第七章-配电装置PPT课件

1 第七章配电装置 2 7 1配电装置概述 1 目录 3 知识目标 1 了解配电装置的组成及作用 2 了解配电装置的基本要求 类型及特点 3 掌握户内 外配电装置的构成及应用 4 掌握户内 外配电装置平面图 断面图及配置图的绘制 7配电装置 4 能力目标 1 能够解释配电装置的组成 作用 基本要求 类型及特点 2 能够学会户内 外配电装置的具体布置方法 3 能够识读和绘制户内 外配电装置的平面图 断面图及配置图 7配电装置 5 配电装置是电气一次接线的工程实施 是发电厂及变电站的重要组成部分 它是按电气主接线的要求 由开关电器 载流导体和必要的辅助设备所组成的电工建筑物 在正常情况下用来接受和分配电能 发生事故时能迅速切断故障部分 以恢复非故障部分的正常工作 7配电装置 6 7 1配电装置概述 7 1配电装置概述 7 7 1 1 1配电装置的分类及特点配电装置按电气设备的安装地点不同分为户内配电装置和户外配电装置两种 按组装的方式不同分为装配式和成套配电装置两种 7 1 1配电装置的类型及基本要求 7 1配电装置概述 8 户内配电装置即将电气设备安装在户内 它的特点是 由于允许的安全净距小 能分层布置 因而占地面积比屋外布置小 维修 操作和巡视都在户内进行 不受气候条件的影响 电气设备不易受外界气候条件的影响 维护工作量小 电气设备之间的距离小 通风散热条件差 且不便于扩建 房屋建筑投资大 但可采用价格较低的屋内型设备 能减小一些电气设备的投资 7 1配电装置概述 9 户外配电装置即将电气设备装置在户外 它的特点是 无需配电装置室 节省建筑材料和降低土建费用 一般建设周期短 相邻设备之间距离大 能减少故障蔓延的危险性 且便于带电作业 利于巡视设备 便于扩建 易受外界气候条件的影响 设备运行条件差 须加强绝缘 气候变化给设备维修和操作带来困难 占地面积大 对于水电站来说可能使投资增大 7 1配电装置概述 10 电气设备在现场组装的称为装配式配电装置 在制造厂预先将开关电器 互感器等安装成套的配电装置称为成套配电装置 7 1配电装置概述 11 7 1 1 2配电装置的基本要求 1 保证运行安全和操作巡视方便 2 保证工作的可靠性 3 便于扩建和分期过渡 4 节约投资和节约用地 7 1配电装置概述 12 所谓安全净距是以保证不放电为条件 该级电压允许的在空气中的物体边缘的最小电气距离 它不但保证正常运行的绝缘需要 而且也保证运行人员的安全 7 1 2配电装置的最小安全净距 7 1配电装置概述 13 高压配电装置设计规范 GB50060 92 规定了各种安全净距 其中最基本的是带电部分对接地部分之间和不同相带电部分之间的最小安全净距A1和A2值 在这一距离下 无论是最高正常工作电压或者出现内 外过电压 都不会使空气间隙击穿 其他电气距离是在A值的基础上再考虑一些实际因素决定的 屋内 外配电装置各有关部分之间的最小安全净距见表7 1和表7 2 祥见课本195页 7 1配电装置概述 14 表7 1户内配电装置的安全净距单位 mm 7 1配电装置概述 15 注 J系指中性点直接接地系统 7 1配电装置概述 16 表7 2户外配电装置的安全净距单位 mm 7 1配电装置概述 17 注 J指中性点直接接地系统 7 1配电装置概述 18 在实际配电装置中 为考虑短路电流电动力的影响和施工误差等因素 户内配电装置各相带电体之间的距离通常为A值的2 3倍 户外配电装置的软绞线在短路电动力 风摆 温度等因素作用下 使相间及对地距离减小 通常也应比A值大 图7 1和图7 2所示分别为户内和户外配电装置的A B C D E值示意图 7 1配电装置概述 19 图7 1户内配电装置最小安全净距的校验图 a 户内A1 A2 B1 B2 C D值校验图 b 户内B1 E值校验图 7 1配电装置概述 20 图7 2户外配电装置最小安全净距的校验图 a 户外A1 A2 B1 D值校验图 b 户外A1 B1 B2 C D值校验图 c 户外A2 B1 C值校验图 7 1配电装置概述 21 7 2户内配电装置及SF6组合电器 7 2户内配电装置及SF6组合电器 22 户内配电装置的结构型式与电气主接线 