第7章 配电装置

1、发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-1 1 1第七章第七章 配电装置配电装置 第一节第一节 概概 述述第二节第二节 屋内配电装置屋内配电装置 第三节第三节 屋外配电装置屋外配电装置 第四节第四节 成套配电装置成套配电装置 第五节第五节 发电机、变压器与配电装置的连接发电机、变压器与配电装置的连接 本章计划学时本章计划学时:2 4学时学时 第六节第六节 发电厂和变电所的电气总平面布置发电厂和变电所的电气总平面布置 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-2 2 2第一节第一节 概概 述述 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：是发电厂与变电所电气主接线的具体实现。

2、配电装置的组成：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。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。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敞露在空气中的屋内和外配电装置的各种间距中，各种间距中

3、，最基本是：最基本是：A1值：值：带电部分对接地之间带电部分对接地之间的空间最小安全净距。的空间最小安全净距。A2值：值：不同相带电部分之间不同相带电部分之间的空间最小安全净距。的空间最小安全净距。3. B、C、D、E等值均系在等值均系在A1值基础上再考虑一些其他实际因值基础上再考虑一些其他实际因素得出的。素得出的。 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-3 3 3(1) B1值：指带电部分至栅状遮栏值：指带电部分至栅状遮栏(高高1.2m,栅条间距不大于栅条间距不大于200mm)的距离和可移动设备在移动中至带电部分的净距。的距离和可移动设备在移动中至带电部分的净距。 B1=A1+750m

4、m一般人员手臂误入栅栏时手臂的长度不大于一般人员手臂误入栅栏时手臂的长度不大于750mm，设备运，设备运输或移动时的摇摆也不会大于此值。输或移动时的摇摆也不会大于此值。 (2) B2值：指带电部分对网状遮栏值：指带电部分对网状遮栏(高高1.7m，网孔不大于，网孔不大于40mm40mm)的净距。的净距。 B2=A1+70+30mm，一般人员手指误入网状遮栏时手指的长度不大于一般人员手指误入网状遮栏时手指的长度不大于70mm，另外，另外考虑了考虑了30mm的施工误差。的施工误差。(3) C值：是保证人举手时，手与带电裸导体之间的净距不小于值：是保证人举手时，手与带电裸导体之间的净距不小于A1值。值

5、。 C=A1+2300+200mm一般人员举手后的总高度不超过一般人员举手后的总高度不超过2300mm，另外考虑了屋外配，另外考虑了屋外配电装置电装置200mm的施工误差。的施工误差。规定遮栏向上延伸线距地规定遮栏向上延伸线距地2.5m处与处与遮栏上方带电部分的净距，不应小于遮栏上方带电部分的净距，不应小于A1值。值。发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-4 4 4(4) D值：是保证检修时，人和裸导体之间净距不小于值：是保证检修时，人和裸导体之间净距不小于A1值。值。 D=A1+1800+200mm一般检修人员和工具的活动范围不超过一般检修人员和工具的活动范围不超过1800mm，屋外另

6、外考，屋外另外考虑虑200mm的裕度。的裕度。(5) E值：是指由出线套管中心线至屋外通道路面的净距，考虑值：是指由出线套管中心线至屋外通道路面的净距，考虑人站在载重汽车车厢中举手高人站在载重汽车车厢中举手高度不超过度不超过3500mm，35kV及以下及以下为为E=4000mm， 60kV及以上，及以上，E= A1+3500mm，并向上靠为整，并向上靠为整数。数。 在工程上，实际采用的安全距离均大于表中所列数值，这在工程上，实际采用的安全距离均大于表中所列数值，这是因为在确定这些距离时，还考虑了减少相间短路的可能性；是因为在确定这些距离时，还考虑了减少相间短路的可能性；软导线在短路电动力、风摆

