配电装置设计

毕业\课程设计7-1■第四讲配电装置与电气总平面设计配电装置：是发电厂与变电所电气主接线的具体实现。配电装置的组成：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。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各种间距中，最基本是：A1值：带电部分对接地之间的空间最小安全净距。A2值：不同相带电部分之间的空间最小安全净距。3.B、C、D、E等值均系在A1值基础上再考虑一些其他实际因素得出的。毕业\课程设计7-2■1.间隔：配电装置通常由数个不同的间隔组成，所谓间隔是指一个具有特定功能的完整的电气回路，包括断路器、隔离开关、电流互感器、高压熔断器、电压互感器、避雷器等中不同数量的电器设备。一般由架构（屋外配电装置）或隔板（或墙体）来分界，使不同电气回路互相隔离，故称为间隔。2.间隔的类型：根据其功能，间隔可分为进线（发电机、变压器引出线回路）间隔、出线间隔、旁路间隔、母联间隔、分段间隔、电压互感器和避雷器间隔等。对成套式配电装置，如果采用的是高压开关柜，则每个开关柜为一个间隔。3.列：各间隔依次排列起来即为列，屋外配电装置的布置通常按断路器的列数分为单列布置、双列布置和三列布置。采用高压开关柜的屋内配电装置则按开关柜布置的列数分为单列布置和双列布置。二、屋内外配电装置间隔的概念毕业\课程设计7-3■三、屋内外配电装置的设计图1.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中，并示出走廊、间隔以及用图形符号表示出来母线和电器在各间隔中的位置，但不要求按比例尺寸绘制。配置图是在配电装置的基本型式确定以后，按照电气主接线进行总体布置的结果，为平面图、断面图的设计作必要的准备，它还用来分析配电装置的布置方案和统计主要设备的数量。2.平面图平面图是按比例画出房屋、间隔、通道走廊及出口等平面布置情况的图形，平面图上示出的间隔只是为了确定间隔部位和数目，所以可不必画出所装电器，但应标出各部位的尺寸。根据实际配电装置平面尺寸的大小，平面图的比例可选择1:50、1:100、1:200、1:300、1:500等，图幅可选择A3、A2、A1等。毕业\课程设计7-4■3.断面图断面图是表明所截取的配电装置间隔断面中，电气设备的相互连接及详细的结构布置尺寸的图形。它们均应按比例画出，并标出必要的尺寸。设计平面图和断面图时的主要依据是最小安全净距，并遵守配电装置设计规程的有关规定，要保证装置可靠地运行，操作维护及检修安全、便利。根据实际间隔断面尺寸的大小，断面图的比例可选择1:50、1:100等，图幅可选择A3或A2等。平面图和断面图是工程施工、设备安装的重要依据，也是运行及检修中重要的参考资料，必须清晰易读、正确无误、尺寸准确。对于分期建设的工程，配置图、平面图和断面图中的本期工程用实线绘制，远期工程用虚线绘制。毕业\课程设计7-5■四、配电装置设计｛按装设地点分屋内配电装置屋外配电装置按安装方法分｛装配式配电装置成套式配电装置（一）屋内配电装置1．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。｛6~35kV高压开关柜SF6全封闭组合电器毕业\课程设计7-6■(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6~10kV出线带电抗器的情况。(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6~10kV出线带电抗器且设有发电机电压母线的中、小型发电厂和35~220kV屋内配电装置。毕业\课程设计7-7■（二）屋内配电装置布置的有关问题和举例1.下图所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的10kV屋内配电装置主变进线间隔断面图，采用KYN28A-12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电流互感器，明显地缩小了配电装置总尺寸。母线三相三角布置在开关柜的后上部，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出、推入和巡视。毕业\课程设计7-8■2.下图所示为单层式、二走廊、单母线分段接线的35kV屋内配电装置主变进线和出线间隔断面图，采用JYN1-35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电流互感器，明显地缩小了配电装置总尺寸。母线三相垂直布置在开关柜的后上部，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出、推入和巡视。图7-835kV单层单列屋内配电装置主变进线间隔断面图1—开关柜(JYN1-35型)2—穿墙套管3—耐张绝缘子串4—钢芯铝绞线毕业\课程设计7-9■图7-935kV单层单列屋内配电装置出线间隔断面图1—开关柜(JYN1-35型)2—穿墙套管3—封闭母线桥4—耦合电容器5—阻波器6—悬式绝缘子串7—耐张绝缘子串8—钢芯铝绞线毕业\课程设计7-10■3.由于六氟化硫全封闭组合电器（简称GIS）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，110kV和10kV屋内配电装置可采用两层式。110kV采用六氟化硫全封闭组合电器，110kVGIS布置在二层，主变放在屋外或屋内。10kV采用KYN28A-12型开关柜。110kV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，节省了占地面积，具有较高的可靠性，但造价较高。毕业\课程设计7-11■4.