【正文】 屋外配電裝置的構(gòu)架，可用型鋼或鋼筋混凝土制成。管形母線一般安裝在柱式絕緣子上，母線不會搖擺，相間距離可縮小，與剪刀式隔離開關(guān)配合可以節(jié)省占地面積；管形母線直徑大，表面光滑，可以提高電暈起始電壓。硬母線常用的有矩形、管形和組合管形。用懸式絕緣子懸掛在母線構(gòu)架上。 屋外高壓配電裝置的組成： (1) 母線及構(gòu)架 屋外配電裝置的母線有軟母線和硬母線兩種。必須充分利用地形條件和自然環(huán)境，結(jié)合電站形式、樞 紐布置的特點(diǎn)，使電氣設(shè)備布置合理，并盡量減少土建工程量。 主變壓器一般露天布置，盡量靠近主廠房，最好與主廠房的安裝場同一高度，以使檢修時可以通過敷設(shè)的鐵軌推進(jìn)安裝場，利用主廠房吊車起吊檢修。 屋外配電裝置的結(jié)構(gòu)型式與主接線、電壓等級、容量、重要性有關(guān)，也與母線、華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 41 斷路器和隔離開關(guān)的類型密切相關(guān)。鋼耗量 220kV時較普通中型約大 5%， 110kV 時則比普通中型節(jié)約。 如果僅將母線與斷路器，電流互感器等重疊布置，則稱為半高型配電裝置。凡是將一組母線與另一組母線重疊布置的，稱為高型配電裝置。中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度的基礎(chǔ)上，使帶電部分對地保持必要高度，以便工作人員能在地面上安全活動；中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在水平面。成套配電裝置（包括SF6 全封閉組合電器）目前也大多放于屋內(nèi)。二層式將線路出線電抗器、斷路器等較重電氣設(shè)備布置在底 層，而母線及母線隔離開關(guān)等設(shè)備布置在上層，占地面積較小，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價較高。 屋內(nèi)配電裝置按其布置形式的不同，可分為單層、二層和三層。 屋內(nèi)配電裝置的結(jié)構(gòu)除與電氣主接線形式、電壓等級、母線容量、斷路器型式、出線回路數(shù)、出線方式、有無電抗器等有密切關(guān)系外，還與施工、檢修條件、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣有關(guān)。在嚴(yán)重污濁地區(qū)， 110kV 甚至華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 40 個別 220kV也有采用屋內(nèi)配電裝 置的。在這一距離下，無論在正常最高工作電壓或內(nèi)、外過電壓時，都不致使空氣間隙擊穿。屋內(nèi)、外配電裝置中各有關(guān)部分之間的安全凈距可以分為 A、 B、 C、 D、E 五類。當(dāng)在污穢地區(qū)或市區(qū)建 110kV屋內(nèi)和屋外配電裝置的造價相近時，宜采用屋內(nèi)式，在上述地區(qū)若技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時， 220kV 配電裝置也可以采用屋內(nèi)型。 配電裝置型式的選擇，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)行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 配電裝置應(yīng)滿足以下基本要求： （ 1）節(jié)約用地。 屋外配電裝置的特點(diǎn)是： (1) 安全凈距大，占地面積大，但便于帶電作業(yè)； (2)維護(hù)、巡視和操作在室外進(jìn)行，受外界氣象條件影響； (3) 設(shè)備受氣象及 外界有害氣華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 39 體影響較大，運(yùn)行條件較差，須加強(qiáng)絕緣，設(shè)備價格較高； (4) 土建工程量和費(fèi)用較少，建設(shè)周期短，擴(kuò)建方便。 屋內(nèi)配電裝置的特點(diǎn)是： (1) 安全凈距小可分層布置，占地面積較??； (2) 維修、操作、巡視在室內(nèi)進(jìn)行，不受外界氣象條件影響，比較方便； (3) 設(shè)備受氣象及外界有害氣體影響較小，可減少維護(hù)工作量； (4)建筑投資大。在工廠預(yù)先把各種電器安裝在柜（屏）中，成套運(yùn)至安 裝地點(diǎn)，則稱為成套配電裝置。 7 配電裝置規(guī)劃 配電裝置概 述 配電裝置分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置。 廠用電接線形式 廠用電的接線有以下兩個主要接線要求： （ 1） 高、低壓廠用母線通常采用單母線形式，并多以成套配電裝置接收和分配電能。 