电压等级和采用的电气设备的型式 母线容量 有无出线电抗器 出线回路数及出线方式等因素密切有关 随着新技术和新设备的不断应用 户内配电装置的主要型式有装配式和成套式两种结构型式 7 2 1户内配电装置的结构型式 7 2户内配电装置及SF6组合电器 23 装配式屋内配电装置是指将同一个电路的电器和导体布置在一个间隔内 并在现场组装的结构型式 成套式配电装置是由制造厂成套供应的设备 成套配电装置分为低压成套配电装置 高压成套配电装置和SF6全封闭组合电器等 7 2户内配电装置及SF6组合电器 24 户内低压成套配电装置 低压配电屏或低压配电柜 适用于交流50HZ 额定电压在500V以下 额定电流在3150A以下的三相配电系统中 作动力 照明及配电设备的电能转换 分配与控制之用 其每个柜中分别装有闸刀开关 自动空气开关 接触器 熔断器 仪用互感器 母线以及测量 信号装置等设备 由制造厂组成多种一次线路方案并进行编号 供给用户选用 7 2 2户内低压成套配电装置 7 2户内配电装置及SF6组合电器 25 7 2 2 1户内低压成套配电装置的类型目前 低压配电装置的型式较多 就结构而言 主要有固定式和抽出式两种 固定式低压配电装置有PGL GGL GGD GHL等系列 固定式低压配电柜一般离墙安装 单面 正面 操作 双面维护 屏面上部安装测量仪表 中部装闸刀开关的操作手柄 柜下部为外开的金属门 柜内上部有继电器 二次端子和电能表 母线装在柜顶 自动空气开关电流互感器都装在柜后 图7 3所示的是GGD型交流低压配电柜外形及安装示意图 7 2户内配电装置及SF6组合电器 26 图7 3GGD型交流低压配电柜外形及安装示意图 a 外形尺寸 b 安装示意图1 电缆沟 2 槽钢 7 2户内配电装置及SF6组合电器 27 其优点是分断能力高 动 热稳定性好 电气方案灵活 组合方便 实用性强 结构新颖 防护等级高 它的缺点是 当装置故障时 不像抽出式低压配电装置那样可拉出检修并换上备用抽屉或手车迅速恢复供电 7 2户内配电装置及SF6组合电器 28 抽出式低压配电装置包括抽屉式和手车式两种 国产产品有BFC BCL GCL GCK GCS等系列 抽出式低压开关柜多为封闭式结构 主要设备均放在抽屉内或手车上 其优点是密封性能好 可靠性 安全性高 产品标准化和系列化 当回路故障可换上备用手车或抽屉 可迅速恢复供电 便于检修 体积小 布置紧凑 占地少 其缺点是结构较复杂 工艺要求较高 钢材消耗较多 价格较高 7 2户内配电装置及SF6组合电器 29 7 2 2 2户内低压配电装置的布置要求 1 户内低压配电装置的电气距离应满足规范的要求 无遮拦裸导体布置在屏前通道上方 其高度应不小于2 5m 否则 应加装不低于2 2m高的遮栏 若布置在屏后通道上方 其高度不应低于2 3m 否则应加装不低于1 9m高的遮拦 成排布置的配电屏 其屏前和屏后的通道最小宽度应符合表7 3的规定 7 2户内配电装置及SF6组合电器 30 表7 3配电屏前后的通道最小宽度单位 mm 注 1 受限制时 是指受到建筑平面及通道内有柱等局部突出物的限制 2 屏后操作通道是指需在屏后操作运行中的开关设备的通道 7 2户内配电装置及SF6组合电器 31 2 低压配电装置维护通道的出口数目应按配电装置的长度确定 长度不足6m时允许只设一个出口 长度超过6m时 应设两个出口 并布置在通道的两端 当两出口之间的距离超过15m时 其间应增加出口 3 低压配电室长度超过7m时 应设两个出口 并宜布置在配电室的两端 当低压配电室为楼上和楼下两部分布置时 楼上部分的出口应至少有一个为通向该层走廊或室外的安全出口 配电室的门均应向外开启 但通向高压配电装置室的门应装双向开启门 7 2户内配电装置及SF6组合电器 32 7 2 3 1户内高压成套配电装置的类型高压成套装置 高压开关柜 用于3 35kV电力系统中作接受 分配电能及控制之用 有户内和户外型两种 由于户外型有防水 防锈蚀问题 故目前大量使用的是户内型 我国生产的3 35kV高压开关柜分为固定式和移开式 手车式 两类 有数十种一次电路方案 可以满足不同主接线的组合要求 7 2 