110kv降压变电站设计

'摘要本次的毕业设计是110kV工业区降压变电站的设计，该变电站位于新城区，是工业集聚区负荷中心的新建变电所，整个设计分为两部分，电气一次部分和二次部分。电气一次部分的主要内容有：变电所总体分析、负荷分析计算与变压器选择、电气主接线设计、短路电流计算及电气设备选择、配电装置及电气总平面布置设计和防雷保护设计。电气二次设计主要内容有：三个电压等级线路保护整定计算、变压器和电容器保护整定计算。在这次设计中，我通过总体分析与负荷分析对主变进行选择，在满足可靠性、经济性和灵活性的条件下进行主接线的选择，通过短路电流的计算对主要电气设备进行选择和校验，根据变电所设计规范选择配电装置、电气总平面和防雷设计，然后进行了各电压级线路保护整定计算及变压器、电容器保护正定计算，最后用AutoCAD绘制了一次接线图和二次保护图。关键词：变电站，变压器，电气主接线，设备选择，继电保护AbstractThegraduationprojectistodesignindustrialzonebuck110kVsubstation,thesubstationislocatedinthenewcity,andisthecenterofindustrialagglomerationarealoadthenewsubstation,thewholedesignisdividedintotwoparts,thefirstpartandthesecondpartoftheelectrical.Aportionoftheelectricalmaincontentare:overallanalysissubstation,transformerloadcalculationandanalysistoselectthemainelectricalwiringdesign,short-circuitcurrentcalculationandelectricalequipmentselection,electricaldistributionequipmentandgenerallayoutdesignandlightningprotectiondesign.Secondaryelectricaldesignofthemaincontentsare:threevoltagelevelslineprotectionsettingcalculations,transformerandcapacitorprotectionsettingcalculations.Inthisdesign,Ipassedtheoverallanalysisofthemaintransformerandloadanalysistochoose,tomeetthereliability,economyandflexibilityinthechoiceofmainwiringconditions,bycalculatingtheshort-circuitcurrentselectionofmajorelectricalequipmentandparity,accordingtothedesignspecificationschoosesubstationdistributionequipment,electricalgeneralplanandminedesign,thenthevoltagelevelofeachlineprotectionsettingcalculationandtransformers,capacitors,protectivedefinitecalculations,andfinallydrawingawiringdiagramandsecondary. protectionmapwithAutoCAD.KeyWords:substations,transformers,electricalmainconnectionequipmentselection，equipmentselection,relayprotection. 第1章：绪论1.1设计的目的和意义1.1.1变电站基础知识本次的设计是110kV工业区变电站设计，变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点，它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。根据变电站在电力系统中的地位、作用与供电范围，可以将其分为以下几类：（1）枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统中多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域系统。这类变电所的电压一般为330kV以上。枢纽变电所在系统中的地位非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。（2）中间变电站：中间变电站的电压等级多为220-330kV，高压侧与枢纽变电站连接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用，或使高压长距离输电线路分段。它一般汇集2-3个电源，其中压侧一般是110-220kV，供给所在地区的用电并接入一些中小型电厂。这样的变电所主要起中间环节作用，当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。（3）地区变电站：地区变电站的主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所，电压等级一般为110-220kV。全所停电只影响本地区或城市的用电。（4）终端变电站：终端变电站位于输电线路的末端，接近负荷点，高压侧多为110kV或者更低，经过变压器降压为6-10kV电压后直接向用户供电，其全所停电的影响只是所供电的用户，影响面积小。（5）开关站：开关站是指在超高压远距离输电线路的中间，用断路器将线路分段和增加分支线路的工程设施。1.1.2变电站设计目的和意义变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着交换和分配电能的作用，生活离不开用电，所以说变电站与人们的日常生活息息相关，而一个好的设计方案不仅会让变电站运行稳定有序，还会节约许多成本。所以变电站设计意义重大。本次的毕业设计有许多目的：首先，毕业设计是对所学知识的回顾，通过这次设计，我们可以很好地复习发电厂电气主系统、电力系统继电保护、电力系统分析、高电压技术等课程，可以更好地把所学知识与具体设计实践结合起来，更好的掌握所学知识。它会加深我们对变电站的认识，让我们对变电站的各个工作部分有了一定的了解，为我们以后的工作打下了一定的基础。最后，它会培养了我们独立思考和动手能力，我们会在整个设计过程中独立分析问题，计算绘图，总结经验。最后要达到的要求就是能够熟悉变电站设计的各个流程，能够顺利地完成变电站设计。. 1.2国内外变电站发展概况1.2.1我国变电站的发展趋势对于变电站设计，我国呈现以下几种趋势：⑴变电站接线方案趋于简单，随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。⑵大量采用新的电气一次设备，近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。⑶变电站综合自动化技术新动向，奇艺是全分散式变电站自动化系统，其二是引入先进的网络技术。1.2.1国外变电站发展概述国外从70年代末、80年代初就开始进行保护和控制综合自动化系统的新技术开发研究工作。其主要特点为:系统一般采用分层分布式,系统由站控级和元件/间隔级组成,大部分系统在站控级和元件/间隔级的通信采用星形光纤连接,继电保护装置下放到就地,主控制室与各级电压配电装置之间仅有光缆联系,没有强电控制电缆进入主控制室,这样节约了大量控制电缆,大大减少对主控制室内计算机系统及其他电子元件器的干扰,提高了运行水平和安全可靠性。1.3本次设计主要问题和采用的方法1.3.1本次设计的主要问题本次的毕业设计拟解决的主要问题和任务有以下几点：. ⑴如何进行主变的选择。⑵如何进行电气主接线的选择。⑶如何进行短路计算。⑷如何进行设备选择。⑸如何进行配电装置以及电气总平面的布置。⑹防雷保护的设计。⑺继电保护整定计算。⑻AutoCAD图的绘制。1.3.2本次设计的主要方法针对以上的八个主要问题，对于本次设计，我会严格按照设计任务书上的要求按部就班的完成。首先对电力系统进行总体和负荷分析，根据分析结果，在满足最大负荷要求的前提下进行主变的选择；在满足主接线基本要求以及经济性、可靠性、灵活性的前提下分别对三个电压等级侧主接线进行设计；应用电力系统分析的有关知识对电力系统结构简图进行分析变换，进行短路电流计算；通过对短路电流的计算结果和电气设备校验条件，对主要电气设备进行选择和校验；最后，根据国家有关变电所设计规范，对配电装置、电气总平面和防雷装置进行设计；然后根据所学的电力系统继电保护有关知识进行各电压级线路保护整定计算及变压器、电容器保护正定计算；最后用AutoCAD绘制一次接线图和二次保护图。总之，整个毕业设计过程就是我对变电站设计的认识的提高的过程。. 第2章.总体和负荷分析2.1变电站的总体分析：本次设计的变电站位于新城区，是工业集聚区负荷中心的新建变电所，除供给城区10kV配电网保证城市市政居民等用电外，还向周围数座35kV变电站供电。为了使变电站的一次设计能够更好地接入电力系统，使电力系统安全可靠地运行，下面对变电站作初步分析：⑴变电站类型：110kV工业区降压变电站⑵电压等级：110/35/10kV⑶线路回数：110kV：近期2回，远景发展2回；35kV：近期3回，远景发展1回；10kV：近期8回，远景发展4回。⑷地理条件：所址地区海拔300m，地势平坦，属轻震区，土壤性质为黄黏土，地耐力2.5kg/平方厘米。土壤热阻系数120Ω˙m,土壤热阻系数βt=120℃˙CM/W,土温20℃，年最高气温＋40℃，最大风速30m/s，主导风向西北，覆冰厚度15mm。微风风速3.5m/s.属于我国Ⅷ类标准气象区。⑸负荷情况：主要是一、二级负荷，市内负荷主要为市区生活用电、铸造厂等工业用电，另外还向35kV变电站供电。⑹系统情况：根据任务书中电力简图我们可以看到，本变电站位于两个电源中间，有两个发电厂提供电能，进而经过该变电站降压后用于工农业以及变电站用电，因此需要一定的可靠性。⑺电力系统结构简图：图2.1电力系统结构简图. 2.2负荷分析2.2.1负荷的分类和重要性一级负荷：必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级符合不间断供电；二级负荷：一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电；三级负荷：对三级负荷一般只需要一个电源供电。2.2.2负荷计算的目的负荷计算是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线电缆在运行过程中过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷的重要性。2.2.3负荷情况负荷的资料如下表2.1所示：表2.1变电站负荷资料表电压等级负荷名称最大负荷MW穿越功率MW负荷组成（％）自然功率年最大使用时间(h)线长km备注近期远景近期远景110kV城工线1520一级二级三级火工线1015备用18备用21035kV郭连变5810300.910张村变3510300.98铁金变51010300.95备用40.9. 补偿后值10kV工12．0320400.855003工22.02．420400.855002工322.520400.850004工423．020400.850004工51.5220400.850003．5铸造厂22．420400.855003.5郊区线11.50200.620004.0备用120.75备用220.8备用20.8备用备用2.2.4最大综合负荷分析计算：最大综合计算负荷计算式：（2.1）式中：——各出线的远景最大负荷；n——出线回路数——各出线的自然功率因数；——同时系数,其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在0.8-0.95之间，本设计35kV和10kV侧分别取0.9和0.85；——线损率，取5%。10kV侧的计算：近期负荷：=（2+2+2+2+1.5+2+1）=12.5MW式中：—各出线的近景最大负荷。. 远景负荷：=（3+2.4+2.5+3+2+2.4+1.5+2+2+2）=22.8MW式中：—各出线的远景最大负荷。由公式（2.1）得远景综合最大计算负荷：=0.85×[(3+2.4+2.5+3+2+2.4+2+2)/0.8+1.5÷0.6+2÷0.75]×（1+0.05）=26.14MVA近期综合最大计算负荷：=0.85×[(2+2+2+2+1.5+2)/0.8+1/0.6]1.05=14.3235kV侧：近期负荷：=（5+3+5）=13MW远景负荷：=（8+5+10+4)=27MW由公式（2.1）得远景综合最大计算负荷;=0.9×[(8+5+10+4)/0.4]×(1+5%)=28.35MVA近期综合最大计算负荷：=0.9×[(5+3+5)/0.9]×(1+5%)=13.65MVA故远景综合最大计算负荷总和为：=0.9×（28.35+26.14）=49.04MVA2.2.5最大I+II类负荷总量计算：最大I+II类负荷总量计算式：（2.2）式中：——I类负荷所占百分数——II类负荷所占百分数. 对10kV侧，由公式（2.2)得：=0.85[(3+2.4+2.5+3+2+2.4)×60%/0.8+1.5×20%/0.6+2×2/0.8+2/0.75]×(1+0.05)=17.53MVA对35kV侧，由公式（2.2）得：=0.9×[(8+5+10)×0.4÷0.9+4÷0.9](1+0.05)=13.86MVA故总的I+II类最大负荷为：=0.85×（17.53+13.86）=26.68MVA. 3.主变的选择在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送电能的变压器称为主变压器。合理选择主变压器的型式、台数、容量，是电气主接线设计的重要内容，其选择结果直接影响着主接线的形式和配电装置的结构。由此可见主变的选择在变电站设计中起着至关重要的作用。对主变的选择一定要给予全面考虑，要结合近期负荷的要求与电力系统5~10年发展规划进行综合分析。3.1主变选择的依据：《变电所设计技术规程》第16条：变电所中主变压器一般采用三相式变压器，其容量应根据电力系统5—10年的发展规划进行选择。装有两台及以上的主变压器的变电所中当一台断开时，其余主变的容量一般保证60%的全部负荷。并应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷。《变电所设计技术规程》第18条:具有三种电压等级的变电所中,如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变电容量的15%以上,主变一般采用三绕组变压器。3.2变压器台数的选择变电所中一般装设两台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。对大型超高压枢纽变电所，可根据具体情况装设2～4台主变压器，以便减小单台容量。对个别的终端变电所只一个电源供电可只装一台。对本次设计，正常运行时，变电站由110kV系统供电，考虑到重要负荷达到49.04MVA，并考虑到现今用户需要的供电可靠性要求不断增高，应采用两台容量相同的变压器并联运行。3.3变压器容量的选择3.3.1容量的选择条件⑴所选择的n台主变压器的容量和，应该大于等于变电所的远景最大综合计算负荷，即：（3.1）式中——单台主变压器的额定容量；. ——远景最大综合计算负荷。（2）装有两台及两台以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余变压器的容量一般应满足大于等于60%的远景最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分II类负荷的要求。