第7章 配电装置1.ppt

第七章配电装置 第七章配电装置 学习目的 了解配电装置的基本要求及设计原则 掌握最小安全净距的概念 了解其分类 掌握配电装置的类型及各自的特点 了解发电机引出线装置特点 了解发电厂 变电所电气设施的布置特点 重点 配电装置的定义 类型及各自的特点难点 最小安全净距的概念 一 配电装置作用及对其基本要求1 配电装置定义配电装置是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 2 配电装置作用正常情况下 用来接受和分配电能 故障情况下 迅速切断故障部分 维持系统正常运行 第一节概述 配电装置与系统各部分的联系图 4 对配电装置的基本要求 4 力求经济性 5 具有扩建的可能 1 安全可靠 2 便于检修 巡视和操作 3 保证工作人员的安全 二 配电装置的安全净踞 为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 最小安全净踞概念 最小安全净踞是指在这一距离下 无论在正常最高工作电压或出现内 外部过电压时 都不致使空气间歇被击穿 带电部分至地之间最小净距 不同相的带电导体之间的最小净距 无遮栏裸导体至地面的垂直净距 不同时停电检修的平行无遮拦裸导体之间的水平净距 带电部分至网状遮栏间的电气净距 带电部分至栅状遮栏间的电气净距 网状遮栏 三 配电装置的类型及其应用 屋内配电装置的特点 占地面积小 不受气候影响 维护工作量小 房屋建筑投资大 35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置 屋外配电装置的特点 占地面积大 受外界气候影响较大 土建工作量和费用较少 建设周期短 相邻设备之间距离较大 便于带电作业 扩建比较方便 110kV及以上的配电装置大多采用屋外配电装置 配电装置的分类 成套配电装置的特点 占地面积小 缩短了建设周期 便于扩建和搬迁 运行可靠性高 维护方便 耗用钢材较多 造价较高 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 500kV的SF6全封闭组合电器也巳得到应用 四 配电装置的设计原则及步骤 1 配电装置的设计原则 运行安全和操作巡视方便 便于检修和安装 节约材料 降低造价 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 5 电晕无线电干扰和控制 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 按照所选电气设备的外形尺寸 运输方法 检修及巡视的安全和方便等要求 遵照配电装置设计有关技术规程的规定 并参考各种配电装量的典型设计和手册 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 分类及有关术语按布置型式 可分为三层式 二层式和单层式 三层式是将所有电器依其轻重分别布置在各层中 优点 安全 可靠性高 占地面积少 缺点 结构复杂 施工时间长 造价较高 检修和运行维护不大方便 三层式配电装置目前已较少采用 第二节屋内配电装置 二层式是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 优点 与三层式相比 它的造价较低 运行维护和检修较方便 缺点 占地面积有所增加 适用于出线有电抗器的情况 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 间隔的概念 在屋内配电装置中 通常将同一回路的电气设备和导体布置在一个间隔内 所谓间隔是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 以及在检修电气设备时 避免检修人员与邻近回路的电气设备接触 而用砖或用石棉板等制成的墙体隔离的空间 按照间隔的用途 可分为发电机 变压器 线路 母线 或分段 断路器 电压互感器和避雷器间隔等 间隔示意图 2 屋内配电装置图 配置图配置图是一种示意图 用来表示进线 如发电机 变压揣 出线 如线路 断路器 互感器 避雷器等合理分配于各层 各间隔的情况 并表示出导线和电气设备在各间隙的轮廓 但不要求按比例尺绘出 通过配置图可以了解和分析配电装置方案 统计所用的主要电气设备 2 屋内配电装置图 平面图是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 故可不表示所装电气设备 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 