配電裝置設(shè)計

講配電裝置與電氣總平面設(shè)計配電裝置：是發(fā)電廠與變電所電氣主接線的具體實現(xiàn)。配電裝置的組成：由電氣主接線以及必要的輔助設(shè)備組成，輔助設(shè)備包括安裝布置電氣設(shè)備的構(gòu)架、基礎(chǔ)、房屋和通道等。一、屋內(nèi)外配電裝置的最小安全凈距1.最小安全凈距的含義是：在此距離下，無論是處于最高工作電壓之下，還是處于內(nèi)外過電壓之下，空氣間隙均不致被擊穿。2.敞露在空氣中的屋內(nèi)和外配電裝置的各種間距中，最基本是：A1值：帶電部分對接地之間的空間最小安全凈距。A2值：不同相帶電部分之間的空間最小安全凈距。3.B、C、D、E等值均系在A1值基礎(chǔ)上再考慮一些其他實際因素得出的。2021/5/911.間隔：配電裝置通常由數(shù)個不同的間隔組成，所謂間隔是指一個具有特定功能的完整的電氣回路，包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、高壓熔斷器、電壓互感器、避雷器等中不同數(shù)量的電器設(shè)備。一般由架構(gòu)（屋外配電裝置）或隔板（或墻體）來分界，使不同電氣回路互相隔離，故稱為間隔。2.間隔的類型：根據(jù)其功能，間隔可分為進(jìn)線（發(fā)電機、變壓器引出線回路）間隔、出線間隔、旁路間隔、母聯(lián)間隔、分段間隔、電壓互感器和避雷器間隔等。對成套式配電裝置，如果采用的是高壓開關(guān)柜，則每個開關(guān)柜為一個間隔。3.列：各間隔依次排列起來即為列，屋外配電裝置的布置通常按斷路器的列數(shù)分為單列布置、雙列布置和三列布置。采用高壓開關(guān)柜的屋內(nèi)配電裝置則按開關(guān)柜布置的列數(shù)分為單列布置和雙列布置。二、屋內(nèi)外配電裝置間隔的概念2021/5/92三、屋內(nèi)外配電裝置的設(shè)計圖1.配置圖配置圖是把發(fā)電機回路、變壓器回路、引出線回路、母線分段回路、母聯(lián)回路以及電壓互感器回路等，按電氣主接線的連接順序，分別布置在各層的間隔中，并示出走廊、間隔以及用圖形符號表示出來母線和電器在各間隔中的位置，但不要求按比例尺寸繪制。配置圖是在配電裝置的基本型式確定以后，按照電氣主接線進(jìn)行總體布置的結(jié)果，為平面圖、斷面圖的設(shè)計作必要的準(zhǔn)備，它還用來分析配電裝置的布置方案和統(tǒng)計主要設(shè)備的數(shù)量。2.平面圖平面圖是按比例畫出房屋、間隔、通道走廊及出口等平面布置情況的圖形，平面圖上示出的間隔只是為了確定間隔部位和數(shù)目，所以可不必畫出所裝電器，但應(yīng)標(biāo)出各部位的尺寸。根據(jù)實際配電裝置平面尺寸的大小，平面圖的比例可選擇1:50、1:100、1:200、1:300、1:500等，圖幅可選擇A3、A2、A1等。2021/5/933.斷面圖斷面圖是表明所截取的配電裝置間隔斷面中，電氣設(shè)備的相互連接及詳細(xì)的結(jié)構(gòu)布置尺寸的圖形。它們均應(yīng)按比例畫出，并標(biāo)出必要的尺寸。設(shè)計平面圖和斷面圖時的主要依據(jù)是最小安全凈距，并遵守配電裝置設(shè)計規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，要保證裝置可靠地運行，操作維護(hù)及檢修安全、便利。根據(jù)實際間隔斷面尺寸的大小，斷面圖的比例可選擇1:50、1:100等，圖幅可選擇A3或A2等。平面圖和斷面圖是工程施工、設(shè)備安裝的重要依據(jù)，也是運行及檢修中重要的參考資料，必須清晰易讀、正確無誤、尺寸準(zhǔn)確。對于分期建設(shè)的工程，配置圖、平面圖和斷面圖中的本期工程用實線繪制，遠(yuǎn)期工程用虛線繪制。2021/5/94四、配電裝置設(shè)計｛按裝設(shè)地點分屋內(nèi)配電裝置屋外配電裝置按安裝方法分｛裝配式配電裝置成套式配電裝置（一）屋內(nèi)配電裝置1．屋內(nèi)配電裝置的類型(1)單層式：所有電氣設(shè)備都布置在一層房屋內(nèi)。它適用出線無電抗器的各種類型降壓變電所，發(fā)電廠廠用電高壓配電系統(tǒng)和小型發(fā)電廠。｛6~35kV高壓開關(guān)柜SF6全封閉組合電器2021/5/95(3)三層式：是將各回路電氣設(shè)備按設(shè)備的輕重，自上而下地分別布置在三層樓房內(nèi)，母線和母線隔離開關(guān)布置在最高層，斷路器布置在第二層，而笨重的電抗器布置在低層。適用于6~10kV出線帶電抗器的情況。(2)二層式：二層式結(jié)構(gòu)是把各回路電氣設(shè)備按設(shè)備的輕重分別布置在二層樓房內(nèi)，斷路器和電抗器布置在低層，母線和母線隔離開關(guān)在二層。適用于6~10kV出線帶電抗器且設(shè)有發(fā)電機電壓母線的中、小型發(fā)電廠和35~220kV屋內(nèi)配電裝置。2021/5/96（二）屋內(nèi)配電裝置布置的有關(guān)問題和舉例1.下圖所示為單層式、二走廊、單母線分段接線的10kV屋內(nèi)配電裝置主變進(jìn)線間隔斷面圖，采用KYN28A-12成套式高壓開關(guān)柜。柜內(nèi)安裝新型的手車式真空斷路器、隔離插頭以及套管式電流互感器，明顯地縮小了配電裝置總尺寸。母線三相三角布置在開關(guān)柜的后上部，且便于維護(hù)與檢修。配電間隔的前后有較寬的操作和維護(hù)走廊，以便于手車式斷路器的拉出、推入和巡視。2021/5/972.下圖所示為單層式、二走廊、單母線分段接線的35kV屋內(nèi)配電裝置主變進(jìn)線和出線間隔斷面圖，采用JYN1-35成套式高壓開關(guān)柜。柜內(nèi)安裝新型的手車式真空斷路器、隔離插頭以及套管式電流互感器，明顯地縮小了配電裝置總尺寸。母線三相垂直布置在開關(guān)柜的后上部，機械強度大，且便于維護(hù)與檢修。配電間隔的前后有較寬的操作和維護(hù)走廊，以便于手車式斷路器的拉出、推入和巡視。