用公式表示如下：（3.2）（3.3）3.3.2变压器容量初步选择：根据2.3.1的选择条件代入数据得：由公式（3.1）得：即由公式（3.2）得由公式（3.3）得综上所述，新建变电站的主变容量应大于以上最大值：即故初步选定容量为31500kVA.3.4主变压器型式的选择;3.4.1变压器相数的选择变压器有三相变压器和单相变压器组。330kV及以下的变电所，应选用三相变压器，由于本次设计为110kV降压变电站，故选用三相变压器。单相变压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，而不作考虑。3.4.2变压器绕组数的选择由于本次设计为三个电压等级的变电站，在具有三个电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15%以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所内需要无功补偿装置时，主变压器宜选择三绕组变压器,由于本次设计各绕组的功率约为变压器容量的60%，故本次设计选择三绕组变压器。. 自耦变压器损耗小，造价低，但是其高中压侧必须都是中性点直接接地方式，所以对于220kV以上电压等级的变压器可以选择自耦变，但是由于其限制短路电流的效果差，保护配置和整定困难等，不是由于容量太大而制造困难等原因，一般在110kV变电所选择普通型三绕组变压器比较多。故本所拟采用普通型三绕组变压器。3.4.3绕组联接方式选择变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用YN表示，对于中、低压绕组则用y及yn表示，高压绕组为三角形联结时，用D表示，低压绕组用d表示。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大，危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响。我国110kV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点都需要选择YN的联结方式。对于110kV变压器的35kV侧也采用yn的联接方式，以便接入消弧线圈，而6-10kV低压侧采用△形以消除三次谐波的影响。故本次设计应选用YN/y0/d11接线。3.4.4调压方式的选择变压器的调压方式分为带负荷变换的有载调压方式和不带负荷切换的无载调压方式两种。无载调压变压器的分接头档位较小，电压调整范围一般只有10%以内，而有载调压变压器的电压调整范围大，能达到电压的30%，但其结构比无载调压复杂，造价高。近年来随着用户对电压质量要求的提高和有载调压变压器质量的提高，一般变电所均选择有载调压方式。本次设计为工业区变电站，对电压质量要求较高，故选择有载调压方式。3.4.5容量比的选择变压器的容量比有100/100/100、100/100/50、100/50/50等几种形式。由于110kV变压器总容量不大，其绕组容量对造价影响不大，但其中、低压侧的传输功率相对总容量都比较大，为调度灵活，一般采用100/100/100的容量比，故本次设计采用100/100/100的容量比。3.4.6变压器阻抗的选择. 变压器各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并列运行等方面进行综合考虑，并应以对工程起决定作用的因素来确定。三绕组变压器可分为升压结构和降压结构两种类型。变电所的三绕组变压器，如果高压侧向中压侧输送功率为主，则选用降压型变压器；如果以低压侧向高中压侧输送功率为主，则可选用升压型变压器。本所负荷以高压侧向低压侧输送为主，本所采用降压型变压器。3.4.7全绝缘半绝缘、绕组材料等问题全绝缘变压器的绕组首、尾绝缘水平是一样的，都是按照线电压设计的。为减小变压器的造价，变压器还可以采用半绝缘方式，即变压器绕组靠近中性点的主绝缘水平比绕组端部的绝缘水平低，不是按照线电压设计的，而是低一个电压等级。半绝缘变压器只允许在中性点直接接地的情况下运行。考虑到良好的性价比，本所主变选用中性点半绝缘。变压器绕组材料有铝绕组和铜绕组两种，为减小变压器体积和和降低变压器本身的损耗，本次设计应选择铜绕组。3.4.8变压器各侧电压的选择变压器的某个电压级若作为电源，则取线路的额定电压值；若作为负荷供电侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在有10%电压损失的情况下，线路末端的电压为额定值，该侧的电压按照110%额定电压选择。而如果莫各电压等级是电网的末端，该侧的电压应按照电网额定电压选择。故本所电压组合为：110kV/38.5kV/10.5kV。经过以上几个主要条件的分析比较，最终选择SFSZ-31500/110型变压器，各参数如下表所示：表3.1主变参数表型号额定容量/kV.A额定电压/kV阻抗电压(%)联接组别空载损耗/kW高压中压低压高中高低中低SFSZ9-31500/11031500/31500/31500110±8×1.25%38.5±2×2.5%10.510.517.56.5YNy0d1125.7. 第4章电气主接线设计4.1电气主接线应满足的概念和基本要求4.1.1电气主接线的概念电气主接线也成为电气主系统或电气一次接线，它是由电气一次设备按电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路，是发电厂、变电所电气部分的主体。电气主接线反映了发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量、各回路中电气设备的联接关系及发电机、变压器与输电线路、负荷间以怎样的方式连接，直接关系到电力系统运行的可靠性、灵活性和安全性，直接影响发电厂、变电所电气设备的选择，配电装置的布置，保护与控制方式选择和检修的安全与方便性。4.1.2电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说是应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求。4.1.2.1可靠性保证电力系统的安全可靠运行是电力生产的首要任务，定性分析和衡量电气主接线可靠性的评判标准有以下四点：（1）断路器检修时，能否不影响供电。（2）断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I类负荷和大部分II类负荷的供电。（3）发电厂、变电所全部停运的可能性。（4）大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。4.1.2.2灵活性灵活性主要包括以下三个方面：（1）调度灵活能按照调度的要求，方便而灵活地投切机组、变压器和接线，调配电源和负荷，以满足在正常、事故、检修等运行方式下的切换操作要求。. （2）检修安全、方便可以方便地停运断路器、母线及其二次设备进行检修，而不致于影响电网的运行和对其他用户的供电。应尽可能的使操作步骤少，便于运行人员掌握，不易发生误操作。（3）扩建方便能根据扩建的要求，方便地从初期接线过渡到远景接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路二不互相干扰，对一次设备和二次设备的改造为最少。4.1.2.3经济性主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。（1）节约投资主接线应力求简单清晰，节省断路器、隔离开关等一次设备；要使相应的控制、保护不过与复杂，节省二次设备与控制电缆等；能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备和轻型电器等。（2）占地面积小主接线的形式影响配电装置的布置和电器总平面的格局，主接线方案应尽量节约配电装置占地和节约构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件下许可的地方，应采用三相变压器而不用三台单相变压器组。（3）年运行费小年运行费用包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修的维护费等。电能损耗主要由变压器引起，因此要合理选择主变器的型式、容量和台数及避免两次变压而增加损耗。4.2各电压级电气主接线设计根据《35-110kV变电所设计规范》第3.2.3条，35-110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35-63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线，110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。在进行电气主接线设计时,一般根据设计任务书的要求,综合分析有关基础资料，拟订2-3个技术上能满足要求的方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。下面根据4.1中的基本要求对主接线进行选择。4.2.1110kV侧主接线设计根据题目的要求，对于110kV侧可选用的方案有单母线接线、单母线分段接线、内桥形接线和双母线接线三种方式。对单母线分段带旁路母线接线需另设母线，接线较复杂，投资较大，性价比较低，故可以在近期采用桥形接线，而远期发展时扩建成单母线分段接线形式或者直接采用单母线分段接线形式，初步选择内侨形接线和单母线分段接线进行下一次的对比。. 方案比较如下表所示：接线名称方案一:内桥形接线方案二:单母线分段接线接线简图可靠性可靠性较差：（1）任一出线断路器检修时该回路停电。（2）当联络断路器或隔离开关检修时，两出线均成为单电源供电。（3）全部停运的可能性较大。可靠性较好：（1）任一段母线故障或检修期间，该段母线上的所有回路均需停电。（2）任一断路器检修时，该断路器所带用户也将停电。（3）全部停运的可能性较低。灵活性灵活性较差：（1）无母线，只适用于两台变压器器和两条出线的场合。（2）可扩建为单母线分段接线形式。灵活性较高：（1）有单母线运行、各段并列运行和各段分裂运行等运行方式。（2）有母线和主变压器，当出线增加时，易于扩散。经济性经济性较好：（1）接线简单，无母线，投资小。（2）变压器出口可以不装设断路器，只设隔离开关。经济性较差：（1）接线稍复杂，有母线，投资大。（2）主变出口处需装设断路器。经过以上两个方案的对比分析可知，在近期可以按桥型接线运行，远景发展可扩展为单母线分段接线形式。4.2.235kV侧主接线的选择：. 根据设计的要求以及对电力网络的分析，35kV侧主接线可选择的形式有单母线分段接线、双母线接线接线两种形式。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV～60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为2～3天），所以，35kV～60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关，现选择双母线接线和单母线分段接线两种方案进行比较。方案比较如下表所示：接线方式单母线分段接线双母线接线接线简图灵活性灵活性较高：（1）有单母线运行、各段并列运行和各段分裂运行等运行方式。（2）有母线和主变压器，当出线增加时，易于扩散。较灵活：可以采用两组母线同时工作，也可以采用一组母线工作，另一组备用的单母线运行方式。有母线，扩建方便，但变更运行方式需要进行倒闸，易出现误操作。可靠性可靠性较好：（1）任一段母线故障或检修期间，该段母线上的所有回路均需停电。（2）任一断路器检修时，该断路器所带用户也将停电。（3）全部停运的可能性较低。可靠性高：（1）检修母线时不中断供电。（2）任一组母线故障时仅短时停电。（3）检修任一回路断路器时，该回路仍需停电。. 经济性较经济，仅有一组母线，无母联断路器，设备少，投资少，接线简单。经济性差，需装设两组母线，设备多，接线复杂，投资大。经过以上两个方案的分析，双母线接线经济性差，性价比低，故综合考虑采用单母线分段接线。4.2.310kV侧主接线的选择：根据设计的要求以及对电力网络的分析，10kV侧主接线可选择的形式有单母线分段接线、单母线分段带旁路母线、手车式单母线分段接线三种形式。对于相同的接线，手车式单母线分段接线较普通单母线分段接线有较好的互换性，可提高供电的可靠性，，故选择单母线分段带简易旁路母线接线和手车式单母线分段接线两种方案进行比较。方案比较如下表所示：接线方式手车式单母线分段接线单母线分段带简易旁路母线接线接线简图. 灵活性较灵活：接线简单清晰，有单母线运行和各段并列运行和分列运行等运行方式，且各运行方式之间能方便进行切换，有母线，扩建方便，可以较快检修断路器，无需倒闸。较灵活：有多种运行方式，各方式之间也可方便切换，有良好的可扩建性，但采用旁路母线，虽不需要停电检修出线断路器，但需通过复杂的倒闸操作，易误操作。可靠性可靠性高：（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，缩小故障范围。（2）任一断路器检修时该回路短时停电。可靠性高：（1）检修母线时不中断供电。（2）任一组母线故障时仅短时停电。（3）检修任一回路断路器时，该回路仍需停电。经济性较经济，没有旁路母线及旁路隔离开关，设备少，投资小，接线简单。经济性差，增加旁路母线后接线复杂，占地面积增大，投资增大。经过以上两个方案的比较，单母线分段带旁母接线经济性差，性价比低，且现在多采用SF6断路器，其可靠性高，检修周期长，故采用手车式单母线分段接线。4.3所用电设计根据《发电厂电气部分》第3-2节中关于变电所所用电接线的介绍：变电所的所用电负荷，一般都比较小，变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵），支流系统中的充放电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等，当变电所装有同步调相机时，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等负荷。这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电只需0.4kV一级，采用动力和照明混合供电方式。所用变台数：根据《35~110kV设计规范》第3.3.1条在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同、可互为备用的所用变压器，分别接到母线的不同分段上。故本所两台所用变。所用变接线：根据《设计手册I》第3-10，所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，所用低压侧多采用单母线接线，当有两台所用变时，采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。所用变容量：根据经验和参考其他110kV变电站，变电所所用变压器一般容量选择50kVA。由于本所主变低压侧的消弧线圈要接至本所所用变中性点上，故本所所用变容量应为50kVA。. 所以综合考虑各种因素，查表可知本所应装设两台型号为S11-50/10电力变压器作为所用变压器，并将它们分别接在主变压器低压侧母线的不同分段上。这种所用电源引接方式具有经济性好和供电可靠性高的特点。4.4无功补偿设计4.4.1无功补偿的意义电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网络安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量是非常重要的，根据统计，用户消耗的无功功率是它的有功功率的50—100%，同时电力系统本身消耗的无功功率可达到用户的25—75%。无功功率的不足，将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定的破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，总之，补偿变压器的无功损耗，补偿高压网的无功缺额，可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。