7、、温度、覆冰及弧垂摆动下相间与软导线在短路电动力、风摆、温度、覆冰及弧垂摆动下相间与相对地间距离的减小；降低大电流导体周围钢构的发热与电动相对地间距离的减小；降低大电流导体周围钢构的发热与电动力；减少电晕损失以及带电检修等因素力；减少电晕损失以及带电检修等因素。发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-5 5 5 图图7-1 屋内配电装置安全净距校验图屋内配电装置安全净距校验图 a)a) A1、A2、B1、B2、C、D b) B1、E发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-6 6 6 图图7-2 屋外配电装置安全净距校验图屋外配电装置安全净距校验图a)a) A1、A2、B1、D b) A

8、1、B1、B2、C、D c) A2、B1、C网状遮栏网状遮栏高高1.7m栅状遮栏高栅状遮栏高1.2m发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-7 7 7二、配电装置的类型二、配电装置的类型 按装设地点分按装设地点分屋内配电装置屋内配电装置屋外配电装置屋外配电装置按安装方法分按安装方法分装配式配电装置装配式配电装置成套式配电装置成套式配电装置第二节第二节 屋内配电装置屋内配电装置 一、屋内配电装置的一般问题一、屋内配电装置的一般问题 1屋内配电装置的类型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

9、类型降压变电所，发电厂厂用电高压配电系统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。和小型发电厂。 635kV高压开关柜高压开关柜FS6全封闭组合电器全封闭组合电器发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-8 8 8(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，而笨重的电抗器布置在低层。适用于路器布置在第二层，而笨重的电抗器布置在低层。适用于6 10kV出线带电抗器的情况。出线带

10、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。适用于隔离开关在二层。适用于6 10kV出线带电抗器且设有发电机出线带电抗器且设有发电机电压母线的中、小型发电厂和电压母线的中、小型发电厂和35 220kV屋内配电装置。屋内配电装置。 2屋内配电装置的配置图屋内配电装置的配置图 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

11、回路以及电压互感器回路等，按电气主接线的连接回路、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（架构或隔板制成的分间，使不顺序，分别布置在各层的间隔（架构或隔板制成的分间，使不同电路互相隔离）中，并示出走廊、间隔以及母线和电器在各同电路互相隔离）中，并示出走廊、间隔以及母线和电器在各间隔中的轮廓和相对位置的图形，但不要求按比例尺寸绘制。间隔中的轮廓和相对位置的图形，但不要求按比例尺寸绘制。它已不是单纯的电路图，而是配电装置布置设计的基础图它已不是单纯的电路图，而是配电装置布置设计的基础图发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-9 9 9下图所示为中、小型发电厂

12、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，为保证供电可靠性和限制短路电流，该接线采器的屋内配电装置配置图，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。用双母线分段的接线形式，并装设分段和出线电抗器。发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-101010二、屋内配电装置布置的有关问题和举例二、屋内配电装置布置的有关问题和举例 1. 图图7-5所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的35kV屋内屋内配电装置主变进线间隔断面图，采用配电

13、装置主变进线间隔断面图，采用GBC-35成套式高压开关成套式高压开关柜。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。母线三相水平布电流互感器，明显地缩小了配电装置总尺寸。母线三相水平布置在开关柜的上部，机械强度大，且便于维护与检修。配电间置在开关柜的上部，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。出、推入和巡视。 图图7-5 7-5 采用成套配电装置的采用成套配电装置的35kV3

14、5kV屋内配电装置屋内配电装置发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-1111112. 由于六氟化硫全封闭组合电器（简称由于六氟化硫全封闭组合电器（简称GIS）可靠性高，占地）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，面积小，大城市中心地区或其他环境特别恶劣地区，110kV和和220kV屋内配电装置可采用六氟化硫全封闭组合电器。图屋内配电装置可采用六氟化硫全封闭组合电器。图7-6 所示为采用所示为采用GIS的的220kV和和110kV二层式屋内配电装置主变进二层式屋内配电装置主变进线断面图，线断面图，220kV和和110kV均采用双母线接线，均采用双母线接线，110kV

