第七章 配电装置

发电厂电气部分电子教案第七章

配电装置屋内、屋外配电装置的最小安全静距，基本要求、设计原则以及结构和特点。

主要内容第一节概述

一、对配电装置的基本要求

1．运行可靠

2．便于操作、巡视和检修

配电装置：根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。作用：在正常运行情况下接受和分配电能；在系统发生故障时迅速切断故障部分，维持系统正常运行。

3．保证工作人员的安全

4．力求提高经济性

5．具有扩建的可能

第一节概述

二、配电装置的最小安全净距

为了满足配电装置运行和检修的需要，各带电设备之间应相隔一定的距离。对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对接地部分之间（A1值)和不同相的带电部分之间(A2值)的空间最小安全净距(A值)

。最小安全净距在这一距离下，无论在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。第一节概述影响A值的因素：电极的形状、冲击电压波形、过电压及其保护水平、环境条件绝缘配合。一般地说：220kV及以下的配电装置大气过电压起主要作用；330kV及以上内过电压起主要作用。

对于敞露在空气中的屋内、外配电装置中的最小安全净距分为A、B、C、D、E五类，如图7一l和图7—2所示。

第一节概述图7—1层内配电装置安全净距校验图第一节概述图7—2屋外配电装置安全净距校验图第一节概述B、C、D、E等类安全净距是在A值的基础上再考虑运行维护、设备移动、检修工具活动范围、施工误差等具体情况而确定的。

1)A值。A值分为A1和A2两项。A1为带电部分至接地部分之间的最小电气净距；A2为不同相的带电导体之间的最小电气净距。

2)B值。B值分为B1和B2两项。B1为带电部分至栅状遮栏间的距离和可移动设备的外廓在移动中至带电裸导体间的距离。B1=A1+750(mm)(7-1)第一节概述B2为带电部分至网状遮栏间的电气净距，即

B2=A1+30+70(mm)(7-2)

3)C值。C值为无遮栏裸导体至地面的垂直净距。保证人举手后，手与带电裸体间的距离不小于A。值，即

C=A1+2300+200(mm)(7—3)

4)D值。D值为不同时停电检修的平行无遮栏裸导体之间的水平净距，即

D=A1+1800+200(mm)(7—5)

5)E值。E值为屋内配电装置通向屋外的出线套管中心线至屋外通道路面的距离。

35kV及以下取：E=4000mm；60kV及以上取：E=A1+3500(mm)，并取整数值。第一节概述

各参数的具体值见表7—1和表7—2。工程上采用相间距离和相对地的距离通常大于表7—1和表7—2所列的数值。三、配电装置的类型及应用

1．配电装置的类型

(1)屋内配电装置的特点：①由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；②维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响；③外界污秽空气对电器影响较小，可以减少维护工作量；④房屋建筑投资较大，建设周期长，但可采用价格较低的户内型设备。第一节概述(2)屋外配电装置的特点：①土建工作量和费用较小，建设周期短；②与屋内配电装置相比，扩建比较方便；③相邻设备之间距离较大，便于带电作业；④与屋内配电装置相比，占地面积大；⑤受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；⑥不良气候对设备维修和操作有影响。第一节概述(3)成套配电装置的特点：①电器布置在封闭或半封闭的金属(外壳或金属框架)中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；②所有电器元件已在工厂组装成一体，如SF6全封闭组合电器、开关柜等，大大减少现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；③运行可靠性高，维护方便；④耗用钢材较多，造价较高。

第一节概述2．配电装置的应用

在发电厂和变电站中：

（1）35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，其中3～10kV的配电装置大多采用成套配电装置

（2）110kV及以上的配电装置大多采用屋外配电装置。对110～220kV配电装置有特殊要求时，如建于城市中心或处于严重污秽地区(如沿海边或化工厂区)也可以采用屋内配电装置。（3）成套配电装置一般布置在屋内，目前我国生产的3～35kV的各种成套配电装置，在发电厂和变电站中已被广泛采用。110～1000kV的SF6全封闭组合电器也已得到应用。第一节概述四、配电装置的设计原则及步骤

必须认真贯彻国家的技术经济政策；遵循有关规程、规范及技术规定；根据电力系统、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备；积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠和维护方便。

1．配电装置的设计原则

第一节概述

2．配电装置的设计要求

(1)满足安全净距的要求。

(2)施工、运行和检修的要求。

(3)噪声的允许标准及限制措施。

(4)静电感应的场强水平和限制措施。我国规定电压为330kV及以上的配电装置内，其设备遮栏外的静电感应空间场强水平(离地1.5m空间场强)不宜超过10kV／m，围墙外静电感应场强水平(离地1．5m空间场强)不宜大于5kV／m。

