9母线 10、11 绝缘子,一、屋外配电装置的类型 1、中型配电装置分相中型配电装置,特点：隔离开关是分相布置在母线的正下方。 采用硬圆管母线及伸缩式隔离开关，可减小母线相间距离，降低构架高度，节约占地面积，断路器采用三列布置。 具有接线简单、清晰、占地面积小的优点。,一、屋外配电装置的类型 2、高型配电装置,将一组母线及隔离开关与另一组母线及隔离开关重叠布置。 优点：可节省占地面积50%左右。 缺点：耗用钢材较多，造价高，操作和维护条件较差。,高型配电装置示意图,返回
19、,一、屋外配电装置的类型 3、半高型配电装置,将母线置于高一层的水平面上，与断路器、隔离开关、电流互感器等重叠布置。 半高型配电装置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，耗用钢材比高型配电装置少。,半高型配电装置示意图,返回,二、屋外配电装置的布置原则 1、软母线及构架,软母线：软母线为钢芯铝绞线。软管母线和分裂导线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。 软母线可选用较大的档距，但一般不超过三个间隔宽度，档距越大，导线弧垂越大，因而导线相间及对地距离就要增加，导线及跨越线构架的宽度及高度均需加大。 硬母线常用的有矩形和管形。,二、屋外配电装置的布置原则 1、软母线及构架
20、,屋外配电装置的构架：可选用型钢或钢筋混凝土制造。钢构梁机械强度大，可以按任何负荷和尺寸制造，便于固定设备，抗震能力强，运输方便。,二、屋外配电装置的布置原则 2、电力变压器,电力变压器外壳不带电，故采用落地布置，安装在变压器基础上。为了防止变压器发生事故时，燃油流失使事故扩大，单个油箱油量超过1000kg以上的变压器，按照防火要求，在设备下面需设置储油池或挡油墙，其尺寸应比设备外廓大1m，蓄油池内一般铺设厚度小于0.25m的鹅卵石。,二、屋外配电装置的布置原则 2、电力变压器,主变压器与建筑物距离不应小于1.25m，且距主变5m以内的建筑物，在变压器总高度以下及外廓两侧各3m的范围内不应有门
21、窗和通风孔。当变压器油量超过2500kg以上时，两台变压器之间的防火净距不应小于510m，如布置有困难，应设置防火墙。,二、屋外配电装置的布置原则 3、高压断路器,按照断路器在配电装置中占据的位置，可分为单列、双列和三列布置。 断路器有低式和高式两种布置： 低式布置的断路器：安装在0.51m的混凝土基础上。检修比较方便，抗震性能好，但必须设置围墙，影响了通道的畅通。 高式布置的断路器：安装在约高2m的混凝土基础上，比较适用于中型配电装置。,二、屋外配电装置的布置原则 4、避雷器,避雷器也有高式和低式两种布置。 110kV及以上的阀型避雷器多落地安装在0.4m的基础上。磁吹避雷器及35kV阀型避
22、雷器一般采用高式布置。,5、隔离开关和互感器,隔离开关和互感器均采用高式布置，要求与断路器相同。 隔离开关的手动操动机构装在其靠边一相基础上。,器身细长，太高影响稳定度,形体矮小,二、屋外配电装置的布置原则 6、电缆沟,屋外配电装置中电缆沟的布置应使电缆走线最短。,7、道路,为了运输设备和消防的需要，应在主要设备近旁铺设行车道路。大中型变电所内一般均铺设宽3m的环形道；屋外配电装置内应设置0.81m的巡视小道，以便运行人员巡视电气设备，电缆沟盖板可作为部分巡视小道。,第四节 成套配电装置 一、成套配电装置概念,按照电气主接线的标准配置或用户的具体要求，将同一功能回路的开关电器、测量仪表、保护电
23、器和辅助设备都组装在全封闭或半封闭的金属壳（柜）体内，形成标准模块，由制造厂商按主接线成套供应，各模块在现场装配而成的配电装置称为成套配电装置。,二、成套配电装置类型,低压配电屏：只制成屋内型。 高压开关柜：有屋内和屋外两种，由于屋外有防水、防锈蚀问题，目前大量使用的是屋内型。 SF6全封闭组合电器：因屋外气候条件较差，大多布置在屋内。,二、成套配电装置低压配电屏,特点：低压配电屏结构简单、价廉，并可双面维护，检修方便。在发电厂（变电所）中，作为厂（所）用低压配电装置。一般几回低压线路共用一块低压配电屏。,结构：其框架用角钢和薄钢板焊成，屏面有门，维护方便。在上部屏门上装有测量仪器； 中部面板
24、装有闸刀开关的操作手柄和控制按钮等； 下部屏门内有继电器、二次端子和电能表； 母线布置在屏顶，并设有防护罩， 其他电器元件都装在屏后，屏间装有隔板，可限制故障范围。,低压配电屏实物图,二、成套配电装置高压开关柜,类型：手车式高压开关柜、固定式高压开关柜。,二、成套配电装置高压开关柜,手车式高压 开关柜结构,（1）手车室 （2）继电器仪表室 （3）母线室 （4）出线室 （5）小母线室,（1）,（2）,（3）,（4）,（5）,二、成套配电装置高压开关柜手车式高压开关柜,（1）手车室：柜的正中部为手车室，断路器及操动机构均装在小车上。当手车处于工作位置时，断路器通过隔离插头与母线和出线相通；检修时，
25、将小车拉出柜外，动、静触头分离。一次触头隔离罩自动关闭，其安全隔离作用。如急需供电，可换上备用小车。,二、成套配电装置高压开关柜手车式高压开关柜,（2）继电器仪表室：测量仪表、信号继电器、继电保护用连接小片装在该小室的仪表门上。小室内有继电器、端子排、熔断器和电能表。,二、成套配电装置高压开关柜手车式高压开关柜,（3）母线室：位于开关柜的后上部，室内装有母线和静隔离触头。母线为封闭式，不易积灰和短路，可靠性高。 （4）出线室位于柜后部下方，室内装有出线侧静隔离触头、电流互感器、引出电缆（或硬母线）和接地开关等。 （5）小母线室,Tips: 成套装置成套变电站,成套变电站：组合式、箱式和可移动式
26、变电站的统称 构成：高压开关设备、电力变压器和低压开关设备 成套性强、结构紧凑、体积小、占地少等,“目”字形、 “品”字形,Gas Insulated Switchgear由断路器、隔离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线和出线套管等元件，按电器主接线的要求依次连接，组合成一个整体，并且全部封闭于接地的金属外壳中，壳体内充一定压力SF6气体，作为绝缘和灭弧介质。目前统称为SF6全封闭组合电器。,二、成套配电装置气体全封闭组合电器（GIS）,气体全封闭组合电器（GIS） Gas Insulated Switchgear 主要优点：占地面积小、占用空间少。运行可靠性高，维护工作量小。检修周期长，不受外界环境条件的影响，无静电感应和电晕干扰，噪声水平低，抗震性能好，适应性强。 适用：110500kV各个电压等级，特别是在500kV及以上超高压电网中奖获得广泛的应用。,
