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1、第四讲配电装置与电气总平面设计,配电装置：是发电厂与变电所电气主接线的具体实现。配电装置的组成：由电气主接线以及必要的辅助设备组成，辅助设备包括安装布置电气设备的构架、基础、房屋和通道等。,一、屋内外配电装置的最小安全净距,1.最小安全净距的含义是：在此距离下，无论是处于最高工作电压之下，还是处于内外过电压之下，空气间隙均不致被击穿。,2.敞露在空气中的屋内和外配电装置的各种间距中，最基本是：A1值：带电部分对接地之间的空间最小安全净距。A2值：不同相带电部分之间的空间最小安全净距。,3.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.间隔：配电装置通常由数个不同的间隔
2、组成，所谓间隔是指一个具有特定功能的完整的电气回路，包括断路器、隔离开关、电流互感器、高压熔断器、电压互感器、避雷器等中不同数量的电器设备。一般由架构（屋外配电装置）或隔板（或墙体）来分界，使不同电气回路互相隔离，故称为间隔。2.间隔的类型：根据其功能，间隔可分为进线（发电机、变压器引出线回路）间隔、出线间隔、旁路间隔、母联间隔、分段间隔、电压互感器和避雷器间隔等。对成套式配电装置，如果采用的是高压开关柜，则每个开关柜为一个间隔。3.列：各间隔依次排列起来即为列，屋外配电装置的布置通常按断路器的列数分为单列布置、双列布置和三列布置。采用高压开关柜的屋内配电装置则按开关柜布置的列数分为单列布置和
3、双列布置。,二、屋内外配电装置间隔的概念,三、屋内外配电装置的设计图,1.配置图 配置图是把发电机回路、变压器回路、引出线回路、母线分段回路、母联回路以及电压互感器回路等，按电气主接线的连接顺序，分别布置在各层的间隔中，并示出走廊、间隔以及用图形符号表示出来母线和电器在各间隔中的位置，但不要求按比例尺寸绘制。配置图是在配电装置的基本型式确定以后，按照电气主接线进行总体布置的结果，为平面图、断面图的设计作必要的准备，它还用来分析配电装置的布置方案和统计主要设备的数量。,2.平面图 平面图是按比例画出房屋、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，所以
4、可不必画出所装电器，但应标出各部位的尺寸。根据实际配电装置平面尺寸的大小，平面图的比例可选择1:50、1:100、1:200、1:300、1:500等，图幅可选择A3、A2、A1等。,3.断面图 断面图是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的图形。它们均应按比例画出，并标出必要的尺寸。设计平面图和断面图时的主要依据是最小安全净距，并遵守配电装置设计规程的有关规定，要保证装置可靠地运行，操作维护及检修安全、便利。根据实际间隔断面尺寸的大小，断面图的比例可选择1:50、1:100等，图幅可选择A3或A2等。平面图和断面图是工程施工、设备安装的重要依据，也是运行及检
5、修中重要的参考资料，必须清晰易读、正确无误、尺寸准确。对于分期建设的工程，配置图、平面图和断面图中的本期工程用实线绘制，远期工程用虚线绘制。,四、配电装置设计,按装设地点分,屋内配电装置,屋外配电装置,按安装方法分,装配式配电装置,成套式配电装置,（一）屋内配电装置,1屋内配电装置的类型,(1)单层式：所有电气设备都布置在一层房屋内。它适用出线无电抗器的各种类型降压变电所，发电厂厂用电高压配电系统和小型发电厂。,635kV高压开关柜,SF6全封闭组合电器,(3)三层式：是将各回路电气设备按设备的轻重，自上而下地分别布置在三层楼房内，母线和母线隔离开关布置在最高层，断路器布置在第二层，而笨重的电
6、抗器布置在低层。适用于6 10kV出线带电抗器的情况。,(2)二层式：二层式结构是把各回路电气设备按设备的轻重分别布置在二层楼房内，断路器和电抗器布置在低层，母线和母线隔离开关在二层。适用于6 10kV出线带电抗器且设有发电机电压母线的中、小型发电厂和35 220kV屋内配电装置。,（二）屋内配电装置布置的有关问题和举例,1.下图所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的10kV屋内配电装置主变进线间隔断面图，采用KYN28A-12成套式高压开关柜。柜内安装新型的手车式真空断路器、隔离插头以及套管式电流互感器，明显地缩小了配电装置总尺寸。母线三相三角布置在开关柜的后上部，且便于维护与检修。配电间隔