以某110/35/10kV变电站10kV和35kV配电装置初步设计方案为例(电气主接线图见图3-31)，图7-12所示为采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）配置接线图，图7-13所示为采用JYN-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）配置接线图。10kV配电装置选择KYN28A-12开关柜时，出线可选003或005号柜，电容器可选005或006号柜，分段回路选012断路器柜（右联络）和055隔离柜（左联络）或014断路器柜（左联络）和056隔离柜（右联络）号柜，电压互感器和避雷器选041或043号柜，所用变压器选077号柜，大容量所用变压器选005号柜，双绕组变压器进线选028号柜等，三绕组变压器进线需要加装隔离柜，以便10kV停电检修时隔离电压。图7-12选022（断路器改为隔离）和014两个柜组成三绕组变压器进线间隔，另一进线间隔选020（断路器改为隔离）和012两个柜组成。毕业\课程设计7-12■图7-12采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置配置接线图毕业\课程设计7-13■图7-13采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置配置接线图毕业\课程设计7-14■5.平面图表明了间隔、间隔中的电气设备、架构、建筑物、电缆沟、道路等在平面中的相对位置和尺寸。35kV屋内配电装置一般采用单列布置，10kV屋内配电装置有单列和双列两种布置方式。按开关柜的尺寸（不同方案编号的开关柜尺寸不一定相同），对通道、操作和维护走廊的尺寸要求，对布置方式的要求等，按一定比例绘制平面布置图，并在开关柜上标注方案编号或名称。根据图7-12（略去了4个出线间隔）绘制的采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）平面布置图见图7-14。根据图7-13绘制的采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）平面布置图见图7-15。与它们对应的主变进线间隔断面图见图7-7和图7-8，与采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置平面布置图对应的出线间隔断面见图7-9。毕业\课程设计7-15■图7-14采用KYN28A-12型开关柜的10kV单母线分段屋内配电装置（单列布置）平面布置图毕业\课程设计7-16■图7-13采用JYN1-35型开关柜的35kV单母线分段屋内配电装置配置接线图毕业\课程设计7-17■(三）屋外配电装置分类｛中型配电装置高型配电装置｛普通中型配电装置分相中型配电装置半高型配电装置1．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，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。毕业\课程设计7-18■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。毕业\课程设计7-19■毕业\课程设计7-20■毕业\课程设计7-21■毕业\课程设计7-22■2．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。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。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7-8采用管形母线的110kV双母线分相中型配电装置出线间隔断面图毕业\课程设计7-23■３．高型配电装置结构特征：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50%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15%~60%；抗震能力差。图7-9所示为220kV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毕业\课程设计7-24■４．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：占地面积比普通中型布置减少30%；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。毕业\课程设计7-25■5．屋外GIS配电装置毕业\课程设计7-26■（四）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、LGJ导线、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，因此这种连接方式只在机组容量不大（一般在25MW以下），且厂房和设备的布置无法采用敞露母线时采用。１.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，也可以是槽形导体。毕业\课程设计7-27■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，设计时应尽量缩短母线桥的长度。图7-15屋外母线桥毕业\课程设计7-28■2.LGJ或组合导线LGJ导线或组合导线用悬式绝缘子悬挂在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40m。钢心铝绞线适用于35kV及以上电压等级配电装置与变压器之间的电气连接。毕业\课程设计7-29■五、总平面布置设计发电厂和变电所的电气总平面布置是全厂（所）总平面布置的重要组成部分。电气主接线反映了电气设备间的电气连接，而电气总平面布置则表示了电气设备的相对位置、连接方法、总体布局和定位，它直接影响了发电厂与变电所的安全、可靠运行。电气总平面