2）暗備用。正常運(yùn)行時，它不承擔(dān)任何負(fù)荷或只承擔(dān)公用負(fù)荷，當(dāng)某廠用工作母線段失去電源時，借助于備用電源自動投入裝置將相應(yīng)的備用分支斷路器投入，迅速恢復(fù)對該廠用工作母線段供電。 （ 3）備用電源的設(shè)置方式 1）明備用。低壓廠用備用變壓器應(yīng)避免與需要由 它充當(dāng)備用電壓的低壓廠用工作變壓器接在同一段高壓母線上。最常用的引接方式如下：從發(fā)動機(jī)母線引接，但避高壓廠用工作電源接在同一母線段；從具有兩個及以上電源的最低一級電源母線引接；從聯(lián)絡(luò)變壓器的電壓繞組引接；從廠外低壓電網(wǎng)引接。 備用電源的引接應(yīng)保證其獨(dú)立性，避免與工作電源由同一電源處引接，并具有足夠的 供電容量，引接點(diǎn)應(yīng)有兩個及以上電源（包括本廠及系統(tǒng)電源）。啟動電源是指電廠首次啟動或工作電源完全消失的情況下，為保證機(jī)組快速啟動，向必須的輔助設(shè)備供電的電源。 （ 2） 廠用備用電源和啟動電源的引接 發(fā)電廠一般均應(yīng)設(shè)置備用電源。 2） 低壓廠用工作電源的引接。高壓廠 用工作電源應(yīng)從發(fā)動機(jī)回路引接，并盡量滿足爐、機(jī)、電的對應(yīng)性要求。 （ 1） 廠用工作電源的引接 廠用工作電源是保證發(fā)電廠正常運(yùn)行最基本的電源。 廠用電源 廠用電源包括工作電源和備用電源，兩者又各分為高、低壓兩部分。要方便過度，盡少改變接線和更換設(shè)備。各臺機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立，尤其是 200MW 及以上大型機(jī)組，應(yīng)做到這一點(diǎn)，以保證在一臺機(jī)組故障停運(yùn)或其輔機(jī)發(fā)生電氣故障時，不影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行。 廠用負(fù)荷的特性 廠用電接線應(yīng)保證廠用電的連續(xù)供應(yīng)，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，除滿足正常運(yùn)行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)等一般要求外，尚應(yīng)滿足如下要求 ： （ 1） 接線方式和電源容量，應(yīng)充分考慮 廠用設(shè)備在正常、事故、檢修、啟動、停運(yùn)等方式下的供電要求，并盡可能地使切換操作簡便，使啟動 (備用 )電源能迅速投入。 （ 5）交流不間斷供電負(fù)荷。 （ 4）事故保安負(fù)荷。 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 36 （ 3） ??? 類負(fù)荷。 （ 2） ?? 類負(fù)荷。 （ 1） ? 類負(fù)荷。 其中，電流 表串接于電流互感器的二次側(cè)；電壓、頻率表并接于電壓互感器的二次側(cè)小母線；有功和無功功率表及有功和無功電能表，電流線圈串接于電流互感器的二次側(cè)；電壓線圈并接于電壓互感器的二次側(cè)小母線；定子絕緣監(jiān)測電壓表于電壓互感器二次側(cè)開口三角形。其中， 110～ 500kV母線應(yīng)測量母線的三個線電壓，可用 1只電壓表和切換開關(guān)進(jìn)行選測。 （ 2）所有雙側(cè)電源線路、系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線路，應(yīng)裝設(shè)有雙向刻度的功率表和具有逆止裝置的單向電能表。 （ 2）三繞組（自耦）變壓器，高、中、低壓側(cè)分別裝設(shè)電流表、有功和無功功率表、有功和無功電能表各 1 只，對自耦變壓器增設(shè) 公共繞組電流表 1 只。勵磁系統(tǒng)的其他測量儀表配置，隨所采用的勵磁方式不同而有差別。 電流表用來監(jiān)視發(fā)電機(jī)三相負(fù)荷的平衡情況，防止出現(xiàn)危險的不正常工作狀態(tài)；定子電壓表用來監(jiān)視發(fā)電機(jī)已被勵磁、但尚未并入系統(tǒng)時啟動過程中的電壓；定子絕緣電壓表用來檢查發(fā)電機(jī)未并入系統(tǒng)時定子繞組絕緣情況；有功和無功功率表，用來監(jiān)視并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)之間有功和無功功率的分配，有功功率表也監(jiān)視原動機(jī)的負(fù)荷；有功和無功電能表，用 來積算發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功和無功電能。