无功补偿关系到电力系统的电压质量、安全及经济运行，无功补偿可以减小无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。在220kV及以下电压级变电所常用并联电容器补偿。4.4.2无功补偿的原则对无功电源与无功无功负荷采取在各级电压电网中分级补偿就地平衡的原则。4.4.3并联电容器容量的选择补偿方法主要有串联补偿和并联补偿两类。其中，串联补偿主要是采用串联电容器装置；并联补偿主要采用并联电容器装置、静止补偿装置和并联电抗器装置等。本设计采用并联电容器补偿装置，向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗，提高电网电压和功率因数。对35~110kV变电站中的电容器总容量，按无功功率就地平衡的原则，可按主变容量的10%~30%考虑，本次设计选取10%，并将其分在6~10kV两段母线上安装。则有式中：—并联电抗器的容量. —主变压器的容量4.4.4并联电容器型式及其接线方式的选择无功补偿的并联电容器可以选择密集型电容器或由单个电容器组成的电容器组(单个容量选100kvar)，电容器组的数量由上述计算出的总容量和单个电容器的容量计算而得，还要将它们分成两部分，接在变电所的两个低压母线上。它们的接线方式有三角形（一般用于较小容量的电容器组）和星形接线两种方式，星形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的相电压，而三角形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的线电压。在星形接线方式中，一般还采用双星形接线方式，以便采用中性线不平衡电流保护。双星形台数为6的倍数，单星形台数为3的倍数。4.4.5并联电容器的选择查《发电厂电气部分》表A-15可选择型号为BGF11/-100-3W的电容器，其技术参数为：型号额定电压/kV额定容量/kvar额定电容/μF相数质量/kg外形尺寸/mm（宽×深×高）BGF11/-100-3W11/1007.9165665×165×624可计算并联电容器的个数：n=6300/100=63因为本所采用双星形连接，而且要在10kV单母线分段的两端各接入一组，电容器个数应为12的倍数，应选72个。4.5中性点接地方式的设计电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共点，称为电力系统的中性点。电力系统的中性点的接地方式有中性点直接接地方式（大电流接地系统）和中性点不接地方式（小电流接地系统）或经消弧线圈及高阻抗接地方式。根据我国电力系统的实际情况，110kV及以上电力系统为降低绝缘水平和费用而采用中性点直接接地方式；而60kV. 及以下电力系统采用中性点不接地方式或经消弧线圈及高阻抗接地方式。所以，变压器不同电压等级绕组的中性点接地方式由相应的电力系统中性点接地方式决定。根据《电气设计手册I》第2.7节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。（1）变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X1<3，以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X1<1.5以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流。（2）所有普通变压器的中性点都经隔离开关接地，以使运行调度灵活选择接地点。（3）选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统。4.5.1110kV电压级的中性点接地方式与设备选择4.5.1.1110kV中性点接地方式的确定110kV及以上电压系统为大电流接地系统，所以主变压器110kV及以上电压级中性点接地方式，均应该选择中性点直接接地方式。4.5.1.2110kV电压级主变压器中性点设备中性点设备主要有中性点接地刀闸、零序电流互感器、间隙、避雷器等。分级绝缘(半绝缘)变压器中性点设备的电压等级比变压器额定电压低，应该与中性点的电压等级匹配，例如110kV侧中性点处的中性点隔离开关，选60kV电压级,型号选用GW13-72.5kV/630A。中性点直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时，部分变压器中性点有可能不直接接地，中性点刀闸在分闸状态。对于中性点不接地的分级绝缘变压器，当雷电波从线路侵入变压站到达变压器中性点，会产生较高的雷电过电压，中性点应装设避雷器，以防止雷电侵入波对变压器中性点绝缘的危害。110kV电压级中性点用金属氧化锌避雷器时型号选用HY10W-108/281。4.5.235kV、10kV电压级的中性点接地方式与设备选择在我国35kV、和6~10kV系统均为小电流接地系统，它们的中性点应选用中性点不接地、经消弧线圈接地或高阻接地的方式。在中性点不接地系统中，当发生单相接地故障时，不能构成短路回路，故短路电流不大，但故障点与导线对地分布电容形成回路，故障点有不太大的容性电流通过，有可能使故障点的电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发展成相间短路故障，使事故扩大。. 在变压器的中性点装设消弧线圈，使消弧线圈产生的感性电流与接地容性电流相抵消，可减小接地故障点的电流，提高供电可靠性。中性点经消弧线圈接地时，有完全补偿、过补偿与欠补偿之分，为防止部分线路停运且合并运行线路出现单相接地故障时，欠补偿可能出现电弧谐振，一般采用过补偿方式。35~63kV系统接地电容电流大于10A，6~10kV系统若接地电容电流大于30A时，应选择经消弧线圈接地的接地方式。具体电容电流计算公式如下：架空线路（4.1）式中L—线路的长度（km）；—架空线路的电容电流（A）；2.7、3.3—系数，前者适用于无架空地线的线路，后者适用于有架空地线的线路（有些35kV架空线路全长无架空地线，仅在靠近变电所的1~2km有架空地线，称为进线保护段）；—线路的额定线电压（kV）。电缆线路（4.2）式中L—线路的长度（km）；—架空线路的电容电流（A）；—线路的额定线电压（kV）。由于变电所本身母线对地也有分布电容电流，所以在上述计算的基础上还应该增加一个百分数。6kV系统增加18%、10kV系统增加16%、35kV系统增加13%、63kV系统增加12%、110kV系统增加10%。用消弧线圈接地时应注意：（1）消弧线圈应由系统统筹规划，分散布置，应避免整个电网中只装一台消弧线圈，也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈，在任何运行方式下，电网不得失去消弧线圈的补偿。（2）在变电所中，消弧线圈一般装在变压器中性点上，6~10kV消弧线圈也可装在调相机的中性点上。（3）当两台主变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连。由于本变电所35kV侧线路为无架空地线的线路，故将各数据代入公式（4.1）中，并将结果增加13%，可得系统对地电容电流：故35kV电压级中性点应选择中性点不接地方式。. 由于本变电所10kV侧线路为架空线路，故将各数据代入公式（4.1）中，并将结果增加16%，可得系统对地电容电流：由于系统的对地电容电流小于30A，故主变压器10kV电压级中性点应选择中性点不接地方式。10kV侧加装避雷器H(Y)5WZ-17/45。第五章短路电流的计算5.1短路电流计算理论知识5.1.1短路电流计算的目的. 短路电流的计算在变电站设计中起着至关重要的作用，短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所造成的后果也十分严重，因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼尽量限制所影响的范围。短路的问题一直是电力技术的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，掌握分析计算短路电流的方法。短路电流计算具体目的是；（1）选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。（2）继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。（3）电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。（4）通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。（5）确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。（6）短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。. 5.1.2短路形式的确定三相系统中短路的基本类型有四种，即三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。电气设备的动、热稳定校验，一般按短路情况最严重的短路形式计算，而电气距离距电源较远的变电所，一般三相短路最严重，故本设计中短路电流均按三相短路的情况进行计算。5.1.3短路计算点的确定选取短路计算点的个数，主要依据变电所的电压等级数，故本所设三个短路点，分别以K1、K2、K3表示110kV、35kV和10kV工作母线上的短路点，其中10kV侧计算并列和分裂运行两种情况的短路电流。然后根据这三个短路点来依次计算对应点的短路电流值，并利用这三个短路点的短路电流值来校验电气设备和继电保护。5.2各电压等级短路电流的计算5.2.1绘制电力系统电气简化电路图（如下图所示）图5.1电路简化图5.2.2电抗原件标幺值的计算5.2.2.1标幺值的概念. 对短路电流的计算，通常采用标幺值来简化运算，通过引入标幺值，带单位的有名值计算化成了简单的数值计算，计算结果只需乘以基准值便可得到所求有名值，标幺值得一般表达式为：（5.1）5.2.2.2基准值的选取本次设计基准有四个，即基准容量（）、基准电流（）、基准电压（）和基准阻抗（）。在此计算中，选取基准容量=100MVA，基准电压为各电压级的平均额定电压（115kV、37kV、10.5kV）。选定基准量后，基准电流和基准阻抗便已确定：基准电流：（5.2）式中：——基准容量，MVA；——基准电压,kV；——基准电流,kA。基准阻抗：（5.3）式中：—基准阻抗，Ω。5.2.2.3标幺值的计算（1）系统S的等效电抗标幺值：或（5.4）式中——系统的容量，MVA；——系统以其本身容量为基准的等效电抗标幺值。（2）线路电抗标幺值：（5.5）式中——线路单位长度的电抗值，110kV及以下一般为单根导线，为0.4Ω/km；L——线路的长度，km。（3）变压器电抗标幺值：本设计中主变为三绕组，已给出了各绕组两两之间的短路电压百分数，即. 、、。则可求出高、中、低压绕组的短路电压百分数，分别为（5.6）式中：——高中、中低和高低压绕组间短路电压百分数；——高、中、低压绕组的短路电压百分数。再按与双绕组变压器相似的计算公式求变压器高、中、低压绕组的电抗标幺值，分别为（5.7）对于本次设计，取=100MVA，，，则由式（5.4）得：由式（5.5）得：所求变电站由式（5.6）、（5.7）得：. 令则电路图可化简为下图：图5.2合并后的电路图5.2.3关于△/Y和Y/△变换的公式：对于△/Y和Y/△变换引入以下公式：首先是Y/△变换，电路图如下图所示：. 图5.3Y/△变换电路图则有：(5.8)然后是△/Y，电路图如下图所示：图5.4△/Y变换电路图则有：(5.9)5.2.4110kV侧母线短路计算将其网络图按以下步骤化简. 图5.3图5.4图5.5图5.6根据图5.2结合K1点三相短路可以直接画出图5.3所示电路，对于图5.3的电路，可以将进行△/Y变换,得到图5.4所示电路，由公式（5.9)可得：再化简为图5.5所示的电路图，则有：对于图5.5利用公式（5.8）可得:即为电源1对短路点的转移电抗，即为电源2对短路点的转移电抗。化为计算电抗得：. 对110kV电压等级而言，断路器合闸时间为0.2s，则短路计算时间:将近视认为0.2s,查阅《电力系统分析》书中的<短路电流周期分量计算曲线数字表>可得：，，,，，，两个电源的电流基准值分别为：则短路电流化为有名值得：冲击电流5.2.535kV侧母线短路计算对于35kV侧将其电路图按以下各图所示步骤化简：. 图5.7图5.8图5.9图5.10. 图5.11图5.12首先，将图5.7中的合并得到图5.8所示电路，其中==0.3413－0.0079=0.3334然后两个并联可得=0.1667,同时电路图化为图5.9所示电路。与110kV时情形相同，经过了△/Y变换后得到,同时电路图简化为图5.10所示电路。如图5.11所示，最后进行一次Y/△变换，得到图5.12所示电路，由公式（5.8）所示，电源1对短路点的转移电抗为，电源2对短路点的转移电抗为。化为计算电抗得：对35kV电压等级而言，断路器合闸时间为0.2s，则短路计算时间，由于两个计算电抗均大于3.45，故可以直接根据电抗的倒数计算短路电流即基准值分别为则有名值为:冲击电流5.2.610kV侧母线短路计算对于10kV侧母线短路，可以分为并列运行和分列运行两种方式：5.2.6.110kV侧母线并列运行短路电流计算：. 与35kV侧短路电流计算相同，将电路按照以下步骤化简：图5.13图5.14图5.15图5.16图5.17图5.18与35kV侧计算方法相同，将，同时得到图5.14所示电路图，然后将并联起来得到同时得到图5.15所示电路，然后进行一次△/Y变换后得到,同时电路图简化为图5.16所示电路。然后得到,同时得到电路图5.17，然后进行一次Y/△变换后得到图5.18所示电路，同时有，电源1对短路点转移电抗为：电源2对短路点的转移电抗为：. 则有计算电抗为：对10kV电压等级而言，断路器合闸时间为0.2s，则短路计算时间，由于两个计算电抗均大于3.45，故可以直接根据电抗的倒数计算，即电流的基准值为：，则短路电流有名值为：冲击电流为5.2.6.210kV侧母线分列运行短路电流计算：对于10kV侧母线分列运行这种情况，与以上计算方法相同，仅阻抗大小发生了变化，按照以下电路图步骤进行化简：图5.19图5.20图5.21. 图5.22图5.23首先对于图5.19，将加起来得到图5.20所示电路，图中有,然后进行一次△/Y变换后得到,同时电路图简化为图5.21所示电路。然后得到,得到图5.22，然后进行一次Y/△变换得到图5.23，电源1对短路点的转移电抗为,电源2对短路点的转移电抗为：则转换为计算电抗后得到：对10kV电压等级而言，断路器合闸时间为0.2s，则短路计算时间，由于两个计算电抗均大于3.45，故可以直接根据电抗的倒数进行计算，则有：电流的基准值为：，则转换为有名值为：冲击电流为总结以上短路电流计算结果，得到如下表所示的汇总表：. 表5.1短路电流计算结果表电压（kV)短路点110K14.40554.20094.64084.6411.234035K25.46615.46615.46615.466113.938610K313.864113.864113.864113.864135.3535K3’8.10438.10438.10438.104320.6660. 第六章电气设备选择6.1电气设备选择的原则一般条件各种电气设备的功能不同、工作条件也各异，因而它们的选择校验项目和方法也不尽相同。但是，除了某些特殊的选择校验项目外，大多数电气设备具有必须满足的共同校验项目，也就是按正常工作条件选择额定电压和额定电流，按短路电流条件校验动稳定和热稳定。