【導(dǎo)讀】電力是以電能作為動力的能源。成為人類歷史18世紀(jì)以來，世界發(fā)生的三次科技革命之一，從此科。之一，是電力發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電力生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。根據(jù)以上兩系統(tǒng)的短路容量，可計(jì)算兩系統(tǒng)的綜合電抗標(biāo)幺值。進(jìn)而進(jìn)行短路電流。進(jìn)行母線截面的選擇。母線和電纜等電氣設(shè)備，按一定順序連接的，用以表示生產(chǎn)，匯集和分配電能的電路。的可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性起決定性的作用。對Ⅲ類負(fù)荷單個(gè)電源供電即可。許的變動范圍之內(nèi)。不僅要求在正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修。停電時(shí)間最短，影響范圍最小。⑶電氣主接線應(yīng)在滿足上述要求的前提下，盡可能經(jīng)濟(jì)。的情況下完成過度的實(shí)施。料，做到及要技術(shù)先進(jìn)又要經(jīng)濟(jì)使用。在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)上級主管部門批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書或委托書是必不可少的。將根據(jù)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及電力負(fù)荷增長率的規(guī)劃，給出所設(shè)計(jì)的變電所的容量，電壓等級，出線回路數(shù)。結(jié)合對主接線的基本要求，設(shè)計(jì)的

　　

【正文】 cm）； W—— 導(dǎo)體的截面系數(shù)（ 3cm ），見《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊 —— 電氣一次部分》表 812 及 813； β —— 振動系數(shù) 相間距離： a=， 沖擊電流： KA? 絕緣子的最大允許跨距 為：maxl m a x 7 . 6 7 . 6 5 0 1 8 6 8 6 0 5 . 9 ( )3 2 . 1 2yimL a W mi ?? ? ? ? ? 取絕緣子跨距 l=。 對 于 三 相 母 線 布 置 在 同 一 平 面 ， 母 線 的 自 振 頻 率 為 ： 32 )( 422 Hzlrf im ???????? ? 式中 。；鋼為；鋁為—材料系數(shù)，銅為—；表—電氣一次部分》—電氣設(shè)計(jì)手冊），其值見《電力工程—母線的慣性半徑（—）；—跨距長度（—）；—母線的自振頻率（—444 128?????cmrcmlHzfim 可見 f 在 35～ 155Hz 范圍內(nèi)，應(yīng)考慮振動系數(shù)，查《供用電工程》表 814 的曲線，對應(yīng) f=,β =。 則相間作用應(yīng)力為： 223 2 3 2 221501 7 . 2 4 8 1 0 1 7 . 2 4 8 1 0 3 2 . 1 2 1 . 3 2 4 8 . 2 ( / )5 0 ( 1 . 4 4 1 2 . 5 1 )p k s kl i N c maW?? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ②母線同相兩條間作用應(yīng)力計(jì)算如下： 當(dāng)每相為兩片時(shí)，片間中心距離為 a=2b（根據(jù)《供用電工程》中描述），則 102 ???????? bh bbbh ba ， ??hb 時(shí)，由矩形導(dǎo)體形狀 系數(shù)曲線得 ?K ， 2 8 3 2 82 1 2 112 . 5 1 0 2 . 5 0 . 2 5 ( 3 2 . 1 2 1 3 ) 1 0 6 5 9 . 1 3 ( )0 . 0 1t w s kf K i p ab ??? ? ? ? ? ? ? ? ?， 增加片間襯墊的數(shù)量可以減少各片間的應(yīng)力，但會使母線散熱條件變壞，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般每隔 30～ 50cm 設(shè)一襯墊，所以襯墊跨距可取 cmLtw 40? ，則短路時(shí)同相導(dǎo)體片間相互作用的應(yīng)力為： 2 2 22 ( / )2 2 twtw fL N c mbh? ?? ? ??? 所以， 224 8 . 2 4 1 3 . 0 6 4 6 1 . 2 6 ( / ) 6 8 6 0 ( / )p k t w N c m N c m? ? ?? ? ? ? ? ?滿足動穩(wěn)定校驗(yàn)要求。 綜上，所選的二片 mmmm 10125 ? 矩形硬鋁導(dǎo)體滿足要求 互感器在主接線中的配置 互感器在主接線中的配置如下所述： 電壓互感器的配置： （ 1）母線。除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護(hù)裝置； 33 （ 2）線路。 