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1、1,主 编：李家坤 朱华杰主 审：陈光会,11 电气总布置,发电厂及变电站电气设备,FADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEI,2,11.1 主变场地布置,1,11 电气总布置,目 录,3,【知识目标】1了解主变压器布置的相关知识；2了解电气总布置的原则；3了解水电站和火电厂电气设备的布置情况。【能力目标】1能够区别主变压器的两种进出线方式；2能够解释电气总布置原则；3能够区别水电站和火电厂电气设备的布置。,11 电气总布置,4,11.1 主变场地布置,11.1 主变场地布置,5,目前，220kV电压等级及以下的发电厂和变电站普遍采用三相油浸式变压器。电压
2、35kV及以下电压等级和容量为6300kVA以下的变压器一般为整体运输。超过上述电压或容量者，由于外形尺寸过大，出厂时常卸掉散热器、油枕等附件，但仍带油运输，一般先运抵厂房安装间，利用桥机吊卸，并在完成放油、吊芯检查（对钟罩式为吊盖检查）附件安装、充油及试验等安装工序后，再经专门的通道搬运就位。,11.1.1 主变压器的起吊与搬运,11.1 主变场地布置,6,主变检修常有以下三种方式：一是拖运至安装间检修；二是就地检修，就地搭设临时性起吊设施，此时无论屋外或屋内布置均应适当增大场地面积和空间范围，室内布置的还要预先埋设吊梁吊环等；三是就近设置变压器检修间。,11.1 主变场地布置,7,水电站因
3、有现成的桥机和安装间，应优先选择第一种检修方式。为此，主变要靠近安装间布置，为了利用主厂房的桥机进行起吊检修，要求主变的安装高程最好与安装间高程一致，且在安装间之间设置搬运通道。通道宽度要满足搬运中的变压器至两侧运行中的带电部分的距离，且在通道端头要预埋拖运地锚。对于电压110kV和容量,11.1 主变场地布置,8,11.1.2.1 变压器出线套管的排列规则 对双绕组变压器，站在高压侧看，从左至右依次为O、A、B、C、油枕，对侧对应为低压侧的a、b、c；或站在油枕端看变压器，则左边为高压侧，右边为低压侧，由远至近分别为O、A、B、C、油枕，如图11.1（a）所示。,11.1.2 主变的进出线方
4、式,11.1 主变场地布置,9,对三绕组变压器，高压侧与上述相同。中压侧和低压侧套管居同侧，且按中压、低压、油枕的顺序排列，如图11.1（b）所示。如果变压器两侧电路均有电源，但相序相反，则需将一侧线路倒相，否则不能并列。若两侧电源电路相序相同（或只有单电源），但与变压器出线套管的相序相反，则可不必倒相，但此时主变压器将由Y，dll接线变为Y，dl接线，其特性相同，但互感器的二次回路需按接线组别相应变动。,11.1 主变场地布置,10,图11.1 变压器出线套管的排列规则及储油池的布置（a）双绕组变压器；（b）三绕组变压器,11.1 主变场地布置,11,11.1.2.2 进出线方式（1）电缆进
5、（出）线通常用角钢支架固定电缆头，对多根电缆还要设置小段母线以便接线。电缆进线侧不得占据变压器搬运通道，若两侧均采用电缆进线时，变压器只能窄面推进。电缆线路占用空间小，方便灵活，便于跨越通道和公路等，且施工工作量小，其缺点是载流量有限，一般并联根数多于23根时宜改用母线。,11.1 主变场地布置,12,（2）硬母线进（出）线当电路长度不大时，采用硬母线进出线最为方便，且电流大小不限，但布置线路要尽量减少转弯和错位。接至变压器套管时要接入母线温度补偿器，以免套管承受母线的温度应力。宽面推进的变压器居搬运通道中的一侧，一般不宜采用硬母线。,11.1 主变场地布置,13,（3）跳线架空拉线出线此出线
6、方式是用架空拉线挂接至变压器附近，再由拉线向变压器出线套管跳线，一般用于变压器高压侧出线。其拉线和跳线均需保证线间距离和最小安全净距D值的要求。跳线拉线的具体做法取决于主变和开关站的位置，因而取决于电站的电气总布置。通常的做法有：拉线经变压器门型构架拉出或经电站厂房的墙拉出，但拉线与墙面的角度不应小于30。如图11.2和图11.3所示。,11.1 主变场地布置,14,图11.2设置变压器门型构架的出线示意图（a）前门型构架出线；（b）后门型构架出线；（c）侧门型构架出线,11.1 主变场地布置,15,图11.3 置于坝后与主厂房之间设有中间拉线层的三绕组变压器的布置和出线,11.1 主变场地布