6.1.1电气设备选择的一般原则(1)应力求技术先进、安全使用、经济合理；(2)应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；(3)应按当地环境条件校核；(4)应与整个工程的建设标准协调一致；(5)选择的导体品种不宜太多；(6)选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格。6.1.2电气设备选择的一般条件：6.1.2.1按正常工作条件选择额定电压和额定电流（1）额定电压的选择：电气设备的额定电压不得低于其所在电网的额定电压的条件来选择电气设备，即：（6.1）（2)额定电流的选择：额定电流是指其在额定环境温度下的长期允许电流。为了满足长期发热条件，应按额定电流不得小于所在回路最大持续工作电流的条件来选择，即：（6.2）当实际环境温度不同于导体的额定环境温度时，其长期允许电流应该用下式进行修正：（6.3）式中：——载流量，A；. K——综合修正系数。不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为：（6.4）式中：——导体的长期发热允许最高温度，裸导体一般为70℃；——导体的额定环境温度，裸导体一般为25℃。下表给出了不同线路的求法：表6.1回路最大持续工作电流的计算回路名称最大持续工作电流汇流母线110kV主母线35kV、10kV主母线110kV系统联络线分段母线110kV分段35kV、10kV分段（0.5-0.8）主变引下线负荷出线单回路负荷双回路负荷10kV并联电容器补偿回路所用变（或接地变）回路6.1.2.2按短路条件校验动稳定和热稳定（1）. 热稳定是指电气设备承受短路电流热效应而不损坏的能力。热稳定校验的实质是使电气设备承受短路电流热效应时的短时发热温度不超过短时最高允许温度。满足热稳定的条件为：（6.5）式中：——短路电流热效应；——所选用电器t(单位为s)时间内允许通过的热稳定电流。（2）动稳定是指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏的能力。电气满足动稳定的条件为：或（6.6）式中、—短路冲击电流的幅值和有效值，，为冲击系数，发电机终端取1.9，发电厂高压母线及发电机电压电抗器后取1.85，远离发电机时取1.8；、—电器允许通过的动稳定电流幅值和有效值。（3）短路计算时间计算短路电流热效应时所用的短路切除时间等于继电保护动作时间与相应断路器的全开断时间之和，即（6.7）断路器的全开断时间等于断路器的固有分闸时间与燃弧时间之和，即（6.8）验算裸导体的短路热稳定时，宜采用主保护动作时间，如主保护有死区时，宜采用对该死区起保护作用的后备保护动作时间。6.2导体的选择6.2.1导体选择的一般条件：除了6.1中的设备选择的基本条件，导体选择还有一些独立的条件，总结起来如下：6.2.1.1导体截面的选择：（1）按导体的长期发热允许电流选择：汇流母线及长度在20m以下的导体等，一般应按长期发热允许电流选择其截面，即(6.9)（2）按经济电流密度选择. 按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小。除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。经济截面积用下式计算：（6.10）式中，—正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷；—经济电流密度，常用导体的值，可根据最大负荷利用时数，由经济电流密度曲线中查出来。按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。6.2.1.2电晕电压校验为了防止发生全面电晕，要求110kV以上裸导体的电晕临界电压应大于其最高工作电压，即（6.11）220kV采用了不小于LGJ-300或110kV采用了不小于LGJ-70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不小于30型或110kV采用了外径不小于20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。6.2.1.3热稳定校验对于特定网络和短路切除时间，短路电流热效应保持不变，取短时最高允许温度计算短路终了时的A值得，取短路前导体的工作温度计算短路开始时的A值得，热稳定系数达到上限值，若计及集肤负效应系数影响，可得到满足热稳定的导体最小截面（单位为）为（6.12）显然，当所选导体截面时，由于短路电流热效应保持不变，短路终了时的A值减小，，故导体短路时的温升不会超过短时最高允许温度。当所选导体截面积时，即满足热稳定性要求。热稳定系数C值（）可以根据短路前导体的工作温度由表6.1查出。表6.1不同工作温度下裸导体的C值工作温度/℃4045505560657075808570. 硬铝及铝锰合金9997959391898785838179硬铜186183181179176174171169166164161且短路前导体的工作温度为（6.13）式中、——实际环境温度和对应于实际环境温度的允许电流。6.2.1.4硬导体的动稳定校验对于导体的动稳定校验除了6.1中的内容外，引入了新内容‘固定在支柱绝缘子上的硬导体，在短路电流产生的电动力作用下会发生弯曲，承受很大的应力，可能使导体变形或折断。为了保证硬导体的动稳定，必须进行应力计算与校验。硬导体的动稳定校验条件为最大计算应力不大于导体的最大允许应力，即（6.14）单位长度导体所受相间电动力的值为：（6.15）式中;——三相短路冲击电流；——相间距离（m);β——动态应力系数。(1)每相为单条矩形导体母线的应力计算与校验：对于这一种情况,导体受到的最大弯矩M为：(6.16)式中：M——最大跨距（Nm)L——支柱绝缘子跨距（m）导体最大相间计算应力为(6.17)式中：W——导体的截面系数，可以通过查导体的截面系数表得到。此时满足动稳定的条件为：. （6.18）（2）每相为多条矩形导体母线的应力计算与校验：多条矩形导体中导体除受相间电动力的作用外，还受到同相中条与条间的电动力作用。短路时的最大计算应力由相间计算应力和同相条间计算应力之和组成，满足动稳定的条件为：（6.19）单位长度条间最大电动力为（6.20）式中——条间的形状系数，可以通过查矩形截面形状系数曲线得到。此时需要求得最大允许衬垫跨距(单位为m）其公式为：（6.21）式中——条间允许应力，且。而衬垫临界跨距为：（6.22）式中：——系数，铝：双条为1003，三条为1197。只要所选衬垫跨距，就能满足动稳定又避免各条导体在条间电动力作用下弯曲接触，其中n即为满足动稳定的衬垫个数。6.2.2母线的选择和校验6.2.2.1110kV侧主母线的选择与校验(1)按照长期发热选择导体母线的型号选择LGJ-300，+70℃时，，，故满足长期发热的要求。（2）热稳定校验短路前导体的工作温度为：. 短路电流热效应：代入公式得：故能满足热稳定的要求。由于钢芯铝绞线是软导体，故不需要进行动稳定校验，所以110kV母线选择LGJ-300.6.2.2.235kV侧主母线的选择与校验(1)按照最大工作电流选择导线截面母线型号仍然选择LGJ-300，且+70℃时，，依题意，故能满足长期发热要求。(2)热稳定校验短路前导体的工作温度为：短路电流热效应. 故满足热稳定的要求。由于未软导体，故不进行动稳定校验，所以35kV母线也选择LGJ-300.6.2.2.310kV侧主母线的选择与校验(1)按照经济电流密度选择导体截面查矩形铝导体长期允许载流表，每相选用2条100mm×10mm矩形铝导体，平放时允许电流=2613A,集肤系数=1.42。环境温度为32℃时的允许电流为：满足长期发热的要求。(2)热稳定校验短路前导体的工作温度为：，能满足热稳定要求。(3)共振校验取3.56，导体固有频率为故取=1即不考虑共振影响。. (4)动稳定校验相间电动力的数值为相间应力的数值为根据，可以查得形状系数条间电动力为最大允许衬垫跨距为铝双条导体的取1003，则衬垫临界跨距为每跨选取一个衬垫时，可以满足动稳定要求。6.2.3主变引下线的选择6.2.3.1110kV侧主变引下线选择（1）按经济电流密度选择导体截面根据最大负荷利用小时数，查经济电流密度图可得到J=1.1A/，经济截面积为. 选择母线型号LGJ-150，+70℃时，，则，满足长期发热的要求。（2）热稳定校验则取故满足热稳定要求。6.2.3.235kV侧主变引下线选择（1）按经济电流密度选择导体截面根据最大负荷利用小时数，查经济电流密度图可得到J=1.1A/，经济截面积为选择母线型号LGJ-500，，，满足长期发热的要求。（2）热稳定校验满足热稳定的要求。6.2.3.210kV侧主变引下线选择（1）按经济电流密度选择导体截面. 采用矩形铝导体，根据年最大负荷利用小时5000h,查经济电流密度图可得到J=0.78A/，经济截面积为查矩形铝导体长期允许载流表，每相选用2条100mm×10mm矩形铝导体，平放时允许电流=2613A,集肤系数=1.42。环境温度为32℃时的允许电流为：满足长期发热的要求。(2)热稳定校验短路前导体的工作温度为：，能满足热稳定要求。(3)共振校验取3.56，导体固有频率为故取=1即不考虑共振影响。(4)动稳定校验. 相间电动力的数值为相间应力的数值为根据，可以查得形状系数条间电动力为最大允许衬垫跨距为铝双条导体的取1003，则衬垫临界跨距为每跨选取一个衬垫时，可以满足动稳定要求。6.2.4负荷出线的选择从设计的经济性考虑，对110kV、35kV和10kV侧我们选择架空线侧作为出线。6.2.4.1110kV侧负荷出线的选择（1）根据经济电流密度选择导体截面对于四回出线我们选择一回最大负荷功率作为依据：根据最大负荷利用小时，可查得J=1.1A/，经济截面为. 选择母线LGJ-120，+70℃时，，能够满足长期发热要求。（2）热稳定校验短路前导体的工作温度为取，能满足热稳定的要求。6.2.4.235kV侧负荷出线的选择（1）按经济电流密度选择导体截面根据最大负荷利用小时，可查得J=1.1A/，经济截面为选择母线LGJ-185，+70℃时，，能够满足长期发热要求。（2）热稳定校验取满足热稳定的要求。6.2.4.210kV侧负荷出线的选择（1）按经济电流密度选择导体截面以工厂4为例，该回路的最大工作电流为. 根据最大负荷利用小时5000h，可查得J=1.1A/，，选母线LGJ-210，且+70℃时，，能够满足长期发热要求。（2)热稳定校验取，故满足热稳定的要求。6.2.5导体选择结果表格表6.2变电所导体一览表电压项目主母线主变引下线负荷出线110kVLGJ-300LGJ-150LGJ-12035kVLGJ-300LGJ-500见表6.310kV双条矩形导体LMY--100mm10mm平放双条矩形导体LMY--100mm10mm平放见表6.4表6.3变电站35kV负荷出线一览表负荷郭连变张村变铁金变备用出线LGJ-150LGJ-95LGJ-185LGJ-95. 表6.4变电站10kV侧负荷出线一览表负荷工1工2工3工4工5出线LGJ-240LGJ-240LGJ-85LGJ-210LGJ-120负荷铸造厂郊区线备用1备用2备用出线LGJ-240LGJ-95LGJ-185LGJ-185LGJ-1856.3断路器和隔离开关的选择6.3.1断路器选择条件对于断路器的选择，除了额定电压、额定电流的选择以及热稳定和动稳定的一般校验外，主要增加了以下几点：（1）额定开断电流选择断路器的额定开断电流应不小于其触头刚刚分开时的短路电流有效值,即：（6.23）（2）额定关合电流校验断路器额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值，即（6.24）按照《电力工程设计手册》P237高压断路器选择规定：断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定选择断路器。根据《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）第6-2节规定：35kV及以下，可选用少油、真空、多油断路器等，应注意经济性。35kV~220kV可选用少油、SF6、空气断路器等。综合考虑，110kV侧、35kV侧为检修方便，选用SF6断路器；10kV侧采用真空断路器。6.3.2隔离开关选择条件由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流以及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验与断路器相同。种类和形式的选择：隔离开关的型式很多，按安装地点的不同可分为屋内式和屋外式。按绝缘支柱数目可分为单柱式和双柱式。它对配电装置的占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置的特点和使用要求以及经济技术条件来确定。. 根据《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）第2-8节规定：（1）接在发电机，变压器引出线及中性点上的避雷器可不装设隔离开关。（2）接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关。（3）桥型接线中的跨条宜采用两组隔离开关串联，以便于不停电检修。（4）断路器两侧均应装设隔离开关，以便于断路器检修时隔离电源。（5）中性点直接接地的普通型变压器应通过隔离开关接地。6.3.3断路器和隔离开关选择结果6.3.3.1110kV侧断路器与隔离开关选择最大持续工作电压为后备保护动作的时间为4s，由短路计算结果可知：因为，不计非周期分量，则冲击电流根据以上计算数据，选择LW6-110型SF6断路器和GW5-110ⅡDW户外型隔离开关，其技术数据与计算数据比较如表6.5所示。表6.5110kV侧断路器与隔离开关选择选校项目计算数据LW6-110GW5-110ⅡDW额定电压/kV110110110额定电流/A608.843150630额定开断电流/kA4.4131.5//额定关合电流/kA11.23//热稳定校验/[(kA)·s]86.71动稳定校验/kA11.23125100. 6.3.3.235kV侧断路器与隔离开关选择最大持续工作电流为后备保护动作的时间为3s，由短路计算结果可知：因为，不计非周期分量，则冲击电流根据以上计算数据，选择LW8-35型SF6断路器和GW5-35ⅡD室外型隔离开关，其技术数据与计算数据比较如表6.6所示。表6.535kV侧断路器与隔离开关选择选校项目计算数据LW8-35GW5-35ⅡD额定电压/kV353535额定电流/A516.116001000额定开断电流/kA5.4725//额定关合电流/kA13.9463//热稳定校验/[(kA)·s]91.56动稳定校验/kA13.94631006.3.3.210kV侧断路器与隔离开关选择最大持续工作电流为后备保护动作的时间为2s，由短路计算结果可知：因为，不计非周期分量，则. 冲击电流根据以上计算数据，选择ZN12-10/2500型断路器和GN2-10G/2000，其技术数据与计算数据较如表6.6所示。表6.610kV侧引下线断路器与隔离开关选择选校项目计算数据ZN12-10/2500GN2-10G/2000额定电压/kV101010额定电流/A1818.6525002000额定开断电流/kA13.8631.5//额定关合电流/kA35.3580//热稳定校验/[(kA)·s]395.73动稳定校验/kA35.35801006.4电压互感器和电流互感器的选择6.4.1电压与电流互感器选择技术条件6.4.1.1电压互感器选择技术条件依据《电力工程设计手册》对电压互感器配置的规定：（1）电压互感器的配置与数量和配置，主接线方式有关，并应满足测量，保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。（2）6~220kV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。根据《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86：10.0.1条：电压互感器应按下列技术条件选择和校验（1）一次回路电压（2）二次电压（3）二次负荷. （4）准确度等级（5）继电保护及测量的要求10.0.3条：电压互感器的型式应按下列使用条件选择：（1）3~20kV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。