1、第七章 配电装置,7-1 概述,引言,配电装置的定义： 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。 配电装置的作用： 在正常运行情况下，用来接受和分配电能； 在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。,一、对配电装置的基本要求,保证运行可靠 便于操作、巡视和检修 保证工作人员的安全 力求提高经济性 具有扩建的可能,对配电装置的设计原则及步骤,1、设计中须贯彻执行国家的基本建设方针和技术经济政策 2、保证运行可靠。（根据系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离） 3、便于检修、巡视和操作。 4、保
2、证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料，降低造价。 5、安装和扩建方便。,配电装置的设计原则,对配电装置的设计要求,1、满足安全净距要求,2、施工、运行和检修的要求,3、噪声允许标准及限制措施,4、静电感应的场强水平和限制措施,5、电晕无线电干扰和控制,1、根据电压等级、电器的型式、出线多少和方式、有无电抗器、地形、环境条件等选择配电装置的型式。 2、拟定配电装置的配置图。 3、按照所选择的设备的外形尺寸、运输条件、检修和巡视的安全和方便等要求，按照设计规程的规定，参考各种典型的设计，设计绘制配电装置的平、断面图。,对配电装置设计步骤,二、配电装置的最小安全净距,最小安全净距是指在这一距离下，
3、无论在正常最高工作电压或出现内、外过电压时，都不致使空气间隙被击穿。 最小安全净距分为A、B、C、D、E 值。其中 A值是最基本的，而 B、C、D、E是在 A值的基础上在考虑运行维护、设备移动、检修工具活动范围、施工误差等具体情况而确定的。,二、配电装置的最小安全净距,1) A值：,A值分为两项，A1和A2。,A1带电部分至接地部分之间的最小电气净距；,A2不同相的带电导体之间的最小电气净距。,二、配电装置的最小安全净距,2) B值：,B值分为三项，B1 、B2和B3。,B1带电部分至栅状遮栏之间的距离，即,B2带电部分至网状遮栏之间的距离，即,B3带电部分至板状遮栏之间的距离，即,B1=A1
4、+750 (mm),B2=A1+70+30 (mm),B3=A1+30 (mm),二、配电装置的最小安全净距,3) C值：,C值为无遮栏裸导体至地面的垂直距离。,C=A1+2300+200 (mm),保证人举手后，手与带电裸导体间的距离不小于A1值，即,C=A1+2300 (mm),对屋内配电装置，可不考虑施工误差，即,二、配电装置的最小安全净距,4) D值：,D值为不同时停电检修的平行无遮栏裸导体之间的水平距离。,D=A1+1800+200 (mm),D=A1+1800 (mm),对屋内配电装置，,二、配电装置的最小安全净距,5) E值：,E值为屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通道
5、路面的距离。,35kV及以下，取 E=4000mm；手与带电裸导体间的距离不小于A1值，即,60kV及以上，取E=A1+3500(mm)，并取整数值，其中3500为人站在载重汽车车厢中举手的高度，mm。,图7-1 屋内配电装置安全净距校验图a) A1、A2、B1、B2、C、D b) B1、E,图7-2 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,三、配电装置的类型及应用,按装设地点的不同，可分为： 屋内配电装置 屋外配电装置按组装方式的不同，可分为： 装配式在现场组装 成套式制造厂家预先做
6、好,1. 配电装置的类型,三、配电装置的类型及应用,35kV及以下： 多采用屋内配电装置，其中 3 10kV 的大多采用成套配电装置； 110kV及以上： 多采用屋外配电装置； 特殊情况： 农村或山区的35kV（甚至10kV）也采用屋外； 城市中心或处于严重污秽地区（如沿海边或化工厂区）的 110220kV也采用屋内。,2. 配电装置的应用,间隔的概念：为了将设备故障的影响限制在最小的范围内，避免波及相邻的电路，以及在检修一个电路中的电器时，避免检修人员与邻近电器的电路接触，在屋内配电装置中，通常将一个电路中的电器与邻近电路的电器，用砖或石棉板等做成的墙隔开，形成各个间隔。,发电机,线路,电压
7、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,7-2 屋内配电装置,一、屋内配电装置的类型,三层式： 布置：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； 缺点：结构复杂，施工时间长，造价高，不方便。二层式： 布置：将重设备放在第一层、轻设备放在第二层。 优点：造价较低，运行维护和检修较方便； 缺点：占地面积有所增加。单层式： 布置：所有电器均布置在一层。 特点：占地面积较大，通