7、置,16,11.1.2.3 主变的防火防爆主变防火的重点不在于着火主变的救灭，而在于事故排油和隔离，以避免出现火灾蔓延和扩大，祸及相邻建筑物和邻近主变的其他设备。,11.1 主变场地布置,17,（1）事故排油和储油池。为了防止变压器发生事故时，燃油流失使事故范围扩大，单个油箱的油量在1000kg以上的变压器，应设置能容纳100或20油量的储油池或挡油墙。设有容纳20油量的储油池或挡油墙时，应有将油排到安全处的措施，且不应引起污染危害。通常通过储油池底部的排油管迅速将全部油排至安全处。排油管内径的选择应能尽快将油排出，但不应小于100mm。当设置有油水分离的总事故储油池时，其容量不应小于最大一个
8、油箱储油量的60。储油池和挡油墙的长、宽尺寸，一般较设备外廓尺寸每边相应大1m，变压器基础应比储油池高0.1m，储油池四壁应高于屋外场地0.1m。储油池内应铺设厚度不小于0.25m的卵石层（卵石直径0.050.08m），储油池底面向排油管侧有不小于2的坡度。,11.1 主变场地布置,18,（2）防火隔墙。当变压器着火或防爆玻璃爆破喷油时，应不危及临近变压器或建筑物的安全。因此，主变压器与建筑物的距离不应小于1.25m，且距变压器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、窗和通风口。当变压器的油量超过2500kg以上时，两台变压器之间的防火净距应符合表11.1的规定
9、。,11.1 主变场地布置,19,表11.1 两台变压器之间的最小防火净距,11.1 主变场地布置,20,11.1.2.4 主变场地的通风散热 虽然变压器的效率很高，但大容量变压器的功率损耗仍较大，并以热的形式散布于周围空间，故屋外的主变压器宜置于开阔通风处。坝后式水电站常将主变置于大坝和主厂房之间，如果再增设一些隔墙，显然对通风散热不利。此外，屋外主变既要增强辐射散热，又要减少日照的影响，因此外表涂以灰色漆为好。,11.1 主变场地布置,21,11.2电气总布置,11.2 电气总布置,22,（1）缩短发电机、开关室、主变压器和开关站之间的连接线。电气总布置首先应满足电气主接线所表明的生产顺序
10、要求，应使设备相互靠近，布置紧凑，这样既可减少电能损耗，缩短连接导线和电缆的长度，使电缆敷设方便，又可以减少事故和故障几率；同时，便于设备的正常维护巡视和定期检修，即使事故发生也能及时处理，不使事故扩大。,11.2.1 电气总布置的原则,11.2 电气总布置,23,（2）为保证大型设备（如发电机、变压器等）的运输、安装和检修的方便，应尽量缩短运输距离。要求主厂房、中控室、主变压器和开关站之间交通方便，并使主变压器、发电机与主厂房的安装间在同一高程，以便于运行维护和检修。（3）尽量减少电气设备及其连线与水力机械设备及管路的交叉和干扰。（4）保证进线和出线方便，尽可能减少架空导线交叉。,11.2
11、电气总布置,24,（5）远近期结合，留有发展余地。电气总布置应按批准的规划容量进行设计，并留有发展余地。规划容量偏大或偏小，都将导致总平面布置的不合理。偏大将造成浪费，偏小则将使布置拥挤混乱，影响安全运行，产生不良后果。电气总布置要妥善处理好分期建设的关系。初期建筑宜集中布置以便于分期购地和利于扩建，减少前、后期工程在施工和运行上的相互影响。初期工程要为后期工程创造较好的施工条件，后期工程施工要尽量避免影响运行。,11.2 电气总布置,25,（6）布置紧凑合理，尽量节约用地。各设备宜集中布置，以减少占地面积，充分合理地利用空间；并要注意利用荒地、劣地、坡地，少占或不占农田。地形条件狭窄的工程，
12、可将控制楼、通信楼、试验室、检修间等功能相近或互有联系的电工建构筑物采用多层联合布置。,11.2 电气总布置,26,（7）结合地形地质，因地制宜布置：依据不同的自然地形，确定各级配电装置的型式及其相互间的平面组合，选择合理的布置位置。在此基础上，灵活布置附属设施及站前建构筑物。高压配电装置等主要建构筑物，要尽量沿自然等高线布置，以减少土石方工程量，避免高填深挖和减少基础埋设深度，便于场地排水。,11.2 电气总布置,27,山区发电厂、变电站的主要建构筑物，不宜紧靠山坡，应有防止因塌方而危及电气设备和建构筑物的有效措施。屋内配电装置，如主控楼、主变压器、并联电抗器、调相机等主要建构筑物及大型设备
13、，应布置在土质均匀、地基承载力较大的地段；要避开断层、溶洞，以及可能发生滑坡、崩塌等不良地质构造的地段；还要尽量不破坏山体的自然地貌，以保证山体固有的平衡，减少不安全因素。,11.2 电气总布置,28,（8）符合防火规定，预防火灾和爆炸事故。为确保发电厂、变电站的长期安全运行，建构筑物布置要严格执行建筑设计防火规范的有关规定。道路设计要考虑消防车的通行，使消防车能迅速到达火灾地点，及时扑灭电工建筑物区内的火灾。,11.2 电气总布置,29,11.2.2.1 中控室的位置确定应满足的基本要求中控室是发电厂、变电站操作和监视的中心地点，其位置确定应满足的基本要求是：（1）值班人员有良好的环境（噪声