（2）35kV配电装置宜采用电磁式电压互感器。（3）110kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。10.0.7条：用于中性点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。根据以上原则，可选择电压互感器。6.4.1.2电流互感器选择的技术条件根据《导体和电器选择设计技术规定》第9.0.3条：3~20kV屋内配电装置的电流互感器，应根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV及以上配电装置的电流互感器，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，应采用套管式电流互感器。根据相关规程规定：（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。（2）发电机和变压器的中性点，发电机和变压器的出口，桥形接线的跨条上等也应装设电流互感器。（3）对直接接地系统，按三相配置，对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相装配。6.4.2电压与电流互感器选择结果根据以上技术条件对三个电压等级母线和出线的电压与电流互感器进行选择，得到结果以下表所示：表6.7各电压等级电压、电流互感器一览表设备类型电压等级电流互感器电压互感器110kV母线/YDR-110110kV系统联络线LB-110/110kV主变引下线及出线LCWB4-110/35kV母线/JDJ-3535kV主变引下线LB-35/35kV负荷出线LCWB-35/10kV母线/JDZ-10. 10kV主变引下线LMZJ1-10/10kV出线LFZ1-10/6.5支柱绝缘子和穿墙套管的选择6.5.1支柱绝缘子与穿墙套管的选择条件6.5.1.1支柱绝缘子的技术条件支柱绝缘子只承受导体的电压、电动力和正常机械荷载，不载流，没有发热问题。根据《导体和电器选择设计技术规定》第11.0.7条：屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子，屋外支柱绝缘子需倒装时，采用悬挂式支柱绝缘子。屋内支柱绝缘子宜采用联合胶装的采用多棱式支柱绝缘子。6.5.1.2穿墙套管选择的技术条件根据《导体和电器选择设计技术规定》第11.0.8条屋内配电装置宜采用铝导体穿墙套管。对于母线型穿墙套管应该校核窗口允许穿过的母线尺寸。高压穿墙套管有瓷绝缘和油纸电容式绝缘两种。瓷绝缘的穿墙套管适用于交流电压6~35kV系统，油纸电容式绝缘适用于交流电压60-500kV中性点直接接地系统。6.5.2支柱绝缘子与穿墙套管的选择结果根据设备选择的基本条件和以上技术条件对支柱绝缘子和穿墙套管进行选择，结果如下表所示：表6.8支柱绝缘子一览表装设地点型号额定电压/kV绝缘子高度/mm机械破坏负荷/kN屋内ZL-10/4101604屋外ZS-20/8203508表6.9穿墙套管一览表型号额定电压/kV额定电流/A套管长度/mm机械破坏负荷/kNCWLC2-1010300043512.5. 第7章配电装置与电气总平面设计7.1配电装置的选择7.1.1配电装置的基本要求配电装置是发电厂与变电所的重要组成部分，是发电厂与变电所电气主接线的具体实现，配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关设备、保护设备、测量设备、母线以及必要的辅助设备组成，可以说，配电装置是具体实现电气主接线功能的重要装置，其作用是在正常运行情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。可以说，配电装置是具体实现电气主接线功能的重要装置。为此配电装置应满足以下基本要求：（1）在配电装置设计中，必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循国家颁发的有关规程、规范及技术规定，做到安全可靠、技术先进、经济合理和维修方便。（2）根据其在电力系统中的地位、环境条件和运行、安装检修的要求，合理地布置方案和选用设备，保证足够的安全距离。（3）保证运行安全和操作巡视方便。（4）必须坚持节约用地的原则。（5）节省材料，降低造价。‘（6）根据工程特点、规模和发展规划，运近期结合，以近期为主，适当考虑扩建要求。根据《高压配电装置设计技术规程》SDJ5－79的规定：第1.0.1条高压配电装置（简称配电装置）的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并应根据电力系统条件，自然环境特点和运行、要求，合理地制订布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新布置、新设备和新材料，使设计做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。第4.1.4条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。第4.1.5条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；屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷或动力线路跨。第4.2.1条考虑地理情况的环境条件，因地制宜，节约用地，. 并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。在35kV及以下宜采用屋内布置。7.1.2配电装置的分类配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置两大类，按照配电装置的安装方法，又可以分为装配式配电装置和成套式配电装置，所谓装配式配电装置是指电气设备及其结构物均在现场组装的配电装置，而成套配电装置是在制造厂已将所需电气设备装配成一整体，并成套供应，运到现场后，连接起来即可投入运行。（1）屋内配电装置的特点：①由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；②维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响；③外界污秽空气对电气设备影响较小，可以减少维护工作量；④房屋建筑投资圈套，建设周期长，但可采用价格较低的刻内型设备。（2）屋外型配电装置的特点：①土建工作较大和费用较小，建设周期短；②与屋内配电装置相比，扩建比较方便；③相信设备之间距离较大，便于带电作业；④与屋内配电装置相比，占地面积大；⑤受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘；⑥不良气候对设备维修和操作有影响。（3）成套配电装置的特点：①电气设备布置在封闭或半封闭的金属（外壳或金属框架）中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；②所有电气设备已在工厂组装成一体，如SF6全封闭组合电器、开关柜等，大大减少现场安装工作量，有等于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁；③运行可靠性高，维护方便；④耗用钢材较多，造价较高。比较典型的成套配电装置有低压配电屏、高压开关柜、成套变电站和SF6全封闭组合电器。在发电厂与变电所的设计中，配电装置的选择是根据电气主接线的形式、其在电力系统中的地位、周围环境、气象、交通、地质地形等情况，因地制宜地做综合的技术经济比较之后得出的。7.1.3配电装置的安全净距因电压等级、安装地点以及布置型式的不同，各种型式配电装置的结构尺寸有很大差异，在设计中需要综合考虑电气设备的外形尺寸、安装布置、运行环境、检修、维护和运输等各种情况下的安全距离。对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，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空间最小安全净距，即所谓的A1和A2. 值。最小安全净距的含义是：在此距离下，无论是处于最高工作电压之下，还是处于内外过电压之下，空气间隙均不致被击穿。这些标准尺寸是在理论分析、试验以及运行实践的总结等基础上加以综合得出的。表7.1和表7.2是我国设计规程规定的屋内、屋外配电装置最小安全净距。表7.1屋内配电装置的最小安全净距（单位：mm)符号适用范围额定电压/kV361015203560110J110220JA11.带电部分与接地部分之间2.网状和板状遮栏向上延伸线距地2.3m处与遮栏上方带电部分之间751001251501803005508509501800A21.不同相带电部分之间2.断路器和隔离开关断口两侧带电部分之间7510012515018030055090010002000B11.栅状遮栏至带电部分之间2.交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间82585087590093010501300160017002550B2网状遮栏至带电部分之间17520022525028040065095010501900C无遮栏裸导体与地（楼）之间2375240024252450248026002850315032504100D平行的不同时检修的无遮栏裸导体间1875190019251950198021002350265027503600E通向屋外的出线套管和屋外通道路面4000400040004000400045004500500050005000注：1.J系指中性点直接接地系统。2.板状遮栏时，值B2值可取A1+30。表7.2屋外配电装置的最小安全净距（单位：mm）符号适用范围额定电压/kV3~1015~203560110J110220J330J500JA11.带电部分与接地部分间2.网状和板状遮栏向上延伸线距地2.5m处与遮栏上方带电部分之间2003004006509001000180025003800A21.不同相带电部分之间2.断路器和隔离开关断口两侧带电部分之间20030040065010001100200028004300B11.设备运输时，其外廊与无遮栏带电部分间2.交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间3.栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间4.带电作业时，带电部分与接地部分之间95010501150140016501750255032504550B2网状遮栏至带电部分之间30040050075010001100190026003900C1.无遮栏裸导体与地面之间2.无遮栏裸导体与建筑物、构筑物顶部之间270028002900310034003500430050007500. D1.平行的不同时检修无遮栏带电部分之间2.带电部分与建筑物、构筑物的边沿之间2200230024002600290030003800450058007.1.4配电装置型式选择7.1.4.1配电装置型式选择依据《高压配电装置设计技术规程》SDJ5-85第4.2.1条选择配电装置的型式(包括屋外高型、半高型、中型布置及屋内布置等型式)，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。在一般情况下：35kV及以下配电装置宜采用屋内布置；2级及以上污秽地区或市区的110kV配电装置宜采用屋内型，当技术经济满足时，220kV配电装置也可采用屋内型；大城市中心地区或其它环境特别恶劣地区，110kV及220kV配电装置可采用全封闭或混合式SF6组合电器；地震基本烈度8度及以上地区或土地贫瘠地区，110kV及220kV配电装置可采用屋外中型布置；330～500kV配电装置采用屋外中型布置。第4.2.4条布置在高型或半高型配电装置上层的220kV隔离开关和布置在高型配电装置上层的110kV隔离开关，宜采用就地电动操作机构。第4.2.5条当采用管型母线的配电装置时，管型母线选用单管或分裂结构，应根据具体使用条件确定.固定方式采用支持式或悬挂式，当地震基本烈度为8度及以上时，宜用悬挂式。对支持式管型母线在无冰无风时的挠度，单管不宜大于(0.5～1.0)D(D为导体直径)，分裂结构宜小于0.004L(L为母线跨度)；对悬挂式母线的挠度，在上述基础上可适当放宽。采用管型母线时，还应分别采取措施，消除端部效应及微风振动。分裂结构管型母线可不考虑微风振动。7.1.4.2比较选择结果选择配电装置的型式，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。. 普通中型配电装置国内采用较多，其特点是将所有电气设备均安装在同一水平面上，并装在一定高度的基础上，而母线一般采用软导线安装在架构上，稍高于电气设备所在水平面，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约用地50%左右。但耗用钢材多，检修运行不及中型方便。一般在下列情况下宜采用高型：①在高产农田或地少人多的地区②地形条件限制③原有装置需改建、扩建而场地受限制。本所110kV配电装置选择屋外普通中型配电装置；35kV和10kV配电装置选择成套高压开关柜。7.2电气总平面设计电气主接线反映了电气设备之间的电气连接，而电气总平面设计则表示了电气设备间的相对位置、连接方式、总体布置和定位，它直接影响了变电所的安全、可靠运行。电气总平面布置由电气总平面布置图来表示，它是一张反映变电所的电气全貌的俯视图，是设计和安装中的重要图样之一。变电所的电气总平面布置要满足如前所述的配电装置的总原则和要求，同时要考虑各电压级配电装置的出线方式、方向以及各个电压级配电装置的形式，而后再确定各电压级的相互位置。另外，还要考虑交通运输、防火和环境保护的要求，以及与外部条件的适应。还应该结合地形、因地制宜布置，力求布置紧凑、节约用地。总平面布置选择依据的原则：(1)应在满足安全运行的前提下，尽量简化。(2)屋外配电装置要考虑道路的设置，根据《变电所总平面设计技术规定》SDG63-84：6.2.2所外道路应利用已有道路或现成道路。6.2.3当路基宽度小于5.5m时且道路亮端不能通过时，适当位置设置错车道。6.2.4所外道路宜采用中级路面，根据施工条件可采用次高级路面。6.3.3所内路面宽度为3.5m；主变前和调相机各路面可宽至4~5m。6.3.4所内道路转弯半径不小于7m。6.3.8巡视道路路面宽度宜为0.7~1.0m。（1）进线方位：由该县的地理位置及负荷分布的实际情况，考虑到出线尽量避免交叉等问题。（2）主变压器：将主变压器放在高低压配电装置之间，放置在主变油坑的导轨上，坑中铺厚度不小于250mm的卵石层，卵石的直径为50~80mm。储油坑的尺寸应该是主变外廓尺寸的每边加1m。. （3）道路：分为主要道路（大门至控制室、主变压器的道路，需行驶大型平板车），次要道路（需行驶汽车的道路）和巡视及人行小道。设置3.5m宽的环行道（次要道路）。由大门到主变前和到断路器构成环行道，而且由大门到主控制室、主变压器的道路（主要道路）的宽度加宽到4.5m。道路的转弯半径取7.5m。巡视及人行小道的宽度为0.8~1m。（4）主控制室：主控制室接近大门，主控制室内设置维修间、运行人员休息室等。（5）补偿电容器室：由于电容器易爆，故不能与主控制室及其配电装置设置在同一室内，但应尽量与同电压级配电装置靠近，以减小电缆的长度。（6）端子箱、配电箱电缆沟的位置：电缆沟应位于各条母线下方，然后通向主控室，端子箱位于电缆沟旁。（7）大门与围墙：由待建变电所的位置，大门应接近公路，面向西，所区大门应采用钢门，门宽应满足运输所内大型设备的要求。所区应设实体围墙，围墙高度为2.5m。7.3设计中要考虑的问题配电装置：配电装置的结构在满足安全运行的前提下应该尽量予以简化，并考虑结构的标准化，减少构架类型，以达到节省三材，缩短工期的目的。