配電裝置

配電裝置是發電廠與變電所的重要組成部分，足發電廠與變電所電氣主接線的具體實現。配電裝置是根據電氣主接線的連接方式，由開關設備、保護設備、測量設備、母線以及必要的輔助設備組成，輔助設備包括安裝布置電氣設備的構架、基礎、房屋和通道等。

帶地區負荷的發電廠，有發電機電壓配電裝置、經升高電壓后的高電壓配電裝置及發電廠廠用電配電裝置。區域性火力發電廠有升高電壓配電裝置和廠用電配電裝置。變電所有兩個或三個電壓等級的配電裝置。

配電裝置電壓等級有0.38～10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等幾種。

電壓為0.38～10kV的配電裝置建在屋內，稱為屋內配電裝置。電壓為35～220kV的配電裝置一般建於屋外，稱為屋外配電裝置。但當周圍有化工廠、水泥廠、鹽湖及在海岸附近產生的含有酸、鹼、鹽的氣體和粉塵等時，也可以將35～220kV電壓等級的配電裝置建於屋內。330～500kV電壓等級的配電裝置則建於屋外。

按照安裝位置的不同，配電裝置可分為屋內式配電裝置和屋外式配電裝置兩種，另外還有裝配式配電裝置和成套開關式配電裝置。裝配式配電裝置是指配電裝置中的電氣設備在現場組裝，而成套開關式配電裝置是指製造廠家先按照電氣接線要求把開關電器、互感器等安裝在櫃中，然後成套運至安裝地點。成套裝置的特點是：①結構緊湊，佔地面積小；②可減少現場安裝工作量、縮短建設周期；③運行可靠、維護方便、便於建設和搬遷；④消耗鋼材較多，造價較高。成套開關櫃式配電裝置分為低壓配電屏、高壓開關櫃、箱式變電站和SF全封閉組合電器(GIS)等。究竟採用何種配電裝置要根據電壓等級、設備類型、地理位置、周圍環境條件等各種因素，通過技術經濟比較后確定。

屋外配電裝置通常適用於35kV及以上的電壓等級，其結構形式與電氣 主接線的形式、電壓等級、主變容量、重要程度、母線和構架的型式、斷路器和隔離開關型式等有著密切關係。根據電氣設備和母線布置的高度，屋外配電裝置通常可分為普通中型、分相中型、半高型和高型等類型。普通中型布置配電裝置是最普遍的一種布置方式，具有較成熟的運行經驗。普通中型布置配電裝置是將所有的開關電氣設備安裝在同一水平面內，並安裝在一定高度的基礎支架上，使帶電部分對地保持必要的高度，讓工作人員能安全地在地面上進行操作和維護。中型配電裝置的匯流母線所在的水平面都稍高於開關電器所在的水平面。這種配電裝置布置清晰明了、運行可靠、不易誤操作、運行維護方便、架構高度較低、消耗鋼材較少、造價低，它的最大缺點是佔地面積過大。普通中型布置配電裝置的斷路器布置有單列、雙列之分。單列布置是將進出線斷路器排成一列，它縮短了縱向(與母線垂直方向)尺寸，便於進線參加旁路，但引線跨數較多，給施工和檢修帶來不便；雙列布置是將進出線斷路器分成兩列，分別布置在母線兩側，它減少了跨越，縮短了橫向(沿母線方向)尺寸。單列布置和雙列布置各有其特點和適用條件，要結合具體工程實際情況綜合比較確定。圖16-6所示為220kV雙母線帶旁路單列布置的中型布置配電裝置斷面圖。分相中型配電裝置是將母線隔離開關直接布置在各相母線的下方，有的僅一組母線隔離開關採用分相布置，有的所有母線隔離開關均採用分相布置。隔離開關選用單柱式隔離開關，母線引線直接自分相隔離開關支持和棒式絕緣子引至斷路器，這樣避免了普通中型複雜的雙層構架。分相中型可採用軟母線或硬管型母線。圖16-7所示為110kV普通分相中型配電裝置斷面圖。分相中型配電裝置較普通中型配電裝置的佔地面積約減少20%～30%，尤其採用鋁管母線配合單柱式隔離開關的布置方案，布置清晰、美觀，可省去大量構架。在220500kV配電裝置中，分相中型布置被廣泛應用。高型和半高型布置配電裝置的母線和電器分別重疊布置在幾個不同高度的水平面上。凡是將一組母線與另一組母線重疊布置的就稱為高型布置。如果僅將母線與其他電氣設備重疊布置的就稱為半高型布置。高型布置的配電裝置最大優點是節省佔地面積，一般為普通中型布置配電裝置的一半，相應還減少了絕緣子串和導線，布置顯得緊湊。如圖16-8、圖16-9所示。高型和半高型布置的最主要缺點是消耗鋼材多，尤其是高型布置，其鋼材耗量為中型布置的1～2倍。另外，採用高型和半高型布置時，設備的維護、操作和檢修都沒有中型布置時方便。 110～500kV配電裝置若採用空氣絕緣一般都是中型布置，如果為了節省佔地或建於污穢嚴重的地區，一般都採用GIS或全戶內站的型式。