14、干扰和静电感应小，有较好的防潮、通风和采光条件），有利于安静和专心地工作。（2）便于监视屋外配电装置，有利于值班人员与各级电压配电装置和主要车间联系，以便迅速进行各种操作。（3）尽可能缩短中控室与配电装置、机组间联系的控制电缆长度。,11.2.2 电气总布置,11.2 电气总布置,30,11.2.2.2 中控室的布置方式下面以水电站为例，介绍中控室的布置方式。中控室一般紧靠主厂房上游、下游或一端布置。（1）中控室布置在主厂房上游侧副厂房的中间位置，可使中控室到各发电机的距离最近，与机组的巡视和与主厂房运行人员联系方便，还能节约电缆投资。（2）中控室布置在主厂房一端，自然采光和通风条件较好，能适
15、应电站分期建设的要求，同时易于使中控室处于主厂房和升压站的适中位置，对地形陡峻的电站来说可减少开挖量。,11.2 电气总布置,31,（3）中控室布置在尾水平台以上，距发电机近，并能节省控制电缆。低水头河床式电站尾水平台宽，布置较方便。但当中控室低于最高尾水位时，下游墙面不能开窗，对采光和通风不利，且尾水管振动较大，对中控室的影响比中控室布置在主厂房上游侧时进水钢管振动的影响大。,11.2 电气总布置,32,11.2.2.3 配电装置位置的确定发电机电压配电装置一般采用屋内成套配电装置（即高压开关柜），通常布置在发电机开关室内。发电机开关室应尽量靠近发电机，且最好与中控室等布置在与发电机层相同高
16、程的副厂房内。常在开关室和中控室下统一设一层净高23m的电缆层，以布置开关室的进出线和中控室的进出控制电缆。如果是发电机变压器单元接线或扩大单元接线时，还可按单元接线或扩大单元分散设置开关室，这样可使开关室分别靠近相应单元的发电机，可缩短发电机连接线；并有利于按扩大单元分期施工和分区维护运行；而且其结构清晰对称，可减少误操作的可能性；尤其有利于将中控室布置在副厂房的中间位置。,11.2 电气总布置,33,11.2.2.4 电缆构筑物的确定常用电缆构筑物有电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井等。电缆隧道和电缆沟的结构如图11.4所示。电缆构筑物的选择取决于发电厂、变电站各电工建筑物的布置以及机组
17、容量大小、结构型式等。,11.2 电气总布置,34,图10-4 为某坝后式水电站总体及主要电气设备布置图（a）俯视图；（b）剖面图,35,（1）在发电厂、变电站中屋内电缆敷设主要采用电缆沟。当属于下列情况时采用电缆隧道：同一通道的地下电缆数量众多，电缆沟不足以容纳时；同一通道电缆数量较多，且位于有腐蚀性液体或经常有地面水流溢的场所；含有35 kV以上高压电缆，或穿越公路、铁路等地段时。若屋内中控室，继电保护室，高、低压开关室为分层布置，在中控室、继电保护室或高、低压开关室等有多根电缆汇聚的下部，应设有电缆夹层。电缆夹层净高一般在23 m之间，过高和过低都不便于电缆作业。,11.2 电气总布置,
18、36,（2）屋外配电装置的主要电缆通道宜采用电缆沟，当电缆数量多、电缆沟不足以容纳时，则采用电缆隧道。（3）垂直走向的电缆，宜沿墙、柱敷设，当数量较多，或含有35kV以上高压电缆时，应采用电缆竖井。（4）立式机组的发电机层楼板下通常采用电缆吊架或桥架，吊、桥架最低层离地面距离不应低于2m。（5）其他分散的电缆，由于电缆根数较少，可根据实际情况采用直埋、穿管、架空敷设等方式。,11.2 电气总布置,37,11.2.2.5 电缆走向电缆的起、止点及其所经过的路线叫做电缆走向或电缆走线。从整体上看，电缆走向有集中走线和分散走线两种方式。电缆两端所接电气设备的位置各不相同，但若将设备按所在位置分片，众
19、多的电缆常有大致相同的走向。为了节约电缆的基础工程费用，并简化电缆布置，常将两片之间的电缆在片间按同一方向集中走线，而在各片场地内部按设备的不同位置分散走线。,11.2 电气总布置,38,11.2.2.6 升压站位置的确定 在地形条件允许的情况下，开关站应尽量与主变压器布置在一起，成为升压站；升压站位置的选择同样必须紧密结合电站的型式、地形和地质等具体条件。升压站布置时应尽量靠近主厂房以缩短升压站与主厂房之间的连接线，并便于运行人员巡视。若主变压器和开关站分开布置，应使开关站尽量靠近主变压器和主厂房，以缩短主变压器和开关站之间的连接线。升压站或开关站应有公路相通，以便于设备搬运。此外，在选择升