屋外配电装置的设计要考虑安装检修时设备的搬运及起吊的便利，屋外配电装置宜设置环形道路或具备回车条件的道路，道路路面的宽度一般3.5米，转弯半径不小于7米。配电装置的方位应由下列因素综合考虑确定1）进线方向；2）避免或减少各级电压架空线的交叉；3）缩短主变压器各侧引线的长度，避免交叉，并注意平面布置的整体性。各级电压配电装置各回路的相序应尽量一致配电装置内应设有供操作、巡视的道路，屋外配电装置通道的宽度取0.8-1.0米，也可利用电缆沟盖板作为部分巡视小道。主控制室：考虑美观、位置适中、便于和各电压等级配电装置联系，一般靠近屋内配电装置并考虑维修间、运行人员休息室等。设计中留出22×10的位置。补偿电容器：考虑电容器易爆，不与6-10kV屋内配电装置同一屋，但尽量靠近以避免加长电缆长度。设计中留出14×8的位置。本所110kV为屋外双列中型布置配电装置，35kV为屋外单列中型布置配电装置。10kV为屋内双列布置成套配电装置。主控楼为两层结构，一层为检修间，载波室及电缆夹层，二层为主控室。总占地面积为11.2亩。具体的变电所总平面布置见附录图A2。. 第8章防雷保护设计8.1变电所防雷保护设计的必要性在电力系统运行中，由于种种原因，系统中某部分的电压可能升高，其数值大大超过设备的正常运行电压，这种现象称为过电压。其后果是：设备绝缘损坏，造成长时间的停电，危及人身及财物安全。按产生原因和作用机理通常将过电压分为内部过电压和外部过电压两种。外部过电压又称雷电过电压、大气过电压，是指电力系统内的电气设备及地面建筑物遭受直接雷击或雷电感应时而产生的过电压。雷电通过被击物在其阻抗上产生的压降（直接雷过电压）和雷电对设备附近的地面（或避雷针、线）放电时所引起的感应雷过电压，统称为雷电过电压或大气过电压，这种来自大气层中的雷电是一种强烈的电磁干扰源，因此雷电过电压对电力系统的危害是很大的。产生雷电过电压的根源的确是特大雷电流，其特点是幅值极高，最大可达200kA以上。雷电放电主通道通过被保护物，被保护物被直击雷击中。电力系统设备或电力系统所在建筑物被雷电直接击中会造成设备损坏，人员伤亡等极大危害。雷电放电主通道没有经过被保护物，但放电过程中产生强大的瞬变电磁场在附近的导体中感应到电磁脉冲，称为LEMP，即感应雷。LEMP可通过两种不同的感应方式侵入导体。静电感应，即在雷云中电荷积聚时，就近的导体会感应相反的电荷，当雷击放电时，雷云中电荷迅速释放，而导体中的静电荷在失去雷云电场束缚后也会沿导体流动寻找释放通道，就会在电路中形成LEMP。电磁感应，即在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，附近的导体中就会产生很高的感应电动势，在电路中形成LEMP。LEMP沿导体传播，损坏电路中的设备或设备中的器件。由于LEMP可以来自云中放电，也可以来自对地雷击。而电力系统与外界连接有各种长距离电缆可在更大范围内产生LEMP，并沿电缆传入电力系统。所以防雷是电力系统过电压的重点。为了确保电力系统和人身的安全，对雷电过电压必须采取相应的防雷技术保护措施。变电所出现的雷电过电压主要有两个来源：雷电直击变电所和沿输电线路入侵的过电压波。对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷线，对沿线路的雷电侵入波，一般采用避雷器保护。. 8.2直击雷保护设计8.2.1直击雷保护对象《电力设备过电压保护设计技术规程SDJ7-79》第67条：第67条发电厂、变电所的直击雷过电压保护可采用避雷针或避雷线。下列设施应装设直击雷保护装置：（1）屋外配电装置，包括组合导线和母线廊道；（2）烟囱、冷却塔和输煤系统的高建筑物；（3）油处理室、燃油泵房、露天油罐及其架空管道、装卸油台、大型变压器修理间、易燃材料仓库等建筑物；8.2.2直击雷保护设计注意事项（1）妥善采用独立避雷针或构架避雷针，其联合保护范围应覆盖全所。（2）规程第70条：独立避雷针(线)宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其接地电阻不宜超过10Ω。当有困难时，该接地装置可与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜小于3m，否则应采取均压措施。（3）规程第71条：110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于1000m的地区，宜装设独立避雷针。否则，应通过验算，采取降低接地电阻或加强绝缘等措施60kV的配电装置，允许将避雷针装在配电装置的架构或房顶上，但在土壤电阻率大于500m的地区，宜装设独立避雷针。35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针。装在架构上的避雷针应与接地网连接，并应在其附近装设集中接地装置。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度；但在空气污秽地区，如有困难，空气中距离可按非污秽区标准绝缘子串的长度确定。避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线。（4）规程第72条：110kV. 及以上配电装置，可将线路的避雷线引接到出线门型架构上，土壤电阻率大于1000m的地区，应装设集中接地装置。35~60kV配电装置，在土壤电阻率不大于500m的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。在土壤电阻率大于500m的地区，避雷线应架设到线路终端杆塔为止。从线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采用独立避雷针，也可在线路终端杆塔上装设避雷针。8.2.3变电站直击雷保护措施因为避雷针比较适宜用于像变电所、发电厂那样相对集中的保持对象，而像架空线路那样伸展很广的保护对象采用避雷线。本所中被保护物最高为12.5m，决定采用四根避雷针，分别安置在变电所的四角，避雷针高度为30m。经计算，所取避雷针能够覆盖本所，故本所直击雷保护采用避雷针保护。8.3雷电侵入波保护设计8.3.1保护措施对于雷电侵入波采取的措施是避雷器结合进线段保护。8.3.2保护设计依据《电力设备过电压保护技术规程》SDJ7-79中的规定：第78条：变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器，应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。第80条：大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置；如中性点绝缘按线电压设计，但变电所为单进线且为单台变压器运行，也应在中性点装设保护装置。第83条：与架空线联络连接的三绕组变压器的10kV绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。故本变电所雷电浸入波保护措施为：（1）110kV母线：避雷器Y10W-168/268110kV线路全线装设避雷线，将靠变电所的一段长2km的线路划为进线段；（2）35kV母线：避雷器Y5W-42/134z在靠近变电所的1-2km的线路上加装避雷线，使之成为进线段；. （3）10kV母线：避雷器Y5W-16.5/45；（4）110kV中性点：避雷器Y1W-60/144（因为为分级绝缘）（5）10kV电缆与架空线连接处应装设一个避雷器Y5W-12.7/45z避雷针保护范围图见附录图A3。8.3.3防雷计算变电所长95米，宽80米，避雷针高度30米，变电所内最高建筑为=12m，由，故P=1。图8.1防雷计算简图1,2,3,4四根避雷针分别安装在变电所四角(1)单根避雷针的保护范围当=12m时. (2)计算1,2和3,4两针联合保护范围(3)计算2,3和1,4两针联合保护范围(4)计算1,3和2,4两针联合保护范围由以上计算可知在高度为12米的平面上，四针的保护范围可以覆盖全所。. 第9章继电保护综述9.1继电保护的作用电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路。在发生短路时可能产生以下的后果：（1）通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏；（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命；（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量；（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减小发生故障的可能性外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求，这种保护装置长期以来是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：（1）可以自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遇到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。. （2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸，此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统以及其他元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。9.2对继电保护的要求根据中华人民共和国水利电力部《继电保护与安全装置技术规程》6DJ6-83第2.1.1条电力系统的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路的保护应该有主保护，后备保护，必要时在增加辅助保护。1主保护：满足系统稳定及设备安全要求，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。2后备保护：主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可以分为近后备远后备两种方式。(1)近后备：当主保护拒动时，有本电力设备或线路的另一套保护实现后备；当断路器拒动时，由断路器的关联保护实现后备。(2)远后备：当主保护或断路器拒动时，有相邻电力设备或线路的保护实现后备。(3)辅助保护：为补充主保护，后备保护的不足而增设的简单保护。电力设备和线路的异常运行保护，是反应被保护电力设备或线路正常运行状态的保护。第2.1.2条：继点保护装置应满足可靠性，选择性，灵敏性和速动性的要求。(1)可靠性是指保护该动作时应该可靠动作，不该动作时应可靠不动作。(2)选择性是指首先由故障设备或线路的保护切除故障，当故障设备或线路的保护或短路断路器拒动时，应有相邻设备或线路的保护切除故障。(3)灵敏性是指在被保护设备或线路范围内故障时，保护装置应有必要的灵敏系数.灵敏系数应该根据常见不利运行方式和不利故障类型计算。(4)速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，限制故障设备或线路的损坏程度，减小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。9.3装置选择及其原则根据《继电保护与安全自动装置技术规程》6DJ6-83：第1.0.3条继电保护与安全自动装置应符合可靠性，选择性，灵敏性和速动性的要求。当确定其配置和构成方案时，应该考虑以下几个方面：(1)电力系统和电力网的结构特点和运行特点；(2)故障出现的概率和可能出现的后果；(3)电力系统近其发展情况；(4)经济上的合理性；. (5)国内和国外的成熟经验。第1.0.4条继电保护与安全自动装置是电力系统的重要组成部分。确定电力网结构，厂站主接线和运行方式时，必须继电保护与安全自动装置的配置统筹考虑，合理安排继电保护与安全自动装置的配置方式。要满足电力网和厂站主接线的要求，并考虑电力网厂站运行方式的灵活性。对导致继电保护与安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电网结构方式，宜根据继电保护与安全自动装置的要求，限制使用，或辅以适当的措施。第10章变压器保护10.1变压器保护概述电力变压器是电力系统中的重要电气设备，在发电、输电、配电环节中起着提高电压以便于远距离输送电能以及降低电压给负荷供电等关键作用。其故障对供电可靠性和系统安全运行带来严重影响，，同时大容量的电力变压器也是十分贵重的设备。因此应根据变压器容量和电压等级及其重要程度，装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。变压器的故障可以分为油箱内部故障和邮箱外部故障两类，油箱内的故障包括各相绕组之间发生的相间短路、单相绕组通过外壳发生的单相接地短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路以及铁心烧损等故障。油箱外部故障指的是绝缘套管及其引出线上发生的相间短路和接地短路等。根据有关规程的规定，对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应按规定装设相应的保护装置：(1）绕组及引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；(2）绕组的匝间短路；(3）外部相间短路引起的过电流；(4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；(5）过负荷；(6）油面降低；(7）变压器温度升高和冷却系统故障对于上述异常运行方式，对应的保护方式为：对变压器出线套管及内部的短路故障，应按下列规定装设相应的保护装置为主保护：. （1）对6.3MVA以下厂用工作变压器和并列运行的变压器以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.55时，应装设电流速断保护；（2）当变压器纵差动保护对单相接地短路灵敏性不符合要求时，可增设零序保护；（3）本条规定的各侧保护装置，瞬时动作于断开变压器的各侧短路器；对由外部相间短路引起的变压器过电流可采用下列保护装置作为后备保护：（1）过电流保护，宜用于降压变压器保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷；（2）复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器，系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器；（3）阻抗保护，对升压变压器和系统联络变压器时当第二款不满足时，采用阻抗保护；110kV级以上中性点直接接地的电力网如变压器的中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流应装设零序电流保护。零序电流保护可由两段组成，每段各带两个时限并均以较短的时限动作于缩小事故影响范围，以较长的时限有选择地动作于断开变压器各侧断路器。双绕组或三绕组变压器地零序电流保护应接到中性点引出线地电流互感器上。10.2变压器保护整定计算本次设计采用WBH-100型微机保护，下面计算微机保护的整定值。（1）接线形式：主变Yn,Y,Δ11，各侧CT接线均为星形。（2）额定电流计算（保护内部进行幅值和相位的调整）变压器各侧额定电流计算如下：IHe=31500/(×110)=165.33AIMe=31500/(×38.5)=472.38AILe=31500/(×10.5)=1732.05A（3）选择变比高压侧CT变比：200/5，二次电流4.13A中压侧CT变比：500/5，二次电流4.72A低压侧CT变比：2000/5，二次电流4.31A以高压侧为基准进行计算。