8、常采用成套开关柜。,二、屋内配电装置图,配置图 平面图 断面图,配置图：把进出线（进线指发电机、变压器；出线指线路）、断路器、互感器、避雷器等合理分配于各层间隔中，并示出导体和电器在各间隔中的轮廓和相对位置的图形，不要求按比例尺寸绘制,平面图：按比例画出房屋、间隔、通道走廊及出口等平面布置情况的图形。平面图上示出的间隔只是为了确定间隔部位和数目，不必画出所装的电器，但应标出各部位的尺寸。,断面图：表明所截取的配电装置间隔断面中，电气设备的相互连接及详细的结构布置尺寸和图形，按比例画出，标出必要的尺寸。,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，
9、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。,二、屋内配电装置图,平面图 按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的平面布置轮廓。,二、屋内配电装置图,断面图 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。 要求按比例绘制。,二、屋内配电装置图,断面图,返回,由于六氟化硫全封闭组合电器（简称GIS）可靠性高，占地面积小，大城市中心地区或其他环境特别恶劣地区，110kV和220kV屋内配电装置可采用六氟化硫全封闭组合电器。图7-6 所示为采用GIS的220kV和110kV二层式屋内配电装置主变进线断面图，220kV和110kV均
10、采用双母线接线，110kV GIS布置在一层，220kV GIS布置在二层，主变放在屋外。220kV进线采用分相封闭母线，110kV进线采用三相共箱封闭母线。由于采用二层布置和六氟化硫全封闭组合电器，节省了占地面积，具有较高的可靠性，但造价较高。,图7-6 采用GIS的220kV和110kV二层式屋内配电装置主变进线断面图 1断路器 2电流互感器 3隔离开关 4避雷器 5母线 6控制柜 7行车 8断路器操作机构 9接地隔离开关,220KVGIS进线,220KV出线,220KV出线,220KVGIS,出线,进线,母线,断路器,110KVGIS,电缆出线,进线,母线,断路器,7-3 屋外配电装置,
11、一、屋外配电装置的类型,中型： 布置：所有电气设备均布置在同一水平面内，并装在一定高度的基础上。 优点：施工和维护方便，造价较省，运行经验丰富； 缺点：占地面积过大。 半高型： 布置：母线与电气设备重叠，但母线之间不重叠。 优点：占地面积比普通中型减少30%； 缺点：造价有所增加。高型： 布置：母线与母线重叠布置。 优点：占地面积比普通中型节省50%左右； 缺点：耗用钢材较多，造价较高，操作和维护不便。,一、屋外配电装置的类型,二、屋外配电装置布置实例,普通中型配电装置 分相中型配电装置 高型配电装置 半高型配电装置,1.普通中型配电装置,二、屋外配电装置布置实例,图7-7 110kV屋外普通
12、中型单母线分段接线出线间隔断面图 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,二、屋外配电装置布置实例,2.分相中型配电装置,2分相中型配电装置,结构特征：隔离开关分相布置在母线正下方的中型配电装置。,优点：它除具有普通中型的优点外，还具有接线简单清晰，可以缩小母线相间距离，降低架构高度，较普通中型布置节省占地面积约1/3左右。 缺点：施工复杂，使用的支柱绝缘子防污和抗震能力差。分相中型布置适合用于污染不严重、地震烈度不高的地区 。,图 采用管形母线的110kV双母线分相中型配电 装置出线间隔
13、断面图,二、屋外配电装置布置实例,2.分相中型配电装置,二、屋外配电装置布置实例,2.分相中型配电装置,二、屋外配电装置布置实例,2.分相中型配电装置,二、屋外配电装置布置实例,3.高型配电装置,二、高型配电装置,结构特征：一组母线与另一组母线重叠布置。,优点：与普通中型配电装置相比，可节省占地面积50%左右。 缺点：对上层设备的操作与维修工作条件较差；耗用钢材比普通中型多15%60%；抗震能力差。,如图所示为220kV双母线、进出线带旁路、纵向三框架结构、断路器双列布置的高型配电装置进出线间隔断面图,二、屋外配电装置布置实例,4.半高型配电装置,半高型配电装置,结构特征：母线的高度不同，将旁