(5)电晕无线电干扰和控制。

第一节概述

3．配电装置设计的基本步骤

(1)选择配电装置的型式。

(2)拟定配电装置的配置图。

(3)设计绘制配电装置平面图和断面图。第二节屋内配电装置一、屋内配电装置概述

1．分类及有关术语

(1)分类-布置形式三层式：将所有电器依其轻重分别布置在各层中，它具有安全性、可靠性高，占地面积少等特点，但其结构复杂，施工时间长，造价较高，检修和运行维护不大方便。二层式：将断路器和电抗器布置在第一层，将母线、母线隔离开关等较轻设备布置在第二层。与三层式相比，它的造价较低，运行维护和检修较方便，但占地面积有所增加。单层式占地面积较大，通常采用成套开关柜，以减少占地面积。

三层式和二层式均用于出线有电抗器的情况。35～220kV的屋内配电装置，只有二层式和单层式。第二节屋内配电装置（2）术语间隔：指为了将电气设备故障的影响限制在最小的范围内，以免波及相邻的电气回路，以及在检修电器时，避免检修人员与邻近回路的电器接触，而用砖或用石棉板等做成的墙体。

通常将同一回路的电器和导体布置在一个间隔内。

列：各间隔依次排列起来的形式。按形成的列数可分为单列布置和双列布置。

2．屋内配电装置图——3种！

作用：描述配电装置的结构、设备布置和安装情况。第二节屋内配电装置（1）配置图→一种示意图，按选定的主接线方式来表示进线(如发电机、变压器)、出线(如线路)、断路器、互感器、避雷器等合理分配于各层、各间隔中的情况，并表示出导线和电器在各间隔的轮廓外形，但不要求按比例尺寸绘出。通过配置图可以了解和分析配电装置的总体布置方案，统计所用的主要电气设备。（2）平面图→是在平面上按比例画出房屋及其间隔、通道和出口等处的平面布置轮廓，平面上的间隔只是为了确定间隔数及排列，故可不表示所装电器。

（3）断面图→是用来表明所取断面的间隔中各种设备的具体空间位置、安装和相互连接的结构图，断面图也应按比例绘制。第二节屋内配电装置第二节屋内配电装置二、屋内配电装置的布置原则

1．总体布置

(1)尽量将电源布置在每段母线的中部。

(2)同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围。(3)较重的设备(如电抗器)布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。

(4)充分利用间隔的位置。

(5)设备对应布置，便于操作。

(6)有利于扩建。第二节屋内配电装置

2．屋内配电装置的设备布置

(1)母线及隔离开关。1)母线：通常装在配电装置的上部，一般呈水平、垂直和直角三角形布置，如图7—4所示。

水平布置方式：建筑部分简单，可降低建筑物的高度，安装比较容易，在中、小容量发电厂和变电站的配电装置中采用较多。垂直布置方式：相间距离可以取得较大，无需增加间隔深度；支柱绝缘子装在水平隔板上，绝缘子间的距离可取较小值。母线结构可获得较高的机械强度。垂直布置的结构复杂，并增加建筑高度。垂直布置用于20kV以下、短路电流很大的装置中。直角三角形布置方式：结构紧凑，可充分利用间隔的高度和深度，但三相为非对称布置，外部短路时各相母线和绝缘子机械强度均不相同，这种布置方式可用于6～35kV大、中容量的配电装置中。第二节屋内配电装置母线相间距离a：在6～10kV小容量装置中，母线水平布置时，a为250～350mm；母线垂直布置时，a为700～800mm；35kV配电装置中母线水平布置时，相间距离约为500mm。双母线布置：两组母线应与垂直的隔墙(或板)分开，这样在一组母线故障时不会影响另一组母线，并可安全地检修故障母线。母线分段布置时，在两段母线之间也应以隔墙(或板)隔开。

考虑消除负荷变动或温度变化时硬母线胀缩产生危险的应力，必须按规定加装母线补偿器。不同材料的导体相互连接时，应采取措施，防止产生电化腐蚀。第二节屋内配电装置图7—4母线布置方式(a)垂直布置；(b)水平布置；(c)直角三角形布置第二节屋内配电装置

母线隔离开关通常设在母线的下方。为了防止带负荷误拉隔离开关引起飞弧造成母线短路，在双母线布置的屋内配电装置中，母线与母线隔离开关之间宜装设耐火隔板。两层以上的配电装置中，母线隔离开关宜单独布置在一个小室内。屋内配电装置应设置”五防“：

防止误拉合隔离开关

防止带接地线合闸防止带电合接地开关防止误拉合断路器

防止误人带电间隔第二节屋内配电装置(2)断路器及其操动机构。断路器通常设在单独的小室内。油断路器小室的形式，按照油量多少及防爆结构的要求，可分为敞开式、封闭式以及防爆式。封闭小室：四壁用实体墙壁、顶盖和无网眼的门完全封闭起来的小室；敞开小室：完全或部分使用非实体的隔板或遮栏的小室；防爆小室：封闭小室的出口直接通向屋外或专设的防爆通道。