(4)主保护定值差动速断定值：IdQ=（5~7）Ie=24.78A，与常规保护相同，也可按躲最大不平衡电流来整定差动动作电流最小动作电流Id=（0.3~0.5）Ie=1.65A. 拐点制动电流Is=Ie=4.13A斜率K=0.5两段式比率制动系数二次谐波制动比K2B=20二次谐波与基波的百分比。平衡系数对差动回路电流不平衡进行补偿。先计算各侧二次额定电流Ie，然后以高压侧为基准计算。高压侧平衡系数Khhhh=1中压侧平衡系数Km=Ihe/Ime=0.875低压侧平衡系数Kl=Ihe/Ile=4.13/4.31=0.96突变量启动值IQD=0.2Ie=0.83A零序量启动值I0QD=0.3Ie=1.24A起动通风门坎IL=2/3Ie=2.75A起动通风延时T1L》10S(5)高压侧后备突变量启动值IQDm=0.2Ie=0.83A突变量启动值IQDl=0.2Ie=0.83A零序量启动值I0QD=0.3Ie=1.24A低电压门坎UDZ=Uemin/kk*kf=0.9*100/1.2*1.15=0.65Ue实际计算可直接取：Ulh=（0.6~0.7）Ue=66V负序电压门坎Ul2h=6.6V出口时限1TIl1fh与相邻后备保护配合跳中压母联或分段出口时限2TIl2fh》TIl1fh跳三侧零序间隙电流值I0gh=100/间隙CT变比一次电流为100A,一般根据主变间隙电流大小的经验值确定.零序间隙电压值U0gh=180V间隙出口时限TU0gh=0.3-0.5S过负荷电流门坎Ilh=1.2Ie=4.96A持续告警时间T=10-15S零序电流一段3I01h一段出口时限1TI011h跳高压母联或分段一段出口时限2TI012h跳三侧零序电流二段3I02h二段出口时限1TI021h跳高压母联或分段出口时限2TI022h跳三侧低电压门坎Ulm=66负序电压门坎UL2m=6.6. 低电压门坎Ull=66负序电压门坎UL2l=6.6(6)低压侧后备保护清单（110KV.10KV）突变量启动值IQDm=0.2Ie=0.83A本侧二次额定电流突变量启动值IQDl=0.2Ie同上低电压门坎Ull=66负序电压门坎UL2l=6.6过流一段IL1l=Kk/Kh*Ie=0.25Ie为低压侧额定电流原则：与相邻后备保护配合，躲变压器最大负荷电流出口时限1TIL11L与相邻后备保护配合跳10kv母联2.0S出口时限2TIL12L》TIL11L跳10KV本侧2.5过流二段IL12=Kk/Kh*Ie=0.25出口时限1TIL21L》TIL12L跳三侧2.5过负荷电流门坎IlL=1.2Ie=4.96A10.3继电保护定值通知单变电站名称：110kV工业区降压变电站被保护设备名称：1#变压器31.5MVA/110被整定设备名称：许继WBH-100系列(110kV)微机变压器保护10.3.1变压器主保护定值清单如表10.1表10.1变压器主保护定值清单序号定值名称符号整定值备注01电流比例系数IBL厂家给定0.17802电压比例系数VBL厂家给定0.12503控制字KG04差动速断保护IdQ24.78A05差动动作电流Id1.65A06拐点制动电流Is4.13A07斜率K0.508二次谐波制动比K2B20. 09高压侧平衡系数KH110中压侧平衡系数KM0.87511低压侧平衡系数KL0.9612突变量启动值IQD0.83A13零序量启动值I0QD1.24A14起动通风门坎IL2.75A15起动通风延时TIL≥10s注：1.主变各侧CT变比110KV：200/5A35kV：500/5A10.5KV：2000/5A2.110kV中性点CT变比分别为：300/5。3.110kV放电间隙CT变比分别为：100/5。10.3.2A柜（110kV）后备保护定值清单表10.2110kV后备保护定值清单序号定值名称符号整定值备注01电流比例系数IBL厂家给定0.17802电压比例系数VBL厂家给定0.12503突变量启动值IQD0.83A04零序量启动值I0QD0.83A05控制字KGh106低电压门坎Ulh66V07负序电压门坎Ul2h6.6V08方向过流一段IL1Fh09出口时限1TIL1Fh10出口时限2TIL2Fh≥TIl1fh11过流二段IL2h12出口时限1TIL21h13零序间隙电流值I0gh14零序间隙电压值U0gh180V15间隙出口时限TU0gh0.3-0.5S16过负荷电流门坎Ilh4.96A17持续告警时间T10-15S18方向选择SFh. 19方向零序电流一段3I01h20一段出口时限1TI01h21一段出口时限2TI01h22零序电流二段3I02h23二段出口时限1TI02h24非全相零序电流值NI0h25非全相负序电流值NI2h26非全相出口时限1TNI2h27控制字KGh228低电压门坎Ulm66V29负序电压门坎UL2m6.6V30低电压门坎ULl66V31负序电压门坎UL2l6.6V10.3.3（35kV和10kV））后备保护定值清单（35kV和10kV））后备保护定值清单如表8.3：表10.3（35kV和10kV））后备保护定值清单序号定值名称符号整定值备注01电流比例系数IBL厂家给定0.17802电压比例系数VBL厂家给定0.12503突变量启动值IQDm0.83A04突变量启动值IQDL0.83A05零序量启动值I0QDm1.3A06控制字KGh07低电压门坎Ulh66V08负序电压门坎UL2h6.6. 第11章线路保护11.1线路保护的配置原则参考《继电保护和安全自动装置技术规程》：第2.6.1条110—220kV直接接地电力网的线路，应装设反应接地短路和相间短路的保护装置。第2.6.2条在某些情况下，应装设全线速动的主保护。①系统稳定要求有必要时；②线路三相短路重要用户电压低于允许值（60%UN）且其他保护不能无时限和有选择的切除短路时；③如电力网主要部分的某些线路采用全线速动主保护，能显著简化电力网保护，并提高保护的选择性、灵敏性和后备作用时；④系统稳定要求装设全线速动主保护，且阶段式保护在正常运行下难以配合，不能取得应有的灵敏性和选择性时，可装设两套全线速动保护。第2.6.3条110kV宜采用远后备方式。第2.6.4条对接地短路：①宜装设带方向或不带方向的阶段式零序电流保护；②某些线路，如方向性，接地距离保护可以明显改善整个电力网接地保护的性能，可装设接地距离保护，并辅之以阶段式零序电流保护。第2.6.7条并列运行平行线，根据电网的需要，可考虑装社下列保护装置：对110kV线路，可装设相间横联差动及零序横联差动保护作为主保护，为提高后备保护在相邻线路末端短路时的灵敏性，后备保护可按两回线和电流方式连接。. 11.2线路保护的配置结果对110kV线路，本设计采用距离三段式保护作为主保护，为提高保护的灵敏性，可选择采用高频纵联差动保护。对35kV及10kV侧线路采用电流速断保护与过电流保护联合保护。11.3线路保护的整定计算首先进行110kV相间距离保护，其保护计算电路图如下图11.1所示：图11.1继电保护电路图元件参数计算：Ω，Ω，，11.3.1距离I段的整定距离保护I段为无延时的速动段，只反应本线路的故障。整定阻抗应躲过本线路末端短路时的测量阻抗，考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，须引入可靠系数，对断路器2处的距离保护I段定值对断路器2处的距离保护I段整定值. （11.1）式中LAB——被保护线路的长度；z1——被保护线路单位长度的正序阻抗，Ω/km；——可靠系数，由于距离保护属于欠量保护，所以可靠系数取0.85。（1）故对于图11.1所示电路，对断路器2有其距离保护I段整定值为对断路器4有其距离保护I段整定值为（2）动作时限：=0s11.3.2距离II段的整定距离保护I段只能保护线路全长的80%～85%，与电流保护一样，需设置II段保护。整定阻抗应与相邻线路或变压器保护I段配合。相邻线路距离保护I段保护范围末端短路时，保护2处的测量阻抗为（11.2）式中——分支系数。按照选择性要求，此时保护不应动作，考虑到运行方式的变化影响，分支系数应取最小值，引入可靠系数，距离II段的整定阻抗为（11.3）式中——可靠系数，与相邻线路配合时取0.80～0.85。——最小分支系数(1)计算整定阻抗由公式11.3，对于断路器2有对于断路器4，有（2）灵敏度校验距离保护II段应能保护线路的全长，并有足够的灵敏度，要求灵敏系数应满足（11.4)对于断路器2有：. 对于断路器4有：故灵敏度满足要求。（3）动作时限的整定距离II段的动作时限，应比与之配合的相邻元件保护动作时间高出一个时间级差Δt，动作时限整定为（11.5）式中——与本保护配合的相邻元件保护I段或II段最大动作时间。对于断路器2和断路器4的二段，动作时间为11.3.335kV侧线路保护整定计算35kV采用速断加过流保护整定计算，选取铁金变这一线路进行计算。下面进行元件参数计算，线路阻抗，根据以前短路电流计算可得到，（1）电流速断保护按躲过最大运行方式下本线路末端（即B母线处）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即：（11.6）式中——可靠系数，取1.25.带入数据得：（2）动作时限：=0s（3）灵敏性校验：最大运行方式下保护范围计算：（11.7）代入数据得到：，故满足要求；最小运行方式下保护范围计算：. ，故满足要求。定时限过电流保护（1）按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即：（11.8）式中——可靠系数，取1.2～1.3；代入公式得：（2）动作时限应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差△t，即：=0.5s（3）灵敏系数校验由于在本变电所中，过电流保护是作为本线路的近后备保护，因此仅需要今后被校验，其校验过程如下：满足要求。11.3.410kV侧线路保护整定计算与35kV相同，10kV采用速断加过流保护整定计算，选取工4这一线路进行计算。下面进行元件参数计算，线路阻抗，根据以前短路电流计算可得到，（1）电流速断保护带入数据得：（2）动作时限：=0s（3）灵敏性校验：. 最大运行方式下保护范围计算,代入数据得到：，故满足要求；最小运行方式下保护范围计算：，故满足要求。定时限过电流保护（1）按躲过本线路可能流过的最大负荷电流来整定，即：（11.8）式中——可靠系数，取1.2～1.3；代入公式得：（2）动作时限应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差△t，即：=0.5s（3）灵敏系数校验由于在本变电所中，过电流保护是作为本线路的近后备保护，因此仅需要今后被校验，其校验过程如下：满足要求。. 结论本学期在各位老师的耐心指导和辛勤讲解下，我顺利完成了110kV工业区降压变电站的设计工作，同时通过这次毕业设计，我受益匪浅。本次设计的的110kV工业区降压变电站是工业集聚区负荷中心的变电所，该所承担着本地区的工、农业以及人民生活用电的任务，因此这次变电站设计有很重要的意义。对于电气一次部分的设计，首先我进行了总体和负荷分析，通过分析结果，根据主变选择的条件对主变进行选择；然后对三个电压等级的主接线进行初选，然后进行经济性、可靠性、灵活性这三方面的对比，从而选出最佳方案；然后我运用电力系统分析有关知识进行短路电流的计算；根据短路电流的计算结果和电气设备的选择条件，我完成了对导体、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等设备的选择；然后最后，根据国家有关变电所设计规范，对配电装置、电气总平面和防雷装置进行设计；然后是电气二次部分的设计，根据所学的电力系统继电保护有关知识进行各电压级线路保护整定计算及变压器保护整定计算；最后用AutoCAD绘制一次接线图和二次保护图。通过这次毕业设计，我受益匪浅，我对所学的发电厂电气主系统、电力系统分析、电力系统继电保护和高电压技术有了更深的认识和理解，让我学会把所学知识应用到具体的变电站设计这个实践中，通过查阅有关资料，不断提升自己独立思考和分析问题的能力，为以后的学习和工作打下了坚实的基础。本次设计，我在陈根永老师的细心指导下，不断努力学习，努力弥补自己的不足，最后顺利完成了这次设计工作，同时我的设计能力和独立分析思考问题的能力都有了一定的提高。. 附录1外文资料翻译A1.1译文设计和建造可持续变电站摘要随着智能电网时代的来临，为了有效地提供可靠，经济，可持续的电力服务，讨论一直集中在预测和对连接到它的所有电力用户的行为和操作的智能响应的能力这些内容上。然而，一直强调的重心是主要先进计量基础设施（智能电表）或自愈电路。在欧洲对智能电网建设的目标之一是显著降低整个电力供应系统对环境的影响。在美国，对这一目标的工作已经通过电压优化，以减少损失和消耗。一个减少对环境的影响的机会是通过可持续变电站的发展。本文探讨的核心是运用其他行业现有的可持续发展概念的用于变电站的设计和建设，以减少对环境的影响。关键词工程设计，能源效率，环境管理，绿色设计，回收，可持续发展，变电站，垃圾处理，废物管理1.导言几十年来，设计和建造变电站的过程并没有改变。然而，目前的机会存在于利用现有的商业绿色建筑的可持续变电站的设计和施工的标准中。采用这些标准的优点包括：（1）减少对环境的影响（2）更宽的由公众和简化项目许可的项目验收（3）一个健康的工作环境。（4）降低建设和运营成本（5）证明社会和环境责任现今的变电站的设计已经包含了考虑到对环境负责的许多设计策略。随着过去十年中的可持续建筑市场的进展，许多额外的机会存在于已证明是成功的在基础设施等领域的战略的运用。本文考察了现有的可持续商业建筑评级系统，以确定今后变电站的设计和建设如何从这些可持续建筑概念的应用中受益。2.可持续发展可持续发展包括对集成解决方案的发展和应用，是高效节能的，消耗更少的资源，产生更少的废物，并且为员工提供更加健康的环境。用于测量可持续性的商业建筑行业标准是由能源与环境设计的领导——美国绿色建筑委员会（USGBC）开发（LEED®）评级系统提供的。该LEED评级系统是一个自愿的，以共识为基础的开发高性能的可持续建筑的国家评级体系。LEED由美国绿色建筑委员会制定，它涵盖了所有建筑类型，并强调国家的最先进的战略以实现可持续网站开发、节约用水、提高能源效率，方便材料和资源选择以及提高室内环境质量的目的。该LEED评级系统是基于以下五个主要评级标准：（1）可持续网站（2）用水效益（3）能源和大气. （1）材料和资源（2）室内环境质量该评级系统是基于一个点为基础的，其最低水平为“认证”，其次是“银”，“金”和“白金”。2.1可持续地区的选择由于输电线路建在右边的方式的局限性，选址，创新也是受限的。该标准鼓励使用棕色地块重建和使用故土。LEED的标准不允许实现在陆地上的发展（变电站）项目主要有以下几个：（1）省农业或森林土地储备（2）小于1.5米的百年或0.9米超过200年一遇洪水的平原（3）生态敏感地（4）濒危物种的栖息地（5）30.5米以内的湿地（6）无同行业的公共绿地或更清洁的地方雨水径流是该标准关注的主要项目之一。测试表明，典型的砂石变电站对雨水流动来说是一个极好的生物过滤通道。利用透水混凝土路面进行的实验，也可以考虑在变电站车道或入口道路上进行。透水混凝土通过捕获雨水，并让它渗入地下，有助于补给地下水，减少雨水径流，并符合美国环境保护署（EPA）雨水法规和引为最佳管理操作（BMP）的标准。如果空间允许，常见的滞洪池可升级为生物滞留盆地这样就可以自然地控制径流，避免地下水或周围水体的污染。一个变压器油容器设计，包含允许水分迁移的使用的聚合物，但块状油比标准混凝土安全壳系统更好。上述技术的应用程序创建的无需保留池塘、沼泽地和其它的暴风雨管理设备，能够更有效地利用土地。这样做时，它们也有降低成本并且树立成本的基础地位的能力。为了使选址和设计的原则的确定更进一步，网站的布局压实和留给未来的使用、直到需要时才开发的领域，可以防止地区的自然设置出现不必要的损害。在该地点的范围内，实施这些小的调整可以使变电所造成的冲击产生一个巨大的差异。本标准提供以下功能的附加功能：（1）最小化该地区的热岛效应和/或通过使用浅色材料（比如精选白砂石）来控制屋顶，或在建筑物屋顶红外反射涂层。（2）通过只在要求了安全性和舒适性的领域照明来减少光污染。根据制冷和空气调节工程师（ASHRAE）标准90.1中的定义，如果是外部区域则不超过照明功率密度的80%，如果是建筑立面和景观特色，则采用不超过照明功率密度的50%。