3户内高压成套配电装置 7 2户内配电装置及SF6组合电器 33 1 固定式高压开关拒固定式高压开关柜有GG KGN XGN等系列 GG系列为开启型固定式 有单母线和双母线结构 其优点是制造工艺简单 钢材消耗少 价廉 缺点是体积大 封闭性能差 检修不够方便 主要用于中 小型变电站的户内配电装置 KGN XGN系列为金属封闭铠装型固定式 其内部分隔情况与移开式相似 KGN系列有单母线 单母线带旁路和双母线结构 母线呈三角形布置 配装SN10 10型少油断路器 操动机构不外露 XGN系列配装ZN 10型真空断路器 也可配装SN10 10型少油断路器 操动机构外露 7 2户内配电装置及SF6组合电器 34 以上系列的高压开关柜均具备 五防 功能 即防止误分 误合断路器 防止带负荷分 合隔离开关或带负荷推入 拉出金属封闭 铠装 式开关拒的手车隔离插头 防止带电挂接地线或合接地开关 防止带接地线或接地开关合闸 防止误入带电间隔 以保证可靠的运行和操作人员的安全 以XGN2 12型固定式金属封闭开关柜为例 其结构见图7 4所示 7 2户内配电装置及SF6组合电器 35 图7 4XGN2 12型高压开关柜结构外形图1 本体结构 2 后门联锁装配 3 照明灯 4 支持绝缘子 5 架空出线装配 6 母线室装配 7 继电室装配 8 前门元件装配 9 带接地刀上隔离开关传动装配 10 操作联锁机构 11 下隔离开关传动装配 12 电流互感器装配 13 真空断路器传动装配 电操 14 接地母线装配 7 2户内配电装置及SF6组合电器 36 2 移开 手车 式高压开关拒移开 手车 式高压开关柜有JYN KYN等系列 以JYN1 40 5 Z 型间隔移开式交流金属封闭开关设备为例 其内部结构示意图见图7 5 柜体由钢板弯焊而成 内部用钢板或绝缘板分隔成以下几个部分 手车室 位于柜前下部 门上有视察窗 模拟接线 主母线和上隔离触头室 其主母线及上隔离触头位于开关柜上部 7 2户内配电装置及SF6组合电器 37 下隔离触头室 下隔离触头室在上隔离触头室的下部 两者之间有隔板相隔 接地导体 贯穿于开关柜的整个宽度方向上的铜质接地体装设在开关柜的后下方 仪表和继电器室 仪表和继电器室在开关柜正面上部 端子室 端子室设在开关柜的正面右侧 辅助回路接线端子组安装在该室的中央 7 2户内配电装置及SF6组合电器 38 图7 5JYNI 40 5 Z 型高压开关柜结构图 a 正视图 b 结构示意图1 12 吊攀 2 铭牌 3 主接线标志 4 带电显示 5 左小门 6 手车室门 7 端子门 8 观察窗 9 仪表门 10 盖板 11 穿墙套管 13 进 出 线及电缆头室 附柜 14 主母线室 15 手车室 16 断路器手车 17 排气通道 18 控制电缆通道 19 继电器及小母线室 20 二次端子室 21 绝缘活门 22 下隔离触头室 23 接地开关 24 接地母线 7 2户内配电装置及SF6组合电器 39 7 2 3 2户内高压成套配电装置的布置要求 1 配电装置的布置和设备的安装 应满足在正常 短路和过电压等工作条件时的要求 并不致危及人身安全和周围设备 2 配电装置的绝缘等级应和电力系统的额定电压相配合 3 户内配电装置的安全净距不应小于表7 1所列数值 电气设备外绝缘体最低部位距地小于2 3m时 应装设固定遮拦 配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时 应按较高的额定电压确定其安全净距 7 2户内配电装置及SF6组合电器 40 4 配电装置的布置应考虑便于设备的操作 搬运 检修和试验 配电装置室内的各种通道应畅通无阻 不得设立门槛 并不应有与配电装置无关的管道通过 通道的各类最小宽度应不小于表7 4中的数值 5 长度大于7m的高压配电装置室应有两个出口 并直布置在配电装置的两端 长度大于60m时 宜增添一个出口 配电装置室的门应为向外开 相邻配电装置室之间设有门时应能双向开 配电装置室可开窗 但应采取防止雨 雪 小动物 风沙及污秽尘埃进入的措施 7 2户内配电装置及SF6组合电器 41 6 当室内单台断路器 电流互感器等充油电气设备的总油量达到60kg以上时 