7、的前后有较宽的操作和维护走廊，以便于手车式断路器的拉出、推入和巡视。,2.下图所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的35kV屋内配电装置主变进线和出线间隔断面图，采用JYN1-35成套式高压开关柜。柜内安装新型的手车式真空断路器、隔离插头以及套管式电流互感器，明显地缩小了配电装置总尺寸。母线三相垂直布置在开关柜的后上部，机械强度大，且便于维护与检修。配电间隔的前后有较宽的操作和维护走廊，以便于手车式断路器的拉出、推入和巡视。,图7-8 35kV单层单列屋内配电装置主变进线间隔断面图1开关柜(JYN1-35型)2穿墙套管 3耐张绝缘子串 4钢芯铝绞线,图7-9 35kV单层单列屋内配电装置出线间
8、隔断面图1开关柜(JYN1-35型)2穿墙套管 3封闭母线桥 4耦合电容器 5阻波器 6悬式绝缘子串 7耐张绝缘子串 8钢芯铝绞线,3.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10kV屋内配电装置可采用两层式。110kV采用六氟化硫全封闭组合电器，110kV GIS布置在二层，主变放在屋外或屋内。10kV采用KYN28A-12型开关柜。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。,4.以某110/35/10kV变电站10kV和35kV配电装置初
9、步设计方案为例(电气主接线图见图3-31)，图7-12所示为采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）配置接线图，图7-13所示为采用JYN-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）配置接线图。10kV配电装置选择KYN28A-12开关柜时，出线可选003或005号柜，电容器可选005或006号柜，分段回路选012断路器柜（右联络）和055隔离柜（左联络）或014断路器柜（左联络）和056隔离柜（右联络）号柜，电压互感器和避雷器选041或043号柜，所用变压器选077号柜，大容量所用变压器选005号柜，双绕组变压器进线选028号柜等，三绕组变压器
10、进线需要加装隔离柜，以便10kV停电检修时隔离电压。图7-12选022（断路器改为隔离）和014两个柜组成三绕组变压器进线间隔，另一进线间隔选020（断路器改为隔离）和012两个柜组成。,图7-12 采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置配置接线图,图7-13 采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置配置接线图,5.平面图表明了间隔、间隔中的电气设备、架构、建筑物、电缆沟、道路等在平面中的相对位置和尺寸。35kV屋内配电装置一般采用单列布置，10kV屋内配电装置有单列和双列两种布置方式。按开关柜的尺寸（不同方案编号的开关柜尺寸不一定相同），对通道、操作
11、和维护走廊的尺寸要求，对布置方式的要求等，按一定比例绘制平面布置图，并在开关柜上标注方案编号或名称。根据图7-12（略去了4个出线间隔）绘制的采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）平面布置图见图7-14。根据图7-13绘制的采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）平面布置图见图7-15。与它们对应的主变进线间隔断面图见图7-7和图7-8，与采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置平面布置图对应的出线间隔断面见图7-9。,图7-14 采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）平面布