由于各個電路的性質(zhì)和特點(diǎn)不同，需要進(jìn)行監(jiān)測的內(nèi)容及所需配置的儀表種類和數(shù)量也不同，其配置應(yīng)符合 DL/T52372021《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。 測量儀表的規(guī)劃設(shè)計 為了正確反映電力裝置的電氣運(yùn)行參數(shù)和絕緣狀況，滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和電力商業(yè)化運(yùn)行的需要，在發(fā)電廠的電路中應(yīng)裝設(shè)電氣測量儀表。 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 34 （ 3） 光纖保護(hù) 在縱聯(lián)保護(hù)中使用光纖通道構(gòu)成的保護(hù)稱為光纖保護(hù)。高頻保護(hù)是 220kV 及以上電壓等級復(fù)雜電網(wǎng)的主保護(hù)方式。 （ 2） 高頻保護(hù) 導(dǎo)引線縱聯(lián)差動保護(hù)的工作原理是反應(yīng)比較被保護(hù)線路兩端的電氣量，而不反應(yīng)保護(hù)區(qū)外部的短路故障。 （ 1） 導(dǎo)引線縱聯(lián)差動保護(hù) 利用敷設(shè)在輸電線路兩端變電所之間的二次電纜傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通信方式稱為導(dǎo)引線通信，以導(dǎo)引線為通道的縱聯(lián)保護(hù)稱為導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)。 （ 2） 斷路器失靈保護(hù) 在發(fā)電廠或變電所中，當(dāng)輸電線路、變壓器回路或 母線發(fā)生短路故障時，保護(hù)裝置動作于跳閘切除故障，此時可能由于操作機(jī)構(gòu)失靈等原因使斷路器拒絕跳閘，即發(fā)生了斷路器失靈故障。發(fā)電廠或大容量變電所 6～ 10kV母線宜采用不完全差動電流保護(hù)。 （ 1） 母線電流差動保護(hù) 母線電流差動保護(hù)包括母線完全電流差動保護(hù)和不完全電流差動母線保護(hù)。 （ 4） 過負(fù)荷保護(hù) 對于 及以上電力變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或到單臺運(yùn)行，并作為其他負(fù)荷的備用電源時，因根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。 復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護(hù)不符合靈敏性要求的降壓變壓器。如果變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)對單相接地短路靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動保護(hù)。對于 ，應(yīng)裝設(shè)差動保護(hù)。 及以上的油浸式 變壓器和 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 （ 1） 瓦斯保護(hù) 對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。根據(jù)發(fā)電機(jī)容量和勵磁方式的不同，失磁保護(hù)的方式 有如下兩種： 1）對于容量在 100MW 以下的帶直流勵磁機(jī)的水輪發(fā)電機(jī)和不允許失磁運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)，一般是利用轉(zhuǎn)子回路勵磁開關(guān)的輔助觸點(diǎn)連鎖跳開發(fā)電機(jī)的斷路器。 （ 6） 失磁保護(hù) 發(fā)電機(jī)失磁是指發(fā)電機(jī)的勵磁電流突然全部消失或部分消失。 （ 5） 定子繞組過負(fù)荷保護(hù) 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 32 對定子繞組采用非直接冷卻的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)定時限過負(fù)荷保護(hù)，保護(hù)裝置接于一相電流。 （ 4） 定子繞組單相接地保護(hù) 定子繞組單相接地時，流過接地點(diǎn)的電容電流，不僅會 燒毀繞組而且還要燒壞鐵芯并增加繞組絕緣的損壞程度，甚至還會引起匝間短路和相間短路。相間短路后備保護(hù)配置原則如下： 1） 50MW 及以上的發(fā)電機(jī)，宜裝設(shè)負(fù)序電流保護(hù)和單元件低電壓啟動過電流保護(hù)，當(dāng)上述保護(hù)不能滿足靈敏性要求時，可采用低阻抗保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組為雙星形接線且中性點(diǎn)側(cè) 無 6 個引出端子時，匝間短路保護(hù)采用縱向零序電壓匝間短路保護(hù) （ 3)過電流保護(hù) 當(dāng)外部故障引起過電流，為了可靠地切除故障，在發(fā)電機(jī)上應(yīng)裝設(shè)防御外部短路的相間短路保護(hù)。 