35kV 及以上輸電線路，當(dāng)對端有電源時(shí)，為了監(jiān)視線路有無電壓，進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，裝有一臺單相電壓互感器； （ 3）變壓器。變壓器低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同期和繼電保護(hù)的要求，設(shè)有一組電壓互感器。 電流互感器的配置 : （ 1）為了滿足測量和保護(hù)配置的需要，在變壓器、出線、母線分段 及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。對于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)，依具體情況按二相或三相配置； （ 2）保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的死區(qū)來設(shè)置。如有兩組斷路器，應(yīng)盡可能設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中； （ 3）電流互感器通常布置斷路器的出線或變壓器側(cè)，即盡可能不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器。 。 34 六 高壓配電系統(tǒng)及配電裝置設(shè)計(jì) 高壓配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn) 真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，遵循上級頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修、施工方面的要求，合理制定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重地采用新布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計(jì)不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。 變電所的配電裝置型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運(yùn)行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較予以確定。在確定配電裝置型式時(shí)必須滿足以下四點(diǎn)要求： （ 1）節(jié)約用地；（ 2）運(yùn)行安全和操作巡視方便；（ 3）便于檢修 和安裝；（ 4）節(jié)約材料，降低造價(jià)。 配電裝置的要求 配電裝置是根據(jù)電氣主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護(hù)和測量裝置，母線和必要的輔助設(shè)備組建而成的總體裝置，是發(fā)電廠和變電站的重要組成部分，其作用是在正常情況運(yùn)行下，用來接受和分配電能，而在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，迅速切斷故障部分，維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。為此，配電裝置應(yīng)滿足下述基本要求。 保證運(yùn)行可靠 配電裝置中引起事故的主要原因是，絕緣子因污穢而閃絡(luò)，隔離開關(guān)因誤操作而發(fā)生相間短路，斷路器因開斷能力不足而發(fā)生爆炸等。因此，要按照系統(tǒng)和自然條件以及有關(guān)規(guī)程要求 合理選擇電氣設(shè)備，使選用電氣設(shè)備具有正確的技術(shù)參數(shù)，保證具有足夠的安全凈距；還應(yīng)采取防火、防爆、蓄油和排油措施，考慮設(shè)備防水、防風(fēng)、抗震、耐污等性能。 便于操作、巡視和檢修 配電裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)使操作集中，盡可能避免運(yùn)行人員在操作一個(gè)回路時(shí)需要走幾層樓或幾條走廊。配電裝置的結(jié)構(gòu)和布置應(yīng)力求整齊、清晰，便于操作巡視和檢修；還應(yīng)裝設(shè)防誤操作的閉鎖裝置及連鎖裝置，以防帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān)、帶電拉接地線、誤拉合斷路器、誤入屋內(nèi)有電間隔。 保證工作人員安全 為了保證工作安全，對配電裝置應(yīng)采取一系列措施，例如用隔墻把 相鄰電路的設(shè)備隔開，以保證電氣設(shè)備檢修時(shí)安全；設(shè)置遮攔；留出安全距離，以防觸及帶電部分；設(shè)置適當(dāng)?shù)陌踩隹?；設(shè)備外殼和底座都采用保護(hù)接地等；在建筑結(jié)構(gòu)等方面還應(yīng)考慮防火等安全措施。 35 力求提高經(jīng)濟(jì)性 在滿足上述要求的前提下，電氣設(shè)備的布置應(yīng)緊湊，節(jié)省占地面積，節(jié)約鋼材、水泥和有色金屬等原材料，并降低造價(jià)。 具有擴(kuò)建可能 要根據(jù)發(fā)電廠和變電站的具體情況，分析是否有發(fā)展和擴(kuò)建的可能。