应设置储油设施 且配电室的门应为非燃烧体或难以燃烧的实体门 7 配电装置室一般采取自然通风 当不能满足工作地点的温度要求或发生事故情况下排烟有困难时 应增设机械通风装置 8 户内配电装置或引至屋外母线桥上的硬母线为消除因温度变化而可能产生的危险应力 应按下列长度装设母线伸缩补偿器 铜母线为30 50m 铝母线为20 30m 钢母线为35 60m 9 便于扩建和分期过渡 7 2户内配电装置及SF6组合电器 42 表7 4配电装置室内各种通道的最小宽度单位 mm 7 2户内配电装置及SF6组合电器 43 SF6全封闭组合电器是将电气一次接线中的高压电器元件 如断路器 隔离开关 母线 接地开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 出线套管 电缆终端头等设备 按电气主接线的要求依次连接 组合成一个整体 并将全部元件封闭在接地的金属 钢或铝制 壳体内 壳体内充以一定压力的SF6气体 形成以SF6气体为绝缘和灭弧介质的金属封闭式开关设备 并通过电缆终端 进 出线套管或封闭母线与电力系统连接 7 2 4SF6全封闭组合电器 7 2户内配电装置及SF6组合电器 44 SF6全封闭组合电器与一般配电装置相比有以下优点 运行安全 可靠 检修周期长 维护工作量小 大量节省配电装置所占面积和空间 土建和安装工作量小 建设速度快 且配置灵活 环境适应性好 减小电动力 抗震性能好 7 2户内配电装置及SF6组合电器 45 SF6全封闭组合电器的缺点如下 加工工艺要求高 金属消耗量大 需要专门的SF6气体系统和压力监视装置 且对SF6气体的纯度和水分都有严格的要求 造价较高 7 2户内配电装置及SF6组合电器 46 图7 6所示为ZF 220型进 出线回路断面图 母线采用三相共箱式 母线呈等腰三角形布置 其余元件均采用分箱式 支持带电体的盆式绝缘子将装置按功能与需求分隔成不漏气的隔离室 并分别监控 隔离室可起限制故障范围 在检修 扩建时减小停电范围的作用 在两组母线结合处设有伸缩节 以减少由于温度或安装误差引起的附加应力 外壳上还装有检察孔 窥视孔和防爆盘等设备 7 2户内配电装置及SF6组合电器 47 图7 6ZF 220型进 出线回路断面图1 母线柜 2 断路器 3 电流互感器 4 液压操动机构 5 隔离开关 6 控制箱 7 2户内配电装置及SF6组合电器 48 7 3户外配电装置 7 3户外配电装置 49 户外配电装置的所有电气设备和载流导体都安装在露天的基础 支架和杆塔上 户外配电装置的结构形式不仅与电气主接线 电压等级和电气设备的类型密切相关 还与发电厂 变电站的类型和地质 地形条件等有关 根据电器和母线布置高度不同 户外配电装置可分为中型 半高型和高型三种 7 3 1户外配电装置的布置型式 7 3户外配电装置 50 1 中型布置是将所有电器安装在一个水平面内 与母线 跳线成三种不同高层的布置方式 设备在一定高度的支架或基础上 使设备的带电部分与地面保持必要的高度 以便于工作人员在地面安全活动 其设备布置清晰 巡视检查设备时视距短而清楚 不易误操作 2 半高型布置是将断路器 电流互感器布置在相邻的一组母线下方 该组母线布置升高的布置方式 3 高型布置是将断路器 电流互感器布置在旁路母线下方 同时两组工作母线重叠布置的布置方式 7 3户外配电装置 51 中型布置分为单列和双列两种形式 单列式是将进 出线的断路器都排成一列布置 重在母线一侧 它能节省配电装置场地的纵向尺寸 但引线跨数较多 双列式是将进线断路器和出线断路器分别排成两列布置在母线两侧 7 3户外配电装置 52 户外配电装置按照电气主接线要求 一般由下列间隔组成 电力变压器间隔 进线间隔 出线间隔 电压互感器和避雷器间隔 母线分断间隔 且每一个间隔应包括该部分电路的全部设备 其间隔的横向和纵向尺寸主要由配电装置的电压等级决定 7 3户外配电装置 53 7 3 2 1户外配电装置的安全净距和基本尺寸 1 户外配电装置的安全净距应符合表7 2的规定 并应按图7 2校验 有关尺寸可取推荐值 见表7 5 2 当电气设备外绝缘体最低部位距地面小于2 5m时 应装设固定遮栏 