也应按比例绘制 进线 断面图举例 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 使母线截面通过较小的电流 但有时为了连接的方便 根据主厂房或变电站的布置而将发电机或变压器间隔设在每段母线的端部 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 2 屋内配电装置的设备布置 1 母线及隔离开关布置 母线通常装在配电装置的上部 一般呈水平布置 垂直布置和直角三角形布置 A 母线水平布置特点 水平布置不如垂直布置便于观察 但建筑部分简单 可降低建筑物的高度 安装比较容易 适用 中 小容量发电厂和变电站的配电装置 母线水平布置 屋外 B 母线垂直布置 特点 垂直布置的母线结构可获得较高的机械强度 但垂直布置的结构复杂 并增加建筑高度 适用 20kV以下 短路电流很大的装置中 C 母线直角三角形布置 特点 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 适用 6 35kV大 中容量的配电装置中 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3 35kV双母线布置的屋内配电装量中 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 小提示 为了确保设备及工作人员的安全 屋内配电装置应设置电气误操作事故的闭锁装置 黄岛电厂110kV母线及隔离开关布置图 屋内 母线 隔离开关 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 或含油设备 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 断路器的操动机构设在操作通道内 黄岛电厂110kV断路器置图 屋内 断路器 黄岛电厂110kV断路器布置图 屋内 3 互感器和避雷器 电流互感器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 黄岛电厂支持式电流互感器布置图 黄岛电厂穿墙式电流互感器布置图 穿墙式电流互感器 电压互感器需占用专用的间隔 但同一间隔内 可以装设几个不同用途的电压互感器 当母线接有架空线路时 母线上应装避雷器 由于其体积不大 通常与电压互感器共占一个间隔 以隔层隔开 并可共用一组隔离开关 3 互感器和避雷器 4 电抗器 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 安装电抗器必须注意 垂直布置时 B相应放在上下两相之间 品字形布置时 不应将A C相重叠在一起 电抗器的布置方式 示意图 电抗器的布置方式 实物图 5 配电装置的通道和出口 通道 维护通道 搬运各种电器的通道 操作通道 如通道内设有断路器 或隔离开关 就地控制屏 称为操作通道 防爆通道 仅和防爆小室相通的通道 各种通道的最小宽度 净踞 不应小于图中所示的数值 出口 当配电装置室长度大于7m时 应有两个出口 最好设在两端 当配电装置室长度大于60m时 在中部适当的地方宜再增加一个出口 配电装置室的门应向外开 并装弹簧锁 以便从内部不用钥匙开门 相邻配电装置室之间如有门时 应能向两个方向开启 6 电缆隧道及电缆沟 电缆隧道为封闭狭长的构筑物 高1 8m以上 两侧设有数层敷设电缆的支架 可放置较多的电缆 人在隧道内能方便地进行电缆的敷设和维修工作 但其造价较高 一般用于大型电厂 电缆沟则为有盖板的沟道 沟宽与深不足1米 敷设和维修电缆必须揭开水泥盖板 很不方便 沟内容易积灰和积水 但土建施工简单 造价较低 常为变电所和中 小型发电厂所采用 提示 众多事故证明 电缆隧道 沟 在进入建筑物 包括控制室和开关室 处 应设带门的耐火隔墙 电缆沟只设隔墙 以防电缆发生火灾时 电缆应刷阻燃涂料 烟火向室内蔓延扩大事故 且可以防止小动物进入室内 7 配电装置室的采光和通风 配电装置室可以开窗采光和通风 但应采取防止雨雪 风沙 污秽和小动物进入室内的措施 配电装置室应按事故排烟要求 装设足够的事故通风装置 举例 第三节屋外配电装置 一 屋外配电装置的类型根据电器和母线的布置高度 分以下三种类型 1 中型配电装置 普通中型配电装置 所有电器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 以便工作人员能在地面上安全活动 中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面 