14、路母线或一组主母线置于高一层的水平面上，且母线与断路器、电流互感器重叠布置。,优点：占地面积比普通中型布置减少30%；除旁路母线（或主母线）和旁路隔离开关（母线隔离开关）布置在上层外，其余部分与中型布置基本相同，运行维护较方便，易被运行人员所接受。 缺点：检修上层母线和隔离开关不方便。,返回,返回,返回,7-4 成套配电装置,一、概述,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，由制造厂按主接线成套供应，各模块在现场装配而成的配电装置。 分类： 低压配电屏（或开关柜） ,1000
15、V以下,屋内 高压开关柜（分为手车式和固定式）， 35KV及以下，各种电器带电部分间用空气绝缘；屋内（多）、屋外（少，水、锈） SF6全封闭组合电器，110KV及以上成套配电装置，用SF6气体作绝缘和灭弧介质，整套电器密封在一起。屋内（330KV以下，气候条件）,二、低压配电屏,三、高压开关柜,手车式高压开关柜 手车室 继电器仪表室 母线室 出线室 小母线室,三、高压开关柜,固定式高压开关柜 断路器室 母线室 电缆室 仪表室,四、气体全封闭组合电器（GIS）,英文全称：Gas Insulted 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
16、出线套管等元件，按电气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，壳体内充一定压力的SF6气体，作为绝缘和灭弧介质。 目前，通称为SF6全封闭组合电器。,四、气体全封闭组合电器（GIS）,7-5 发电机引出线装置,发电机引出线装置是指发电机引出线端子至发电机电压屋内配电装置进线穿墙套管，或至发电机单元制连接的主变压器低压侧套管和厂用分支套管之间所连接的电气设备和导体。,一、发电机出线小室,直接与发电机电压配电装置连接的发电机出线小室： 没有厂用分支回路和发电机回路的断路器等设备，出线小室内的设备比较少，布置比较简单。 采用此接线方式的发电机容量一般不超过60MW。 中
17、小容量发电机与变压器组成发电机变压器单元接线的发电机出线小室： 除了布置发电机主回路的设备外，一般还有厂用分支回路设备，设备比较多。,发电机、变压器与配电装置之间的电气连接有电缆、母线桥、组合导线及封闭母线等方式。,电缆：由于电缆价格昂贵，而且电缆头运行可靠性不高，因此这种连接方式只在机组容量不大（一般在25MW以下），且厂房和设备的布置无法采用敞露母线时采用。,一、母线桥,母线桥：连接导体固定于支柱绝缘子上，支柱绝缘子安装在钢筋混凝土支柱和型钢构成的支架上，以便使导体跨越通道及其他设备，故称为母线桥。,导体：根据载流量的不同，连接导体可以是一条或多条矩形导体，也可以是槽形导体。,图7-15所
18、示的是用于连接发电机与主变压器或连接屋内配电装置与主变压器的屋外单层母线桥。由于母线桥需要使用的支柱绝缘子较多，导体截面较大，为减少投资，设计时应尽量缩短母线桥的长度。,图7-15 屋外母线桥,10KV母线桥,10KV母线桥,10KV母线桥,主变10KV母线桥,二、组合导线,组合导线是由多根软绞线固定在套环上组合而成，如图7-16所示，套环每隔0.51m设置一个，套环的作用是使各铝绞线之间保持均匀的距离，有利于散热。套环的左右两侧导线采用钢芯铝绞线作为悬挂线，用以承受组合导线的机械荷载，其余绞线采用铝绞线或铜绞线，用于载流。组合导线用悬式绝缘子悬挂在主厂房、屋内配电装置的墙上或专用的门型架上，
19、其跨距由组合导线的机械载荷决定，通常不大于40m。,优点：散热好、集肤效应小，有色金属消耗量小、支柱绝缘子和构架需要量小、投资省、可靠性高、维护工作量小等。 它适用于跨距较大、载流量也较大的连接。,三、封闭母线,对于200MW及以上的发电机与变压器间的连接母线、厂用分支母线及电压互感器分支母线等，为避免因气候、污秽气体和落下外界物体造成短路故障，要求有更高的运行可靠性，一般采用全连式分相封闭母线。图7-17所示为200MW发电机一变压器组全连式分相封闭母线结构布置图。 特点： 仍用空气和瓷作绝缘，自然冷却（大容量用强冷）； 从发电机出线端到主变压器接线端之间的导体和各分支导体均用封闭母线分相封
20、闭起来； 主变压器和厂用变压器（分裂低压绕组变压器）采用前后布置（也可采用并列布置）方式，由于它们之间的距离较近，故在它们之间设置防火墙； 为便于分相装设，发电机出口电压互感器回路的电压互感器采用单相式。,图7-17 200MW发电机全连式分相封闭母线 1主封闭母线 2分支封闭母线 3主变压器 4厂用变压器 5 6kV厂用电共箱母线 6发电机出口电压互感器柜 7电压互感器低压引出线 8避雷器柜 9检查孔 10中性点电压互感器柜 11阻火墙,200MW发电机全连式分相封闭母线(屋外部分),二、组合导线及母线桥,组合导线,母线桥,三、封闭母线,QFS-300-2型双水内冷汽轮发电机引出线装置,7-6 发电机和变电所的平面布置,一、发电厂电气设施的平面布置,1.火力发电厂,一、发电厂电气设施的平面布置,2.水力发电厂,二、变电站电气设施的平面布置,