3 配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时 应按较高的额定电压确定其安全净距 7 3 2户外配电装置的布置 7 3户外配电装置 54 4 屋外配电装置带电部分的上面或下面不应有照明 通信和信号线路架空跨越或穿过 5 各级电压配电装置的回路排列和相序排列应尽量一致 一般为面对电源自左向右 由远到近或从上到下按A B C相序排列 7 3户外配电装置 55 表7 5中型配电装置有关尺寸推荐值单位 mm 7 3户外配电装置 56 7 3 2 2户外配电装置的布置 1 母线和构架户外配电装置的母线有软母线和硬母线两种 软母线常用的软母线有钢芯铝绞线 扩径软管母线和分裂母线 三相呈水平布置 用悬式绝缘子悬挂在母线构架上 软母线的优点是可选用较大的档距 一般不超过三个间隔 缺点是导线的弧垂导致导线相间及对地距离增加 相应的母线构架及跨越线构架的宽度和高度均需加大 7 3户外配电装置 57 硬母线常用的硬母线有矩形 管形和组合管形 多数情况下也是呈水平布置 一般安装在支柱式绝缘子上 矩形母线用于35kV及以下的配电装置中 管型母线用于63kV及以上的配电装置中 硬母线的优点是垂弧极小 不需另设高大构架 相间距离小 节省了占地面积 其中管形母线直径大 表面光滑 可提高起晕电压 缺点是母线容易产生微风共振 检修不方便 支柱式绝缘子防污 抗振能力较差 7 3户外配电装置 58 户外配电装置的构架主要有钢构架 钢筋混凝土构架及钢筋混凝土环形杆和镀锌钢梁组成的架构等几种 钢构架经久耐用 便于固定设备 抗震性好 但金属消耗量大 需经常维护 钢筋混凝土构架可以节省钢材 维护简单 坚固耐用 但不便于固定设备 用钢筋混凝土环形杆和镀锌钢梁组成的架构兼顾两者的优点 目前在我国220kV及以下的各类配电装置中广泛应用 7 3户外配电装置 59 2 电力变压器 电力变压器布置采用落地布置 安装于混凝土或钢筋混凝土基础上 其基础一般做成双梁并铺以铁轨 轨距等于变压器的滚轮中心距 为了防止变压器发生事故时燃油流失使事故范围扩大 单个油箱的油量在1000kg以上的变压器 应在其下面设置储油池或挡油墙 储油池的尺寸应比变压器的外廓大1m 池内铺设厚度不小于0 25m的卵石层 容量为125MV A及以上的主变压器 应设置充氮灭火或水喷雾灭火装置 7 3户外配电装置 60 主变压器与建筑物的距离不应小于1 25m 当变压器的油量超过2500kg时 两台变压器之间的防火净距应满足要求 如布置困难时 应设防火墙 7 3户外配电装置 61 3 电器的布置电器的布置高度可分为低式布置和高式布置两种 低式布置的断路器安装在0 5 1m的混凝土基础上 其优点是检修比较方便 抗震性好 但必须设置围栏 因而影响通道的畅通 在中型配电装置中 断路器和互感器一般多采用高式布置 即将它们安装在2 2 5m高的混凝土基础上 不需设置围栏 少油 空气 SF6断路器有低式和高式布置 按所占据的位置不同 有单列 双列和三列布置 7 3户外配电装置 62 隔离开关和互感器均采用高式布置 一般安装在专门的钢筋混凝土支架上 其要求与断路器相同 隔离开关的操作机构装在其靠边一相的基础上 安装高度一般为1 1 1 3m 避雷器也有低式和高式布置 110kV及以上的阀型避雷器由于器身细长 多采用低式布置 安装在0 4m的基础上 并加围栏 氧化锌避雷器 磁吹避雷器及35kV阀型避雷器形体矮小 稳定性较好 一般采用高式布置 7 3户外配电装置 63 4 电缆沟户外配电装置中电缆沟的布置应使电缆所走的路径最短 按布置方向不同可分为以下三种 横向电缆沟横向电缆沟一般布置在断路器和隔离开关之间 纵向电缆沟纵向电缆沟为主干电缆沟 一般分两路 辐射形电缆沟当采用弱电控制和晶体管 微机继电保护时 为加强抗干扰能力 可采用辐射形电缆沟 7 3户外配电装置 64 5 通道与围栏为了满足运输设备和消防的需要 应在主要设备近旁铺设行车道路 主行车道宽度应不小于3 5m 主厂房前应设具备回车条件的通道 户外配电装置场地内应设置0 8 1 0m宽的环形小道 可利用户外电缆沟兼作运行巡视通道 配电装置的外围一般设2