配電裝置設計

講配電裝置與電氣總平面設計配電裝置：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備組成，輔助設備包括安裝布置電氣設備的構架、基礎、房屋和通道等。一、屋內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、電流互感器、高壓熔斷器、電壓互感器、避雷器等中不同數(shù)量的電器設備。一般由架構（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柜，則每個開關柜為一個間隔。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。采用高壓開關柜的屋內配電裝置則按開關柜布置的列數(shù)分為單列布置和雙列布置。二、屋內外配電裝置間隔的概念2021/5/92三、屋內外配電裝置的設計圖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，按照電氣主接線進行總體布置的結果，為平面圖、斷面圖的設計作必要的準備，它還用來分析配電裝置的布置方案和統(tǒng)計主要設備的數(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，但應標出各部位的尺寸。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，電氣設備的相互連接及詳細的結構布置尺寸的圖形。它們均應按比例畫出，并標出必要的尺寸。設計平面圖和斷面圖時的主要依據(jù)是最小安全凈距，并遵守配電裝置設計規(guī)程的有關規(guī)定，要保證裝置可靠地運行，操作維護及檢修安全、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、尺寸準確。對于分期建設的工程，配置圖、平面圖和斷面圖中的本期工程用實線繪制，遠期工程用虛線繪制。2021/5/94四、配電裝置設計｛按裝設地點分屋內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）屋內配電裝置1．屋內配電裝置的類型(1)單層式：所有電氣設備都布置在一層房屋內。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高壓開關柜SF6全封閉組合電器2021/5/95(3)三層式：是將各回路電氣設備按設備的輕重，自上而下地分別布置在三層樓房內，母線和母線隔離開關布置在最高層，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：二層式結構是把各回路電氣設備按設備的輕重分別布置在二層樓房內，斷路器和電抗器布置在低層，母線和母線隔離開關在二層。適用于6~10kV出線帶電抗器且設有發(fā)電機電壓母線的中、小型發(fā)電廠和35~220kV屋內配電裝置。2021/5/96（二）屋內配電裝置布置的有關問題和舉例1.下圖所示為單層式、二走廊、單母線分段接線的10kV屋內配電裝置主變進線間隔斷面圖，采用KYN28A-12成套式高壓開關柜。柜內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柜的后上部，且便于維護與檢修。配電間隔的前后有較寬的操作和維護走廊，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屋內配電裝置主變進線和出線間隔斷面圖，采用JYN1-35成套式高壓開關柜。柜內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柜的后上部，機械強度大，且便于維護與檢修。配電間隔的前后有較寬的操作和維護走廊，以便于手車式斷路器的拉出、推入和巡視。

圖7-835kV單層單列屋內配電裝置主變進線間隔斷面圖1—開關柜(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單層單列屋內配電裝置出線間隔斷面圖1—開關柜(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。10kV采用KYN28A-12型開關柜。110kV進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型開關柜的10kV單母線分段屋內配電裝置（單列布置）配置接線圖，圖7-13所示為采用JYN-35型開關柜的35kV單母線分段屋內配電裝置（單列布置）配置接線圖。10kV配電裝置選擇KYN28A-12開關柜時，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）和055隔離柜（左聯(lián)絡）或014斷路器柜（左聯(lián)絡）和056隔離柜（右聯(lián)絡）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，雙繞組變壓器進線選028號柜等，三繞組變壓器進線需要加裝隔離柜，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線間隔，另一進線間隔選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型開關柜的10kV單母線分段屋內配電裝置配置接線圖2021/5/912圖7-13

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

采用JYN1-35型開關柜的35kV單母線分段屋內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構特征：所有電器設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線安裝在架構上，稍高于電器設備所在水平面。

2021/5/917中型配電裝置因設備安裝位置較低，便于施工、安裝、檢修與維護操作；構架高度低，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計和運行經(jīng)驗的配電裝置，廣泛應用于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構特征：隔離開關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．高型配電裝置結構特征：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、進出線帶旁路、縱向三框架結構、斷路器雙列布置的高型配電裝置進出線間隔斷面圖

2021/5/923４．半高型配電裝置結構特征：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（母線隔離開關）布置在上層外，其余部分與中型布置基本相同，運行維護較方便，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導線、組合導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成的支架上，以便使導體跨越通道及其他設備，故稱為母線橋。

根據(jù)載流量的不同，連接導體可以是一條或多條矩形導體，也可以是槽形導體。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，導體截面較大，為減少投資，設計時應盡量縮短母線橋的長度。圖7-15屋外母線橋2021/5/9272.LGJ或組合導線LGJ導線或組合導線用懸式絕緣子懸掛在屋內配電裝置的墻上或專用的門型架上，其跨距由組合導線的機械載荷決定，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備間的電氣連接，而電氣總平面布置則表示了電氣設備的相對位置、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施全貌的俯視圖，是設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最大、最貴重的設備，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，應首先安排好與主變有關的布置。

變電所的類型較多，它們的設施不盡相同，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計及其土建設計與施工的重要依據(jù)，因此在電氣總平面布置圖中應該將房屋等建筑物的尺寸，各種設備的定位尺寸，圍墻的輪廓尺寸，各間隔的名稱等均無遺漏的標出。此外，電氣總平布置圖應將斷面圖中不能表達出來的尺寸如：相間距離、間隔寬度等尺寸標注清楚。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其高壓配電裝置的進線間隔，因為高壓架空線的轉彎半徑大，避免過大的轉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，盡量直接進入該電壓級的配電裝置，避免轉彎歪斜。應盡量縮短主變低壓引出線的距離，因為主變低壓側電壓低、電流大，導體截面積大，縮短距離可以減少導體和支柱絕緣子的投資，降低導體的損耗。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置防火墻。⑶主變油坑尺寸主變實際上是放在油坑的導軌上，當屋外單個油箱的油量在1000KG以上時，應該設置可以容納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備，一般要設置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。變電所內道路的轉彎半徑不能小于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，并應該考慮設置維修間、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置在同一室內，但應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考慮。2021/5/9316．大門與圍墻大門應該考慮靠近公路，盡量避免再從公路到大門專門修路，而且主控制室應靠近大門。所區(qū)應設實體圍墻，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，不設旁路母線。配電裝置選中型，造價低，抗地震性能好，運行維護方便。35kV和10kV均為單層式成套配電裝置，采用手車式開關柜，也不用設旁路母線。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，站內道路沒有設置環(huán)形道，但有兩個丁字路口，以方便施工車輛調頭。二次電纜溝通向主控制室，但長度應盡量短，二次電纜溝一般兼作為巡視小道。防雷保護采用4根獨立避雷針，3根30m，1根35m。變電所大門的位置應盡量