总油量超过100kg油浸电力变压器；屋内的单台断路器、电压互感器、电流互感器，总油量超过600kg时应安装在单独的防爆小室内。总油量为60～600kg时应装在有防爆墙的小室内；总油量在60kg以下时一般可装在两侧有隔板的敞开小室内。断路器的操动机构设在操作通道内。手动操动机构和轻型远距离控制的操动机构均装在壁上，重型远距离控制的操动机构落地装在混凝土基础上。第二节屋内配电装置

(3)互感器和避雷器。

电流互感器无论是干式或油浸式，都可和断路器放在同一小室内。穿墙式电流互感器应尽可能作为穿墙套管使用。

电压互感器都经隔离开关和熔断器(110kV及以上只用隔离开关)接到母线上，它需占用专用的间隔，但同一间隔内可以装设几台不同用途的电压互感器。母线上装避雷器时，通常与电压互感器共占用一个间隔(相互之间应以隔层隔开)，并可共用一组隔离开关。第二节屋内配电装置

(4)电抗器。电抗器比较重，大多布置在封闭小室的第一层。电抗器按其容量不同有三种不同的布置方式：三相垂直、品字形和三相水平布置，如图7—5所示。

图7～5电抗器的布置方式(a)垂直布置；(b)品字形布置；(c)水平布置通常线路电抗器采用垂直或品字形布置。当电抗器的额定电流超过1000A、电抗值超过5％～6％时，宜采用品字形布置；额定电流超过1500A的母线分段电抗器或变压器低压侧的电抗器(或分裂电抗器)，宜采用水平布置。第二节屋内配电装置(5)电缆隧道及电缆沟。

(6)配电装置室的通道和出口。

维护通道：用来维护和搬运各种电器的通道；操作通道：设有断路器(或隔离开关)的操动机构、就地控制屏的通道；防爆通道：仅和防爆小室相通的通道。出口：为了保证工作人员的安全及工作的方便而进出的口。数目随长度而异。

配电装置室出口的门应向外开，并应装弹簧锁，相邻配电装置室之间如有门时应能向两个方向开启。(7)配电装置室的采光和通风。

第二节屋内配电装置三、屋内配电装置实例

图7—6所示为二层、二通道、单母线分段带旁路母线110kV屋内配电装置断面图。

图7—6二层二通道单母线分段带旁路母线

110kV屋内配电装置断面图1一母线；2、4、5、7、9隔离开关；3、6～断路器；8一旁路母线第三节屋外配电装置(1)中型配电装置。特征：中型配电装置是将所有电气设备都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度。中型配电装置母线所在的水平面稍高于电气设备所在的水平面，母线和电气设备均不能上、下重叠布置。特点：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维护方便，造价较省，并有多年的运行经验；其缺点是占地面积过大。一、屋外配电装置概述

1．屋外配电装置的分类及特点

屋外配电装置将所有电气设备和母线都装设在露天的基础、支架或构架上。

分类：→根据电气设备和母线布置的高度第三节屋外配电装置中型配电装置按照隔离开关的布置方式，可分为普通中型配电装置和分相中型配电装置。分相中型配电装置：指隔离开关是分相直接布置在母线的正下方，其余的均与普通中型配电装置相同。

(2)高型配电装置。高型配电装置是将一组母线及隔离开关与另一组母线及隔离开关上下重叠布置的配电装置，可以节省占地面积50％左右，但耗用钢材较多，造价较高，操作和维护条件较差。高型配电装置按其结构的不同可分为：单框架双列式双框架单列式三框架双列式第三节屋外配电装置(3)半高型配电装置。半高型配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置，其占地面积比普通中型减少30％。半高型配电装置介于高型和中型之间，具有两者的优点。除母线隔离开关外，其余部分与中型布置基本相同，运行维护仍较方便。

2．屋外配电装置的选型

(1)中型配电装置。普通中型配电装置一般用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高的地区采用。

分相中型配电装置采用硬管母线配合剪刀式(或伸缩式)隔离开关方案，布置清晰、美观，可省去大量构架，较普通中型配电装置方案节约用地1／3左右。但支柱式绝缘子防污、抗震能力较差，在污秽严重或地震烈度较高的地区不宜采用。

中型配电装置广泛用于110～500kV电压等级。第三节屋外配电装置(2)高型配电装置。一般在下列情况宜采用高型：①配电装置设在高产农田或地少人多的地区；②由于地形条件的限制，场地狭窄或需要大量开挖、回填土石方的地方；③原有配电装置需要改建或扩建，而场地受到限制。