15、GIS布布置在一层，置在一层，220kV GIS布置在二层，主变放在屋外。布置在二层，主变放在屋外。220kV进进线采用分相封闭母线，线采用分相封闭母线，110kV进线采用三相共箱封闭母线。由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。积，具有较高的可靠性，但造价较高。 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-121212 图图7-6 7-6 采用采用GISGIS的的220kV220kV和和110kV110kV二层式屋内配电装置主变进线断面图二层式屋内配电装置主变进线断

16、面图1 1断路器断路器 2 2电流互感器电流互感器 3 3隔离开关隔离开关 4 4避雷器避雷器 5 5母线母线 6 6控制柜控制柜 7 7行车行车 8 8断路器操作机构断路器操作机构 9 9接地隔离开关接地隔离开关发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-131313第三节第三节 屋外配电装置屋外配电装置 分类分类中型配电装置中型配电装置 高型配电装置高型配电装置 普通中型配电装置普通中型配电装置 分相中型配电装置分相中型配电装置 半高型配电装置半高型配电装置 一、中型配电装置一、中型配电装置 1普通中型配电装置普通中型配电装置 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，结构特

17、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。平面。 屋外屋外GIS配电装置配电装置 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-141414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材比较少，

18、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。及以下的屋外配电装置中。 图图7-7 110kV7-7 110kV屋外普通中型单母线分段接线出线间隔断面图屋外普通中型单母线分段接线出线间隔断面图1-1-断路器断路器 2-2-端子箱端子箱 3-3-隔离开关隔离开关 4-4-带接地刀闸的隔离开关带接地刀闸的隔离开关 5-5-电流互感电流互感器器 6-6-阻波器阻波器 7-7-耦合电容器耦合电容器 8 8引下线引下线 9 9母线母线 1010、1111 绝缘子绝缘子发电厂电气主系统发

19、电厂电气主系统7-7-7-1515152分相中型配电装置分相中型配电装置 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。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，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。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

20、、地震烈度不高的地区分相中型布置适合用于污染不严重、地震烈度不高的地区 。 图图7-8 7-8 采用管形母线的采用管形母线的110kV110kV双母线分相中型配电装置出线间隔断面图双母线分相中型配电装置出线间隔断面图发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-161616二、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。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要缺点是对上层设备的操

21、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。；抗震能力差。图图7-9所示为所示为220kV双母线、进出线带旁路、纵向双母线、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 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-171717三、半高型配电装置三、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。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

22、积比普通中型布置减少优点：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；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。开关不方便。 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-181818第五节第五节 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、发电机、变压器与配

23、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。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（一般在这种连接方式只在机组容量不大（一般在25MW以下），且厂以下），且厂房和设备的布置无法采用敞露母线时采用。房和设备的布置无法采用敞露母线时采用。一、母线桥一、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筋混凝土支柱和型钢构成的支架上，以便使导

24、体跨越通道及其他设备，故称为母线桥。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。可以是槽形导体。 第四节第四节 成套配电装置成套配电装置(自学自学) 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-191919图图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，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

25、量缩短母线桥的长度。为减少投资，设计时应尽量缩短母线桥的长度。 图图7-15 屋外母线桥屋外母线桥发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-202020二、组合导线二、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所所示，套环每隔示，套环每隔0.51m设置一个，套环的作用是使各铝绞线之间设置一个，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，其余绞线铝绞线作为悬挂线，用以承受组合导线的机械荷载

26、，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，其跨距由在主厂房、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，通常不大于组合导线的机械载荷决定，通常不大于40m。 组合导线具有散热好、集肤效组合导线具有散热好、集肤效应小，有色金属消耗量小、支应小，有色金属消耗量小、支柱绝缘子和构架需要量小、投柱绝缘子和构架需要量小、投资省、可靠性高、维护工作量资省、可靠性高、维护工作量小等优点，它适用于跨距较大、小等优点，它适用于跨距较大、载流量也较大的连接。载流量也较大的连接。 发电厂电气主系统发电厂电气主系统7-7-7-212121三、封闭母线三、封闭母线 对于对于200MW及