20、压站或开关站位置时，应考虑进线和出线是否方便。,11.2 电气总布置,39,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,40,水电站的形式较多，一般可分为：坝后式 引水式 河床式 地下式 坝内式 坝后溢流式等电气设备的布置受地质条件和枢纽布置影响较大。,11.3.1 水电站总体及电气设备的布置,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,41,火电厂电气设备的布置应注意以下几点：（1）发电机电压配电装置应靠近发电机。在中等容量发电厂中，发电机电压配电装置常紧靠中央控制室布置，且通常与主厂房相隔一段距离，此距离长短取决于循环水进水、排水管道和道路的布置。此时
21、，中央控制室与主厂房采用栈桥连接，既能使人员来往方便，也有助于减少中央控制室的噪音。,11.3.2 火电厂总体及电气设备的布置,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,42,（2）升压变压器应尽量靠近发电机电压配电装置。在大型电厂中多采用发电机变压器单元接线，没有发电机电压配电装置时，主变压器应靠近发电机间，以缩短封闭母线的长度。（3）升压开关站的位置，应保证高压架空线引出方便。（4）主变压器和户外配电装置，应设在晾水塔（喷水池）冬季时主导风向的上方，且在储煤场和烟囱常年主导风向的上方，并要保持一定的距离，以尽量减轻结冰、灰尘和有害气体的侵害。,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,43
22、,图10-5 为火电厂电气设备布置示例（a）有6-10kV发电机电压配电装置的布置（b）单元接线的布置1-锅炉房；2-机、电、炉集控室；3-汽机间；4-6-10kV厂用电配电装置；5-6-10kV发电机电压配电装置；6-电气主控室；7-天桥；8-除氧间；9-生产办公楼；10-网络控制室；11-主变压器；12-高压厂用变压器,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,44,（1）某220110l0kV变电所总体布置图11.6所示为某220110l0kV变电所总布置图。10kV屋内配电装置与控制楼相连，220kV和110kV屋外配电装置并排一列式布置，一台三绕组主变压器居间露天放置（以后再扩建一台
23、主变）。,11.3.3 变电站电气设备总体布置实例,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,45,图11.6 22011010kV变电所总布置图（单位：m）,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,46,（2）某3510kV变电所屋外部分布置图11.7为某3510kV降压变电所主接线图（2台SFL-800035主变，两回35kV进线，外桥式接线）。图11.8为其平面布置图和剖面图。表11.2给出了各种设备的规格型号，可按编号与图11.8一一对照。,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,47,图11.7 某35/10kV降压变电站主接线图（35kV部分）,11.3 发电厂（变电站）电气总
24、布置实例,48,表11.2某 35kV降压变电站户外配电装置设备表（编号参见图11.8）,11.3 发电厂（变电站）电气总布置实例,49,图11.8 某降压变电所35kV屋外配电装置平面布置图和剖面图（单位：mm）,50,小 结本章主要介绍了主变压器场地布置和电气设备总体布置的相关原则和要求，为确定合理布置方式提供参考。主变压器是电站和变电站中最重、油量最多的设备之一，且又处于一次接线的纽带地位，其场地布置应着重考虑起吊、搬运，防火、防爆，进出线方式和通风散热等多方面的要求。电气总布置主要内容包括中控室的布置方式、配电装置位置的确定和电缆构筑物的确定。,小 结,51,武汉理工大学出版社发行部地 址：武汉市武昌珞狮路122号邮 编：430070电 话：027-87394412 87383695传 真：,Thank You!,发电厂及变电站电气设备,FADIANCHANG JI BIANDIANZHAN DIANQISHEBEI,