在地震烈度较高的地区不宜采用高型。

高型配电装置适用于220kV电压等级。

(3)半高型配电装置。半高型配电装置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比高型少。半高型适宜用于110kV配电装置。

第三节屋外配电装置二、屋外配电装置的布置原则

1．母线及构架（1）母线硬母线软母线管形母线矩形母线槽形母线LGJ软管母线分裂导线三相水平布置（2）构架软母线用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。可选用较大档距→导线弧垂大→导线相间及对地距离增加，母线及跨越线构架的宽度和高度均加大。

第三节屋外配电装置管型硬母线安装在柱式绝缘子上，母线不会摇摆，相间距离可缩小，与剪刀式隔离开关配合可以节省占地面积；可提高电晕起始电压。易产生微风共振和存在端部效应，对基础不均匀下沉比较敏感，支柱绝缘子抗震能力较差。

屋外配电装置的构架可用型钢或钢筋混凝土制成。

2.电力变压器

采用落地布置，安装在变压器基础上。

变压器基础：双梁形并铺以铁轨

单个油箱油量超过1000kg以上的变压器，需设置储油池或挡油墙；变压器油量超过2500kg以E时，两台变压器之间的防火净距不应小于5～10m。

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孔。第三节屋外配电装置3．高压断路器按照断路器在配电装置中所占据的位置，可分为单列、双列和三列布置。考虑因素：主接线场地地形条件总体布置出线方向布置低式布置：断路器安装在0.5～lm的混凝土基础上，优点是检修比较方便，抗震性能好，但低式布置必须设置围栏，因而影响通道的畅通。高式布置：即把断路器安装在约高2m的混凝土基础上。

基础高度应满足：①电器支柱绝缘子最低裙边的对地距离为2.5m；②电器间的连线村地回距禹应符合C值要求。中型配电装置

第三节屋外配电装置

4．避雷器

低式布置：110kV及以上的阀型避雷器由于器身细长，多落地安在O·4m的基础上。

高式布置：磁吹避雷器及35kV阀形避雷器形体矮小，稳定度较好，一般采用。5．隔离开关和互感器

隔离开关和互感器均采用高式布置。

隔离开关的手动操动机构装在靠边相的基础上。6．电缆沟屋外配电装置中电缆沟的布置应使电缆所走的路径最短。7．道路

大、中型变电站内一般均应铺设宽3m的环形道。

屋外配电装置内应设置0.8～1m的巡视小道，电缆沟盖板可作为部分巡视小道。第第三节屋外配电装置三、屋外配电装置布置实例1．普通中型配电装置

第三节屋外配电装置

2．分相中型配电装置

第三节屋外配电装置

3．高型配电装置

第三节屋外配电装置4．半高型配电装置

第四节成套配电装置一、成套配电装置概述

将同一功能回路的开关电器、测量仪表、保护电器和辅助设备都组装在全封闭或半封闭的金属壳(柜)体内，形成标准模块，各模块在现场装配而成的配电装置。分类：低压配电屏(或开关柜)→屋内高压开关柜SF6全封闭组合电器（GIS)→屋内屋外二、低压配电屏

（PGL系列）上部屏门：装有测量仪表，中部面板：设有隔离开关的操作手柄和控制按钮下部屏门：有继电器、二次端子和电能表。屏顶：布置母线，并设有防护罩。屏后：其他电器元件。屏间：装有隔板，可限制故障范围。第四节成套配电装置PGL-1低压配电屏结构示意图1—母线及绝缘框；2—隔离开关；3—低压断路器；

4—电流互感器；5—电缆头；6—继电器第四节成套配电装置三、高压开关柜

3～35kV高压开关柜：固定式

手车式1．手车式高压开关柜

(JYN系列)组成(1)手车室

(2)继电器仪表室

(3)母线室

(4)出线室

(5)小母线室

用于发电厂、变电站中6～10kV厂用配电装置。

第四节成套配电装置2．固定式高压开关柜

图7—13所示为XGN2—10型固定式高压开关柜。断路器室母线室电缆室仪表室组成第四节成套配电装置四、箱式变电站

1．箱式变电站的提出

减小线损，高压深入负荷中心。箱式变电站：一种将高压开关设备、变压器和低压配电装置按一定接线方式组成一体，在制造厂预制的紧凑型中压配电装置，即将高压受电、变压器降压和低压配电等功能有机组合在一起。

2．箱式变电站的分类

按产品结构：组合式变电站、预装式变电站；按安装场所：户内、户外；按高压接线方式：终端接线、双电源接线和环网接线；按箱体结构：整体、分体。第四节成套配电装置组合式变电站：将高压室，变压器室，低压室布置成