圖7-835kV單層單列屋內(nèi)配電裝置主變進(jìn)線間隔斷面圖1—開關(guān)柜(JYN1-35型)2—穿墻套管3—耐張絕緣子串4—鋼芯鋁絞線2021/5/98

圖7-935kV單層單列屋內(nèi)配電裝置出線間隔斷面圖1—開關(guān)柜(JYN1-35型)2—穿墻套管3—封閉母線橋4—耦合電容器5—阻波器6—懸式絕緣子串7—耐張絕緣子串8—鋼芯鋁絞線2021/5/993.由于六氟化硫全封閉組合電器（簡稱GIS）可靠性高，占地面積小，大城市中心地區(qū)或其他環(huán)境特別惡劣地區(qū)，110kV和10kV屋內(nèi)配電裝置可采用兩層式。110kV采用六氟化硫全封閉組合電器，110kVGIS布置在二層，主變放在屋外或屋內(nèi)。10kV采用KYN28A-12型開關(guān)柜。110kV進(jìn)線采用三相共箱封閉母線。由于采用二層布置和六氟化硫全封閉組合電器，節(jié)省了占地面積，具有較高的可靠性，但造價較高。

2021/5/9104.以某110/35/10kV變電站10kV和35kV配電裝置初步設(shè)計方案為例(電氣主接線圖見圖3-31)，圖7-12所示為采用KYN28A-12型開關(guān)柜的10kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置（單列布置）配置接線圖，圖7-13所示為采用JYN-35型開關(guān)柜的35kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置（單列布置）配置接線圖。10kV配電裝置選擇KYN28A-12開關(guān)柜時，出線可選003或005號柜，電容器可選005或006號柜，分段回路選012斷路器柜（右聯(lián)絡(luò)）和055隔離柜（左聯(lián)絡(luò)）或014斷路器柜（左聯(lián)絡(luò)）和056隔離柜（右聯(lián)絡(luò)）號柜，電壓互感器和避雷器選041或043號柜，所用變壓器選077號柜，大容量所用變壓器選005號柜，雙繞組變壓器進(jìn)線選028號柜等，三繞組變壓器進(jìn)線需要加裝隔離柜，以便10kV停電檢修時隔離電壓。圖7-12選022（斷路器改為隔離）和014兩個柜組成三繞組變壓器進(jìn)線間隔，另一進(jìn)線間隔選020（斷路器改為隔離）和012兩個柜組成。2021/5/911圖7-12