如有，在配電裝置結(jié)構(gòu)和占地面積等方面要留有余地。 配電裝置的分類 配電裝置按電氣設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)配電裝著 和屋外配電裝置；按其組裝方式，又可分為裝配式和成套式。在現(xiàn)場將電氣組裝而成的稱為裝配配電裝置；在制造廠按要求預(yù)先將開關(guān)電氣、互感器等組成各種電路成套后運(yùn)至現(xiàn)場安裝使用的稱為成套配電裝置。 （ 1）屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)： ① 由于允許安裝凈距小和可以分層布置而使占地面積較?。虎诰S修、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，可減小維護(hù)工作量，不受氣候影響；③外界污穢空氣對電氣設(shè)備影響較小，可以減少維護(hù)工作量；④房屋建筑投資較大，建設(shè)周期長，但可采用價(jià)格較低的戶內(nèi)型設(shè)備。 （ 2）屋外配電裝置的特點(diǎn)：①土建工作量和費(fèi)用較小，建設(shè)周期短；②與 屋內(nèi)配電裝置相比，擴(kuò)建比較方便；③相鄰設(shè)備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；④與屋內(nèi)配電裝置相比，占地面積大；⑤受外界環(huán)境影響，設(shè)備運(yùn)行條件較差，須加強(qiáng)絕緣；⑥不良?xì)夂驅(qū)υO(shè)備維修和操作有影響。 （ 3）成套配電設(shè)備的特點(diǎn)：①電氣設(shè)備布置在封閉或半封閉的金屬（外殼或金屬框架）中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；②所有電氣設(shè)備已在工廠組裝成一體，如 SF6 全封閉組合電器、開關(guān)柜等，大大減少現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮短建設(shè)周期，也便于擴(kuò)建和搬遷；③運(yùn)行可靠性高，維護(hù)方便；④耗用鋼材較多，造價(jià)較高。 配電 裝置的應(yīng)用 在發(fā)電廠和變電所中， 35kV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，其中 3～ 10kV的大多采用成套配電裝置； 110kV 及以上的配電裝置大多采用屋外配電裝置；對 110～220kV配電裝置有特殊要求時(shí)，如建于城市中心或處于嚴(yán)重污穢地區(qū)時(shí)，也可以采用屋內(nèi)配電裝置。 成套配電裝置一般布置在屋內(nèi)，目前我國生產(chǎn)的 3～ 35kV的各種成套配電裝置，在發(fā)電廠和變電所中已被廣泛采用， 110～ 500kV的 SF6 全封閉組合電器也得到應(yīng)用。 配電裝置的設(shè)計(jì)要求及步驟 高壓配電裝置的設(shè)計(jì)要求 ⑴滿足安全凈距的要求： 屋外配電裝置的安全凈距亦不應(yīng)小于規(guī)定數(shù)值，并按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)。屋外電氣 36 設(shè)備外絕緣體最低部位距地小于 時(shí)，應(yīng)裝設(shè)固定遮攔。屋外配電裝置使用軟導(dǎo)線時(shí)，帶電部分至接地部分和不同相的帶電部分之間的最小電氣距離，應(yīng)根據(jù)外過電壓和風(fēng)偏，內(nèi)過電壓和風(fēng)偏，最大工作電壓、短路搖擺和風(fēng)偏三種條件進(jìn)行校驗(yàn)，并采用其中最大數(shù)值。屋外配電裝置帶電部分的上面或下面，不應(yīng)有照明、通信和信號線路架空跨越或穿過。 屋內(nèi)配電裝置的安全凈距不應(yīng)小于規(guī)定數(shù)值，并按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)。屋內(nèi)電氣設(shè)備外絕緣體最低部位距地小于 時(shí)，應(yīng)裝設(shè)固 定遮攔。屋內(nèi)配電裝置帶電部分的上面不應(yīng)有明敷的照明或動力線路跨越。 配電裝置中相鄰帶電部分的額定電壓不同時(shí)，應(yīng)按較高的額定電壓確定其安全凈距。 ⑵施工、運(yùn)行和檢修的要求： ①施工要求。配電裝置的結(jié)構(gòu)在滿足安全運(yùn)行的前提下應(yīng)盡量予以簡化，并考慮構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)化和工廠化，減少架構(gòu)的類型，以達(dá)到節(jié)約材料、縮短工期的目的；設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮安裝檢修時(shí)設(shè)備搬運(yùn)及起吊的便利；還應(yīng)考慮土建施工誤差，保證電氣安全凈距的要求，一般不宜選用規(guī)程規(guī)定的最小值，而應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑６龋?5cm 左右），這在屋內(nèi)配電裝置的設(shè)計(jì)中更要引起重視。 ②運(yùn) 行要求。各級電壓配電裝置之間，以及他們和各種建（構(gòu)）筑物之間的距離和相對位置，應(yīng)按最終規(guī)模統(tǒng)籌規(guī)劃，充分考慮運(yùn)行的安全和便利。 ③檢修要求。應(yīng)考慮到檢修方便要求。電壓為 110KV 及以上的屋外配電裝置，應(yīng)視其在系統(tǒng)中的地位、接線方式、配電裝置型式以及該地區(qū)的檢修經(jīng)驗(yàn)等情況，考慮帶電作業(yè)的要求。為保證檢修人員在檢修電氣設(shè)備及母線時(shí)的安全，屋內(nèi)配電裝置間隔內(nèi)硬導(dǎo)體及接地線上，應(yīng)留有接觸面和連接端子，以便于安裝攜帶式接地線。 ⑶噪聲的允許標(biāo)準(zhǔn)及限制措施： 配電裝置中的主要噪聲源是主變壓器、電抗器及電暈放電。我國規(guī) 定有人值班的生產(chǎn)建筑最高允許連續(xù)噪聲級的最大值為 90dB（ A），控制室為 65dB（ A）。我國《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：受噪聲影響人的居住或工作建筑物外 1m處的噪聲級，白天不大于 65dB（ A），晚上不大于 55dB（ A）。因此，配電裝置布置要盡量遠(yuǎn)離職工宿舍或居民區(qū)，保持足夠的間距，以滿足職工宿舍或居民區(qū)對噪聲的要求。 ⑷靜電感應(yīng)的場強(qiáng)水平和限制措施： 在高壓輸電線路或配電裝置的母線下和電氣設(shè)備附近有對地絕緣的導(dǎo)電物體時(shí)，由于電容耦合感應(yīng)而產(chǎn)生電壓。當(dāng)上述被感應(yīng)物體接地時(shí)，就產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種感應(yīng)通稱為靜 電感應(yīng)。鑒于感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流與空間場強(qiáng)的密切關(guān)系，故實(shí)用中常以空間場強(qiáng)來衡量某處的靜電感應(yīng)水平。所謂空間場強(qiáng)，是指離地面 。 對于 220KV 變電所，測得其空間場強(qiáng)一般不超過 5kV/m 以內(nèi)，因此認(rèn)為靜電感應(yīng)問題并不突出。 關(guān)于靜電感應(yīng)的限制措施，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：①盡量不要在電氣設(shè)備上方設(shè)置軟導(dǎo)線；②對平行跨導(dǎo)體的相序排列要避免同相布置，盡量減少同相母線交叉與同相轉(zhuǎn)角布置，以免場強(qiáng)直接疊加；③當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可適當(dāng)提高電器及引線安裝高度；④控制箱 37 等操作設(shè)備盡量布置在場強(qiáng)較低區(qū)，必要時(shí)可增 設(shè)屏蔽線或設(shè)備屏蔽環(huán)等。 配電裝置設(shè)計(jì)的基本步驟 ⑴選擇配電裝置的型式。選擇時(shí)應(yīng)考慮配電裝置的電壓等級、電氣設(shè)備的型式、出線多少和方式、有無電抗器、地形、環(huán)境條件等因素。 ⑵配電裝置的型式確定后，接著擬定配電裝置的配置圖。 ⑶按照所選電氣設(shè)備的外形尺寸、運(yùn)輸方法、檢修及巡視的安全和方便等要求，遵照配電裝置設(shè)計(jì)有關(guān)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，并參考各種配電裝置的典型設(shè)計(jì)和手冊，設(shè)計(jì)繪制配電裝置平面圖和斷面圖。 屋內(nèi)配電裝置的布置原則 總體布置 ⑴盡量將電源布置在每段母線的中部，使母線截面通過較小的電流，但 有時(shí)為了連接的方便，根據(jù)主廠房或變電所的布置而將變壓器間隔設(shè)在每段母線的端部。 ⑵同一回路的電器和導(dǎo)體應(yīng)布置在一個(gè)間隔內(nèi)，以保證檢修和限制故障范圍。 ⑶較重的設(shè)備（如電抗器）布置在下層，以減輕樓板的荷重并便于安裝。 ⑷充分利用間隔的位置。 ⑸設(shè)備對應(yīng)布置，便于操作。 ⑹有利于擴(kuò)建。 間隔內(nèi)設(shè)備的布置尺寸除滿足最小安全凈距外，還應(yīng)考慮設(shè)備的安裝和檢修條件，進(jìn)而確定間隔的寬度和高度。設(shè)計(jì)時(shí)，布置尺寸可參考一些典型方案進(jìn)行。 屋內(nèi)配電裝置的設(shè)備布置 ⑴母線及隔離開關(guān) 母線通常裝在配電裝置的上部，一般呈水平布置 、垂直布置和直角三角形布置。水平布置不如垂直布置便于觀察，但建筑部分簡單，可降低建筑物的高度，安裝比較容易，因此在中、小容量變電所的配電裝置中采用較多。垂直布置時(shí)，相間距離可以取得較大，無需增加間隔深度；支柱絕緣子裝在水平間隔板上，絕緣子間的距離可取較小值。因此，垂直布置的母線結(jié)構(gòu)可獲得較高的機(jī)械強(qiáng)度；但垂直布置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并增加建筑高度。垂直布置可