12、置图,图7-13 采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置配置接线图,(三）屋外配电装置,分类,中型配电装置,高型配电装置,普通中型配电装置,分相中型配电装置,半高型配电装置,1普通中型配电装置,结构特征：所有电器设备均安装在有一定高度的同一水平面上，而母线一般采用软导线安装在架构上，稍高于电器设备所在水平面。,中型配电装置因设备安装位置较低，便于施工、安装、检修与维护操作；构架高度低，抗震性能好；布置清晰，不易发生误操作，运行可靠；所用的钢材比较少，造价低。主要缺点是占地面积大。普通中型配电装置是我国有丰富设计和运行经验的配电装置，广泛应用于220kV及以下的屋外配电装置中
13、。,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。,分相中型配电装置除具有中型配电装置的优点外，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。其缺点主要是施工复杂，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7-8 采用管形母线的110kV双母线分相中型配电装置出线间隔断面图,高型配电装置,结构特征：一组母线与另一组母线重叠布置。,与普通中型配电装置相比，可节省占地面积50%左右。高型配电装置的主要缺点是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%
14、；抗震能力差。图7-9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,半高型配电装置,结构特征：母线的高度不同，将旁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。,5屋外GIS配电装置,（四）发电机、变压器与配电装置的连接,发电机、变压器与配电装置之间的电气连接有电缆、母线桥、LGJ导线、组合导线及封闭母线等
15、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。,.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。,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,2.LGJ或组合导线,
16、LGJ导线或组合导线用悬式绝缘子悬挂在屋内配电装置的墙上或专用的门型架上，其跨距由组合导线的机械载荷决定，通常不大于40m。钢心铝绞线适用于35kV及以上电压等级配电装置与变压器之间的电气连接。,五、总平面布置设计,发电厂和变电所的电气总平面布置是全厂（所）总平面布置的重要组成部分。电气主接线反映了电气设备间的电气连接，而电气总平面布置则表示了电气设备的相对位置、连接方法、总体布局和定位，它直接影响了发电厂与变电所的安全、可靠运行。电气总平面布置由电气总平面布置图来表示，它是一张反映发电厂和变电所的电气设施全貌的俯视图，是设计和安装中的重要图纸之一。,变电所电气总平面布置,1.变压器 主变是变
17、电所内最大、最贵重的设备，它直接与各电压级配电装置相连，因此确定主变位置与布置方式对总平布置有很大影响，应首先安排好与主变有关的布置。,变电所的类型较多，它们的设施不尽相同，因此总平面布置也有差异，但节省变电所的占地面积是共同的要求。,电气总平面布置是施工设计及其土建设计与施工的重要依据，因此在电气总平面布置图中应该将房屋等建筑物的尺寸，各种设备的定位尺寸，围墙的轮廓尺寸，各间隔的名称等均无遗漏的标出。此外，电气总平布置图应将断面图中不能表达出来的尺寸如：相间距离、间隔宽度等尺寸标注清楚。,主变的方位 主变方位与其各电压级引出线套管的位置关系密切。只有两个电压级的变电所，通常将主变放在高低压配
18、电装置之间，有三个电压级的变电所必须将主变高压引出线的套管对准其高压配电装置的进线间隔，因为高压架空线的转弯半径大，避免过大的转弯半径增大总占地面积。同时还要兼顾考虑主变其他电压级引出线的位置，尽量直接进入该电压级的配电装置，避免转弯歪斜。应尽量缩短主变低压引出线的距离，因为主变低压侧电压低、电流大，导体截面积大，缩短距离可以减少导体和支柱绝缘子的投资，降低导体的损耗。,主变的间距 两台以上主变的变电所，主变放置在屋外，它们之间的间距不能小于2M。对油量大于2500 KG的变压器放置在屋外时，为防止一台事故时危及另一台的安全，主变之间的距离要大于8M，否则需要在主变之间设置防火墙。主变油坑尺寸