采用KYN28A-12型開關(guān)柜的10kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置配置接線圖2021/5/912圖7-13

采用JYN1-35型開關(guān)柜的35kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置配置接線圖2021/5/9135.平面圖表明了間隔、間隔中的電氣設(shè)備、架構(gòu)、建筑物、電纜溝、道路等在平面中的相對位置和尺寸。35kV屋內(nèi)配電裝置一般采用單列布置，10kV屋內(nèi)配電裝置有單列和雙列兩種布置方式。按開關(guān)柜的尺寸（不同方案編號的開關(guān)柜尺寸不一定相同），對通道、操作和維護(hù)走廊的尺寸要求，對布置方式的要求等，按一定比例繪制平面布置圖，并在開關(guān)柜上標(biāo)注方案編號或名稱。根據(jù)圖7-12（略去了4個出線間隔）繪制的采用KYN28A-12型開關(guān)柜的10kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置（單列布置）平面布置圖見圖7-14。根據(jù)圖7-13繪制的采用JYN1-35型開關(guān)柜的35kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置（單列布置）平面布置圖見圖7-15。與它們對應(yīng)的主變進(jìn)線間隔斷面圖見圖7-7和圖7-8，與采用JYN1-35型開關(guān)柜的35kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置平面布置圖對應(yīng)的出線間隔斷面見圖7-9。2021/5/914圖7-14采用KYN28A-12型開關(guān)柜的10kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置（單列布置）平面布置圖2021/5/915圖7-13

采用JYN1-35型開關(guān)柜的35kV單母線分段屋內(nèi)配電裝置配置接線圖2021/5/916(三）屋外配電裝置分類｛中型配電裝置高型配電裝置｛普通中型配電裝置分相中型配電裝置半高型配電裝置1．普通中型配電裝置結(jié)構(gòu)特征：所有電器設(shè)備均安裝在有一定高度的同一水平面上，而母線一般采用軟導(dǎo)線安裝在架構(gòu)上，稍高于電器設(shè)備所在水平面。

2021/5/917中型配電裝置因設(shè)備安裝位置較低，便于施工、安裝、檢修與維護(hù)操作；構(gòu)架高度低，抗震性能好；布置清晰，不易發(fā)生誤操作，運行可靠；所用的鋼材比較少，造價低。主要缺點是占地面積大。普通中型配電裝置是我國有豐富設(shè)計和運行經(jīng)驗的配電裝置，廣泛應(yīng)用于220kV及以下的屋外配電裝置中。

2021/5/9182021/5/9192021/5/9202021/5/9212．分相中型配電裝置結(jié)構(gòu)特征：隔離開關(guān)分相布置在母線正下方的中型配電裝置。分相中型配電裝置除具有中型配電裝置的優(yōu)點外，還具有接線簡單清晰，可以縮小母線相間距離，降低架構(gòu)高度，較普通中型布置節(jié)省占地面積約1/3左右。其缺點主要是施工復(fù)雜，使用的支柱絕緣子防污和抗震能力差。分相中型布置適合用于污染不嚴(yán)重、地震烈度不高的地區(qū)。

圖7-8采用管形母線的110kV雙母線分相中型配電裝置出線間隔斷面圖2021/5/922３．高型配電裝置結(jié)構(gòu)特征：一組母線與另一組母線重疊布置。與普通中型配電裝置相比，可節(jié)省占地面積50%左右。高型配電裝置的主要缺點是對上層設(shè)備的操作與維修工作條件較差；耗用鋼材比普通中型多15%~60%；抗震能力差。圖7-9所示為220kV雙母線、進(jìn)出線帶旁路、縱向三框架結(jié)構(gòu)、斷路器雙列布置的高型配電裝置進(jìn)出線間隔斷面圖