屋內配電裝置通常運用於35kV及以下的電壓等級，但若在繁華城市或污穢嚴重地區，也有用於110kV和220kV電壓等級以上的，如上海世博變壓器是500kV的地下式全屋內配電裝置。屋內配電裝置的結構型式與電氣設備的類型和電氣主接線的形式、出線迴路數多少及有無電抗器等因素有著密切關係，同時還與施工、檢修、運行經驗和生活習慣等因素有關。變電站10kV配電裝置因多採用少油斷路器或真空斷路器，體積較小，又多為屋內型，因此，配電裝置結構形式主要與有無電抗器有關。當出線不帶電抗器時，一般採用單層布置的成套開關櫃，即將各種標準的開關櫃按照電氣接線要求在單層屋內進行配置組合。當出線帶電抗器時，一般採用裝配式的兩層布置，即將較輕的母線和隔離開關布置在最上層，斷路器、電抗器和出線隔離開關布置在最下層。圖16-10所示為二層二通道雙母線帶電抗器的6～10kV屋內配電裝置的斷面圖。由該圖可看出第一層中間部分為操作維護走廊，兩邊分別為布置電抗器和斷路器等笨重設備的小間，出線採用電纜隧道引出，小間下邊有通風道以改善冷卻條件。第二層布置母線和母線隔離開關。兩組匯流母線用牆隔開便於一組母線工作、另一組母線檢修，三相母線垂直布置。第二層有兩個維護通道，為便於巡視和操作，母線隔離開關靠走廊一側設有網狀遮欄。這種配電裝置層數和走廊較少，巡視線路短，斷路器又集中布置在第一層，操作運行維護方便，因此應用較廣。

成套配電裝置是由製造廠按照電氣主接線設計要求將同一電路的開關電器、測量儀錶、保護電器和輔助設備裝在封閉或半封閉櫃中，在工廠組裝好成套供應。成套配電裝置按用途可分為低壓配電屏、高壓開關櫃和SF全封閉組合電器。按照開關是否可以移動，高壓開關櫃又分為固定式和手車式，變電站10kV配電裝置多採用固定式開關櫃，發電廠廠用電多採用手車式開關櫃。 SF全封閉組合電器GIS是根據電氣主接線要求將斷路器、隔離開關、快速或慢速接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、電纜終端等元件依次連接組成一整體，並且全部封閉於接地的金屬外殼中的配電裝置，殼內充以高抗電性能的SF氣體作為良好的絕緣介質和滅弧介質。圖16-11所示為GIS總體結構示意圖。為了便於支撐和檢修，匯流母線布置在下部，斷路器(雙斷口)水平布置在上部(也有採用立式布置以減小佔地面積的)，出線用電纜，整個迴路按照電路順序成Ⅱ形布置，使裝置結構緊湊；兩組匯流母線分別採用三相共體的結構，置於底部的圓筒內，三相母線分別用支持絕緣子固定在殼體上。這種母線結構與分相式母線結構相比，可以縮小安裝場地，但它的電場分佈沒有分相式均勻，且相間電動力大，結構較複雜。其餘元件採用分箱式。盆式絕緣子用於支撐帶電導體和將裝置分隔成不漏氣的隔離室；隔離室具有便於監視、易於發現故障點、限制故障範圍以及檢修或擴建時減少停電範圍的作用；在兩組匯流母線匯合處設有伸縮節，以減少由溫差和安裝誤差引起的附加應力。此外，裝置外殼上還設有檢查孔、窺視孔和防爆盤等設備。

廠用配電裝置一般用高壓、低壓開關櫃組成成套配電配電裝置是發電廠或變電所的重要組成部分，它的設計和選型是否合理，直接影響到整個發電廠、變電所的安全經濟運行。因此，對配電裝置必須滿足以下基本要求：①確保工作人員人身安全；②工作可靠並符合防爆要求；③便於操作、維護和檢修；④盡量節省佔地面積；⑤便於施工、便於擴建。

整個配電裝置的結構及其設備的布置和安裝情況，通常採用平面圖、斷面圖和配置圖來說明，並作為施工圖紙。

所謂平面圖，是按比例繪出的配電裝置電氣問隔、房屋、走廊、出口等處的布置俯視圖。所謂斷面圖，是按比例表示出的配電裝置所取斷面間隔中，各設備相互連接及其具體布置的結構圖。所謂配置圖是根據電氣設備布置的實際情況，把進出線、斷路器、隔離開關、互感器、避雷器等設備合理地分配在各層間隔中，並且用代表圖形表示出導線和電氣設備在各間隔中布置輪廓的示意圖。

配電裝置型式的選擇，應考慮所在地區的地理情況及環境條件，因地制宜，節約用地，並結合運行及檢修要求，通過技術經濟比較確定。一般情況下，在大中型發電廠和變電站中，110kV及以上電壓等級一般多採用戶外配電裝置。35kV及以下電壓等級的配電裝置多採用戶內配電裝置。但110kV裝置有特殊要求(如變電站深入城市中心)或處於嚴重污穢地區(如海邊或化工區)時，經過技術經濟比較，也可以採用戶內配電裝置。