19、 主变实际上是放在油坑的导轨上，当屋外单个油箱的油量在1000 KG以上时，应该设置可以容纳100%油量的储油坑，坑中铺厚度不小于250MM的卵石层，卵石的直径为5080mm。储油坑的尺寸应该是主变外廓尺寸的每边加1M。,2.道路变电所的道路分为主要道路（大门至控制楼、主变压器的道路，需行驶大型平板车），次要道路（需行驶汽车的道路）和巡视及人行小道。大中型变电所中，为了用载重汽车搬运电气设备，一般要设置3.5 M宽的环行道（次要道路）。通常由大门到主变前和到断路器要构成环行道，而且由大门到主控制室、主变压器的道路（主要道路）的宽度可以加宽到45m。变电所内道路的转弯半径不能小于7M，一般取77
20、.5m。屋外配电装置的巡视及人行小道宽度为.m，也可以利用电缆沟的盖板做巡视通道。,3主控制室主控制室的安排应该考虑美观、位置适中、便于和各电压级的配电装置联系，一般靠近大门，并应该考虑设置维修间、运行人员休息室等。,4补偿电容器室考虑电容器易爆，不能与主控制室及其配电装置设置在同一室内，但应该尽量与同电压级配电装置靠近，以减少电缆的长度。,5端子箱、配电箱与电缆沟断路器、电压互感器、电流互感器及主变旁边均应有端子箱，其二次电缆下电缆沟入主控制室，所以各个电压级配电装置都应有通往主控制室的电缆沟。配电箱是供检修用的动力电源。端子箱、配电箱与电缆沟在总平布置图上都应考虑。,6大门与围墙大门应该考
21、虑靠近公路，尽量避免再从公路到大门专门修路，而且主控制室应靠近大门。所区应设实体围墙，围墙高度为2.22.5 m。,图7-34所示为某110/35/10kV降压变电所电气总平面布置设计方案（受到纸幅大小的限制，举例选择了电压等级较低的变电所，电气主接线见图3-31），该变电所安装了两台40MVA的三绕组主变压器，由于采用了可靠性高的SF6断路器，该变电所的110kV采用单母线分段接线，不设旁路母线。配电装置选中型，造价低，抗地震性能好，运行维护方便。35kV和10kV均为单层式成套配电装置，采用手车式开关柜，也不用设旁路母线。高压配电装置、主变和低压配电装置处在一条轴线上，主变高压套管对着11
22、0kV配电装置，主变低压套管对着10kV配电装置（尽量缩短主变低压引出线的距离），35kV配电装置与高低压配电装置垂直布置。由于10kV配电装置采用单列布置，为了充分利用土地，主控制楼放在35kV配电装置的对面。为了防止电容器爆炸影响10kV配电装置，电容器应单独放置。35kV线路为架空出线，10kV线路为电缆出线。为了节省占地面积，站内道路没有设置环形道，但有两个丁字路口，以方便施工车辆调头。二次电缆沟通向主控制室，但长度应尽量短，二次电缆沟一般兼作为巡视小道。防雷保护采用4根独立避雷针，3根30m，1根35m。变电所大门的位置应尽量靠近公路。该变电所布置合理，但占地面积较大。,这类变电所的
23、10kV配电装置如果采用双列布置（例如其尺寸可选15000mm8700mm，KYN28A-12开关柜的架空进线柜深1660mm，其他柜深1500mm，中间的操作走廊及通道宽为2500mm，进线侧维护通道宽1650mm，另一维护走廊宽1550mm，再加上两个柜深度3000mm为8700mm，横向尺寸由5000mm增加到8700mm，纵向尺寸由25600mm减小到15000mm），主控制楼（10000 mm9500mm，一层为工具室、蓄电池室、卫生间等，再加楼梯间3000mm宽，总尺寸为12500mm 9500mm）一般与10kV配电装置室并列放置，面对主变，10kV配电装置室与主控制楼一楼之间必
24、须开门连通，以方便运行人员工作，10kV配电装置室另一端再开一个门，电容器室可放在现主控制楼的位置。对单母线分段接线的双列布置，两段母线及设备各占双列的一半，进线放在两端，分段柜放在中间(与进线柜在同一列)，每段母线的两列用封闭连接桥连接(一般在进线柜上方)。另一总平方案是10kV配电装置采用单列布置且位置也不变，主控制楼与10kV配电装置室并列放置（10kV配电装置室与主控制楼一楼之间开门连通，10kV配电装置室另一端再开一个门），将变电所的大门开在南围墙边。为减小此类变电所的占地面积，35kV和10kV配电装置可以采用二层式配电装置，35kV放在二层，10kV放在一层。110kV配电装置可采用半高型配电装置，但抗地震性能差，也可以采用屋外GIS配电装置，但造价较高。如果土地不紧张，35kV也可以采用屋外中型配电装置,以降低造价。,六、电气主接线图举例,