2021/5/923４．半高型配電裝置結(jié)構(gòu)特征：母線的高度不同，將旁路母線或一組主母線置于高一層的水平面上，且母線與斷路器、電流互感器重疊布置。

優(yōu)點：占地面積比普通中型布置減少30%；除旁路母線（或主母線）和旁路隔離開關(guān)（母線隔離開關(guān)）布置在上層外，其余部分與中型布置基本相同，運行維護(hù)較方便，易被運行人員所接受。缺點：檢修上層母線和隔離開關(guān)不方便。2021/5/9245．屋外GIS配電裝置2021/5/925（四）發(fā)電機、變壓器與配電裝置的連接發(fā)電機、變壓器與配電裝置之間的電氣連接有電纜、母線橋、LGJ導(dǎo)線、組合導(dǎo)線及封閉母線等方式。電纜：由于電纜價格昂貴，而且電纜頭運行可靠性不高，因此這種連接方式只在機組容量不大（一般在25MW以下），且廠房和設(shè)備的布置無法采用敞露母線時采用。１.母線橋母線橋：連接導(dǎo)體固定于支柱絕緣子上，支柱絕緣子安裝在鋼筋混凝土支柱和型鋼構(gòu)成的支架上，以便使導(dǎo)體跨越通道及其他設(shè)備，故稱為母線橋。

根據(jù)載流量的不同，連接導(dǎo)體可以是一條或多條矩形導(dǎo)體，也可以是槽形導(dǎo)體。2021/5/926圖7-15所示的是用于連接發(fā)電機與主變壓器或連接屋內(nèi)配電裝置與主變壓器的屋外單層母線橋。由于母線橋需要使用的支柱絕緣子較多，導(dǎo)體截面較大，為減少投資，設(shè)計時應(yīng)盡量縮短母線橋的長度。圖7-15屋外母線橋2021/5/9272.LGJ或組合導(dǎo)線LGJ導(dǎo)線或組合導(dǎo)線用懸式絕緣子懸掛在屋內(nèi)配電裝置的墻上或?qū)Ｓ玫拈T型架上，其跨距由組合導(dǎo)線的機械載荷決定，通常不大于40m。鋼心鋁絞線適用于35kV及以上電壓等級配電裝置與變壓器之間的電氣連接。2021/5/928

五、總平面布置設(shè)計

發(fā)電廠和變電所的電氣總平面布置是全廠（所）總平面布置的重要組成部分。電氣主接線反映了電氣設(shè)備間的電氣連接，而電氣總平面布置則表示了電氣設(shè)備的相對位置、連接方法、總體布局和定位，它直接影響了發(fā)電廠與變電所的安全、可靠運行。電氣總平面布置由電氣總平面布置圖來表示，它是一張反映發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)施全貌的俯視圖，是設(shè)計和安裝中的重要圖紙之一。變電所電氣總平面布置

1.變壓器主變是變電所內(nèi)最大、最貴重的設(shè)備，它直接與各電壓級配電裝置相連，因此確定主變位置與布置方式對總平布置有很大影響，應(yīng)首先安排好與主變有關(guān)的布置。