當(dāng)發(fā)電機(jī)定子繞組為雙星形接線且中性點(diǎn)側(cè)有 6個引出端子時，匝間短路保護(hù)一般采用單元件式的橫差保護(hù)。 （ 2）匝間短路保護(hù) 在大容量的發(fā)電機(jī)中，每相繞組有兩個并聯(lián)支路，每個支路的匝間或支路之間的短路，稱為匝間短路。根據(jù)發(fā)電機(jī)容量的不同，縱聯(lián)差動保護(hù)構(gòu)成有以下幾種方式： 1） 由帶飽和電流互感器的 BCH2 型繼電器構(gòu)成，這種保護(hù)能很好地躲過不平衡電流的影響，因此 6MW 及以上的發(fā)電機(jī)采用這種構(gòu)成方式。測量比較元件測量通過被保護(hù)的電氣元件的物理參量，并與給定的值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，給出一組邏輯信號，從而判斷保護(hù)裝置是否應(yīng)該啟動；邏輯判斷元件根據(jù)測量比較元件輸出邏輯信號的性質(zhì)、先后順序、持續(xù)時間等，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系判定故障的類型和范圍 ，最后確定是否應(yīng)該使該斷路器跳閘、發(fā)出信號或不動作，并將對應(yīng)的指令傳給執(zhí)行輸出部分；執(zhí)行輸出元件根據(jù)邏輯判斷部分傳出的指令，發(fā)出跳閘斷路器的跳閘脈沖及相應(yīng)的動作信息，發(fā)出警報或不動作。 繼電保護(hù)的基本原理是利用被保護(hù)線路或者設(shè)備故障前后某些突變的物理量為信息量，當(dāng)突變量達(dá)到一定值時，啟動邏輯控制環(huán)節(jié)，發(fā)出相應(yīng)的跳閘脈沖或信號。反應(yīng)被保護(hù)元件上的故障，并能在較短時間內(nèi)將故障切除的保護(hù)稱為主保護(hù)；后備保護(hù)就是在主保護(hù)不能動作時，動作將故障切除。動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求，即可靠性、選擇性、速動性和靈敏性。 （ 3）與電力系統(tǒng)中其他自動裝置配合，在條件允許時，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復(fù)供電 ，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。 繼電保護(hù)的任務(wù)和作用如下： 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 30 （ 1）當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障元件迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。所選消弧線圈型號如下表所示： 表 416 消弧線圈的選擇結(jié)果 型號 系統(tǒng)電壓(kV) 消弧線圈電壓 (kV) 額定容量 (kVA) 數(shù)值 (kA) XDJI26/18 3/ 3/ 91 ～ 25 5. 電氣二次部分的初步規(guī)劃設(shè)計 繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計 繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)中重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全和可靠運(yùn)行 的重要技術(shù)措施之一。當(dāng)發(fā)電機(jī)單相接地電流超過允許值時可采用非直接接地方式，當(dāng)電容電流的不超過允許值時，可采用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)直接接地方式。 高壓熔斷器的選擇如下表所示： 表 415 高壓熔斷器選擇結(jié)果 型號 額定 電壓 (kV) 額定 電流 (A) 最大開斷容量(MVA) 最大開斷電流(kA) RN4 20 4500 R─熔斷器 N─戶內(nèi) W─戶外 華北水利水電畢業(yè)設(shè)計 29 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地設(shè)備選擇 發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)采用非直接接地方式 ,包括不接地、經(jīng)消弧線圈接地和靜高電阻接地。 額定