优点 布置清晰 不易误操作 运行可靠 施工和维护方便 构架高度低 抗震性能好 造价省 并有多年的运行经验 缺点 占地面积大 中型配电装置实物图 A B C 悬式绝缘子 中央门型架 A B C 隔离开关3 隔离开关4 断路器5 隔离开关7 旁路母线9 A B C 分相中型配电装置 所谓分相布置系指隔离开关是分相直接布置在母线的正下方 采用硬圆管母线及伸缩式隔离升关 可减小母线相间距离 降低构架高度 节约占地面积 断路器采用三列布置 分相中型配电装置具有接线简单 清晰 占地面积小的特点 2 高型配电装置 将一组母线及隔离开关与另一组母线及隔离开关重叠布置的 称为高型配电装置 特点 可节省占地面积50 左右 但耗用钢材较多 造价高 操作和维护条件较差 高型配电装置示意图 3 半高型配电装置 将母线置于高一层的水平面上 与断路器 隔离开关 电流互感器等重叠布置 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 半高型配电装置示意图 进线 出线 二 屋外配电装置的布置原则 1 母线及构架软母线 软母线为钢芯铝绞线 软管母线和分裂导线 三相呈水平布置 用悬式绝缘子悬挂在母线构架上 软母线可选用较大的档距 但一般不超过三个间隔宽度 档距越大 导线弧垂越大 因而导线相间及对地距离就要增加 母线及跨越线构架的宽度及高度均需加大 硬母线常用的有矩形和管形 硬母线 屋外配电装置的构架 屋外配电装置的构架可用型钢或钢筋混凝土制成 钢构粱机械强度大 可以按任何负荷和尺寸制造 便于固定设备 抗震能力强 运输方便 屋外配电装置的构架 2 电力变压器 电力变压器外壳不带电 故采用落地布置 安装在变压器基础上 为了防止变压器发生事故时 燃油流失使事故扩大 单个油箱油量超过1000kg以上的变压器 按照防火要求 在设备下面需设置贮油池或挡油墙 其尺寸应比设备外廓大1m 贮油池内一般铺设厚度小于0 25m的鹅卵石 主变压器与建筑物踞离不应小于1 25m 且踞主变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 当变压器油量超过2500kg以上时 两台变压器之间的防火净距不应小于5 10m 如布置有困难 应设置防火墙 2 电力变压器 电力变压器布置实物图 黄岛电厂主变布置图 3 高压断路器 按照断路器在配电装置中占据的位置 可分为单列 双列和三列布量 断路器有低式和高式两种布置 低式布置的断路器 安装在0 5 1m的混凝土基础上 优点 检修比较方便 抗震性能好 但低式布置必须设置围墙 因而影响通道的畅通 高式布置的断路器 安装在约高2m的混凝土基础上 高式布置的断路器适用于中型配电装置 高压断路器的布置实物图 断路器 4 避雷器 避雷器也有高式和低式两种布置 110kV及以上的阀型避雷器多落地安装在0 4m的基础上 磁吹避雷器及35kV阀型避雷器一般采用高式布置 5 隔离开关和互感器隔离开关和互感器均采用高式布置 共要求与断路器相同 隔离开关的手动操动机构装在其靠边一相基础上 隔离开关与互感器的布置实物图 隔离开关 互感器 6 电缆沟 屋外配电装置中电缆沟的布置 应使电缆走的最短 7 道路为了运输设备和消防的需要 应在主要设备近旁铺设行车道路 大 中型变电站内一般均铺设宽3m的环形道 屋外配电装置内应设置0 8 1m的巡视小道 以便运行人员巡视电气设备 电缆沟盖板可作为部分巡视小道 电缆沟 道路 第四节成套配电装置 成套配电装置定义 按照电气主接线的标准配置或用户的具体要求 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 由制造厂按主接线成套供应 各模块在现场装配而成的配电装置称为成套配电装置 成套配电装置类型 低压配电屏 只制成屋内型 高压开关柜 有屋内和屋外两种 由于屋外有防水 锈蚀问题 目前大量使用的是屋内型 SF6全封闭组合电器 因屋外气候条件较差 大多布置在屋内 一 低压配电屏 特点 低压配电屏结构简单 价廉 并可双面维护 检修方便 在发电厂 或变电站 中 作为厂 站 用低压配电装置 一般几回低压线路共用一块低压配电屏 低压配电屏结构 其框架用角钢和薄钢板焊成 屏面有门 维护方便 在上部屏门上装有测量仪表 中部面板装有闸刀开关的操作手柄和控制按钮等 下部屏门内有继电器 二次端子和电能表 母线布置在屏顶 并设有防护罩 其他电器元件都装在屏后 屏间装有隔板 可限制故障范围 二 高压开关柜 类型 手车式高压开关柜 固定式高压开关柜 手车式高压开关柜 固定式高压开关柜 手车式高压开关柜结构 1 手车室 柜的正中部为手车室 断路器及操动机构均装在小车上 当手车