變電所的類型較多，它們的設(shè)施不盡相同，因此總平面布置也有差異，但節(jié)省變電所的占地面積是共同的要求。

電氣總平面布置是施工設(shè)計及其土建設(shè)計與施工的重要依據(jù)，因此在電氣總平面布置圖中應(yīng)該將房屋等建筑物的尺寸，各種設(shè)備的定位尺寸，圍墻的輪廓尺寸，各間隔的名稱等均無遺漏的標(biāo)出。此外，電氣總平布置圖應(yīng)將斷面圖中不能表達(dá)出來的尺寸如：相間距離、間隔寬度等尺寸標(biāo)注清楚。2021/5/929⑴主變的方位主變方位與其各電壓級引出線套管的位置關(guān)系密切。只有兩個電壓級的變電所，通常將主變放在高低壓配電裝置之間，有三個電壓級的變電所必須將主變高壓引出線的套管對準(zhǔn)其高壓配電裝置的進(jìn)線間隔，因為高壓架空線的轉(zhuǎn)彎半徑大，避免過大的轉(zhuǎn)彎半徑增大總占地面積。同時還要兼顧考慮主變其他電壓級引出線的位置，盡量直接進(jìn)入該電壓級的配電裝置，避免轉(zhuǎn)彎歪斜。應(yīng)盡量縮短主變低壓引出線的距離，因為主變低壓側(cè)電壓低、電流大，導(dǎo)體截面積大，縮短距離可以減少導(dǎo)體和支柱絕緣子的投資，降低導(dǎo)體的損耗。⑵主變的間距兩臺以上主變的變電所，主變放置在屋外，它們之間的間距不能小于2M。對油量大于2500KG的變壓器放置在屋外時，為防止一臺事故時危及另一臺的安全，主變之間的距離要大于8M，否則需要在主變之間設(shè)置防火墻。⑶主變油坑尺寸主變實際上是放在油坑的導(dǎo)軌上，當(dāng)屋外單個油箱的油量在1000KG以上時，應(yīng)該設(shè)置可以容納100%油量的儲油坑，坑中鋪厚度不小于250MM的卵石層，卵石的直徑為50~80mm。儲油坑的尺寸應(yīng)該是主變外廓尺寸的每邊加1M。2021/5/9302.道路變電所的道路分為主要道路（大門至控制樓、主變壓器的道路，需行駛大型平板車），次要道路（需行駛汽車的道路）和巡視及人行小道。大中型變電所中，為了用載重汽車搬運電氣設(shè)備，一般要設(shè)置3.5M寬的環(huán)行道（次要道路）。通常由大門到主變前和到斷路器要構(gòu)成環(huán)行道，而且由大門到主控制室、主變壓器的道路（主要道路）的寬度可以加寬到4~5m。變電所內(nèi)道路的轉(zhuǎn)彎半徑不能小于7M，一般取7~7.5m。屋外配電裝置的巡視及人行小道寬度為０.８~１m，也可以利用電纜溝的蓋板做巡視通道。3．主控制室主控制室的安排應(yīng)該考慮美觀、位置適中、便于和各電壓級的配電裝置聯(lián)系，一般靠近大門，并應(yīng)該考慮設(shè)置維修間、運行人員休息室等。4．補償電容器室考慮電容器易爆，不能與主控制室及其配電裝置設(shè)置在同一室內(nèi)，但應(yīng)該盡量與同電壓級配電裝置靠近，以減少電纜的長度。5．端子箱、配電箱與電纜溝斷路器、電壓互感器、電流互感器及主變旁邊均應(yīng)有端子箱，其二次電纜下電纜溝入主控制室，所以各個電壓級配電裝置都應(yīng)有通往主控制室的電纜溝。配電箱是供檢修用的動力電源。端子箱、配電箱與電纜溝在總平布置圖上都應(yīng)考慮。2021/5/9316．大門與圍墻大門應(yīng)該考慮靠近公路，盡量避免再從公路到大門專門修路，而且主控制室應(yīng)靠近大門。所區(qū)應(yīng)設(shè)實體圍墻，圍墻高度為2.2~2.5m。圖7-34所示為某110/35/10kV降壓變電所電氣總平面布置設(shè)計方案（受到紙幅大小的限制，舉例選擇了電壓等級較低的變電所，電氣主接線見圖3-31），該變電所安裝了兩臺40MVA的三繞組主變壓器，由于采用了可靠性高的SF6斷路器，該變電所的110kV采用單母線分段接線，不設(shè)旁路母線。配電裝置選中型，造價低，抗地震性能好，運行維護(hù)方便。35kV和10kV均為單層式成套配電裝置，采用手車式開關(guān)柜，也不用設(shè)旁路母線。高壓配電裝置、主變和低壓配電裝置處在一條軸線上，主變高壓套管對著110kV配電裝置，主變低壓套管對著10kV配電裝置（盡量縮短主變低壓引出線的距離），35kV配電裝置與高低壓配電裝置垂直布置。由于10kV配電裝置采用單列布置，為了充分利用土地，主控制樓放在35kV配電裝置的對面。為了防止電容器爆炸影響10kV配電裝置，電容器應(yīng)單獨放置。35kV線路為架空出線，10kV線路為電纜出線。為了節(jié)省占地面積，站內(nèi)道路沒有設(shè)置環(huán)形道，但有兩個丁字路口，以方便施工車輛調(diào)頭。二次電纜溝通向主控制室，但長度應(yīng)盡量短，二次電纜溝一般兼作為巡視小道。防雷保護(hù)采用4根獨立避雷針，3根30m，1根35m。變電所大門的位置應(yīng)盡量