2.2水的利用效率在一般情况下，变电站通常不利用水。然而，关键在于变电站可以把水用于的高效的景观（耐旱或原生植物）美化的选择，景观包括“不割”型草。根据地理位置，变电站可以实现一个雨水收集系统可用于景观灌溉。如果控制房子需要卫生间设施，低流量管路装置和/或一个灰水循环利用系统将是有益的。2.3能源和大气. 电力部门是电能最大的用户。在美国，据估计，到2030年通过效率措施的实施减少变电站辅助损失误差，可以节省1.15太瓦时的电能！但目前未找到引用源。积分能够用于新的或现有建筑物的能源效率优化。新的变电站的设计应比国家能源建筑规范减少25%的能源消耗，相对于参考ASHRAE标准90.1例降低设计的能源成本的18%。米监控辅助电源的使用安装有可比消耗能量的新变电站或现有的版电站的设计有明显的优势。由于大多数变电站的无人运行，几乎不需要加热或冷却，所以变电站控制的房屋只进行了初步设计并且很少或没有绝缘。能源使用的工具是最常见的不可计量和追踪的。微处理器的继电器控制的出现和预制房屋导致了为电子提供冷却装置的需要的产生。初始预制控制设计的房子，是从“不速之客”制冷设计演变而来的。当前的预制房屋制造商必须具备控制额定值上限为R30绝缘系统的能力，对于墙则为R26，对于没有结构上的修改的地板则为R19。在空调器中，供热通风与空气调节的应用，带来了外面的空气冷却器，此时有一个信号代替运行的压缩机发出冷却呼叫，带来的额外的能源节约。使用阻碍温度计和占用传感器可以提供额外的能源节约。入住传感器也可以集成到照明设计。户外灯定时器或传感器应考虑防止长时间的光照。在一个典型的控制室的设计中，控制的房子正压力，消除充电过程中产生的氢气。然而，如果电池室从控制室中的其它部分分离出来，就需要考虑到将独立的温度阈值和优化的暖通空调系统的使用作为一个整体。额外的部分可用于以下两点：（1）增强制冷剂管理零使用新基地建筑暖通空调系统的制冷剂氯氟烃。（2）可再生电力通过现场可再生能源系统的使用至少应该供应的建筑物的能源使用总量的5%（表示为每年的能源成本的一小部分）。树木的缺乏，现有的土地和连接到计量系统的能力是选址由小型到大型、太阳能或风能的理想应用。2.4材料和能源变电站在设计总通常是为了回收尽可能多的土壤用于电力网的建设。此外，粉煤灰混凝土结构和基础的应用可以提供额外的空间和节约成本。额外的空间可以用于通过认证（森林管理委员会的原则和标准）的在建设期间的具体形式的木材的应用和当地的材料（如钢在500英里）的使用。可以通过增加推动材料供应商的方法来增加循环利用成分的总百分比，以提高产品的可回收较高的可用性。许多建筑废物管理计划已经创建，管理这些废物流。这些计划的目的包括确保尽可能多的废物作为可能的避免了垃圾填埋场和不断增长的经济效益优化循环。典型的变电站设计的一个重要方面是，大多数材料都已经拥有高循环的内容，还是有可能这样做。确保在设计中采用的钢结构和/或岩石具有较高的回收含量是确保较高的综合回收含量的变电站的简便方法。2.5室内环境质量节约装置提供了室外空气输送使系统能满足空气交换效率大于0.9，按照ASHRAE标准129-1997。一个占用传感器/控制系统可以被添加到补充的暖通空调系统。额外的部分可用于：（1）禁止在大楼内吸烟–变电站典型工业实践中由于电池充电会产生氢气；（2）发光材料（胶粘剂，密封剂，涂料，涂料，等）在建筑施工；. （3）CO2监测；（4）自然照明。2.6其它环境非LEED的考虑一些创建或应用一种新的LEED型标准仅特定于变电所的项目可能包括以下标准：（1）非消耗臭氧层物质（如SF6气体）在电气设备或监测系统会在每年1%的时间内进行检测和报警泄漏（EPA最佳实践）。（2）使用植物与基于矿物绝缘油的电气设备或监测和改正泄漏的能力。（3）混合动力插件电动汽车的公司。随着充电在变电站的能力的提高，一个插件混合变电检修车可能是一个很好的应用。3.结论虽然美国绿色建筑委员会在能源与环境设计评级系统中的领导是专为载人商厦而设计的，本文演示了利用绿色建筑设计技术在变电站的设计和建设，以减低整体成本和对环境的影响的能力。在可持续设计的变电站模型还允许企业展示他们的利益相关者的社会责任和环保责任的承诺。通过这次展示，这是一个利用设计中采用的环境可持续发展战略教育公众的好机会。它可以让客户直接了解所有不同的实现可持续的变电站的方法。这些结论将有助于这次的事业取得由公众和简化项目许可的项目验收。4.参考文献技术报告：[1]电科院“减少二氧化碳排放量的力量”，传动系统效率，程序文件10201422010年12月，高效的输配电系统的低碳未来（172计划）会议论文：[2]电科院绿色变速箱效率倡议研讨会（项目1019531）标准：领先能源与环境设计（LEED）新建筑，美国绿色建筑委员会. A1.2原文DesignandConstructionOfSustainableSubstationsAbstractWiththeadventofSmartGridera,thediscussionhasbeencenteredontheabilitytopredictandintelligentlyrespondtothebehaviorandactionsofallelectricpowerusersconnectedtoit–inordertoefficientlydeliverreliable,economic,andsustainableelectricityservices.However,theemphasishasbeenprimarilyonadvancedmeterinfrastructure(SmartMeters)orselfhealingcircuits.InEurope,oneofthegoalsofthesmartgridistosignificantlyreducetheenvironmentalimpactofthewholeelectricitysupplysystem.IntheUnitedStates,theworkonthisgoalhasbeentoreducelossesandconsumptionthroughvoltageoptimization.Oneopportunitytoreduceenvironmentalimpactisthroughthedevelopmentofsustainablesubstations.Thispaperexplorestheopportunitytoreducetheenvironmentalimpactthroughtheapplicationofexistingsustainableconceptsusedinotherindustriesforthedesignandconstructionofsubstations.IndexTerms:designengineering,energyefficiency,environmentalmanagement,greendesign,recycling,sustainabledevelopment,substations,wastedisposal,wastemanagementI.INTRODUCTIONTheprocesstodesignandconstructsubstationshasnotchangedindecades.However,theopportunitycurrentlyexiststoleverageexistingcommercialGreenBuildingstandardsinthedesignandconstructionofsustainableelectricalsubstations.Theadvantagesofadoptingthesestandardsinclude:•Reducedenvironmentalimpact•Widerprojectacceptancebythepublicandsimplifiedprojectpermitting•Ahealthierworkenvironment.•Reducedconstructionandoperatingcosts•DemonstratesocialandenvironmentalresponsibilityPresent-daysubstationdesignsalreadyincorporatemanydesignstrategiesthatshouldbeconsideredenvironmentallyresponsible.Withtheprogressthathasbeenmadeoverthelastdecadeinthesustainablebuildingmarket,manyadditionalopportunitiesexistbyusingstrategieswhichhavebeenprovensuccessfulinotherareasofinfrastructure.Thispaperexaminestheexistingsustainablecommercialbuildingratingsystemtodeterminehowfuturesubstationdesignsandconstructionmaybenefitfromtheapplicationofthesesustainablebuildingconcepts.II.SUSTAINABILITYSustainabilityinvolvesthedevelopmentandapplicationofintegratedsolutionsthatareenergyefficient,. depletefewernaturalresources,generatelesswasteandprovidehealthierenvironmentsforitsemployees.TheindustrystandardformeasuringsustainabilityincommercialbuildingisprovidedbytheLeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign(LEED®)ratingsystemdevelopedbytheUSGreenBuildingCouncil(USGBC).TheLEEDratingsystemisavoluntary,consensus-basednationalratingsystemfordevelopinghigh-performance,sustainablebuildings.DevelopedbyUSGBC,LEEDaddressesallbuildingtypesandemphasizesstate-of-the-artstrategiesforsustainablesitedevelopment,watersavings,energyefficiency,materialsandresourcesselection,andindoorenvironmentalquality.TheLEEDratingsystemisbasedonthefollowingfivemajorratingcriteria:•SustainableSites•WaterEfficiency•EnergyandAtmosphere•MaterialsandResources•IndoorEnvironmentalQualityTheratingsystemisbasedonapointbasiswiththelowestlevelas“certified”,followedby“silver”,“gold”,and“platinum”.A.SustainableSitesRegardingsiteselection,innovationislimitedduetothelimitedavailabilityoftransmissionlineright-of-way.ThecriterionencouragestheuseofBrownfieldsiteredevelopmentsversustheuseofnativeland.TheLEEDcriteriondoesnotpermitthedevelopmentofa(substation)projectonlandthatis:•ProvincialAgriculturalorForestLandReserve•Lessthan1.5mabove100yearor0.9mabove200yearfloodplain•Ecologicallysensitiveland•Endangeredspecieshabitat•Within30.5mofwetland•PublicparklandwithouttradeofsameorbetterStormwaterrunoffisamajoritemofconcernforthiscriterion.Testinghasshownthatthetypicalgravelsubstationisanexcellentbio-filterforstormwaterrunoff.Experimentationwithperviousconcretepavementmayalsobeconsideredforsubstationdrivewaysorentranceroads.Bycapturingstormwaterandallowingittoseepintotheground,perviousconcreteisinstrumentalinrecharginggroundwater,reducingstormwaterrunoff,andmeetingU.S.EnvironmentalProtectionAgency(EPA)stormwaterregulationsandcitedasaBestManagementPractices(BMPs).Ifspaceallows,commondetentionpondscanbeupgradedtoabio-retentionbasinwhichnaturallytreatsrunofftoavoidcontaminationofgroundwaterorsurroundingbodiesofwater.Theuseofatransformeroilcontainmentdesignsthatcontainpolymerswhichallowforwatermigration，butblockoilispreferredoverastandardconcretecontainmentsystem.Theapplicationsoftheabovetechnologiescreatemoreefficientlandusebyeliminatingtheneedforretentionponds,swales,andotherstormwater. managementdevices.Indoingso,theyalsohavetheabilitytoloweroverallprojectcostsonafirst-costbasis.Totaketheprincipalofsiteselectionanddesignastepfurther,thecompactionofthesitelayoutandleavingareaforfutureuseundevelopeduntilneededcanpreventunnecessarydisturbanceofthearea’snaturalsetting.Implementingthesesmalladjustmentsinthesizeofthesitefootprintcanmakeahugedifferenceintheimpactthatthatsubstationcauses.Additionalpointsinthiscriterionareprovidedforthefollowingfeatures:•MinimizetheHeatIslandeffectofthesiteand/orthecontrolhouseroofthroughtheuseoflight-coloredmaterials(selectionofwhitegravelwouldqualify)orinfraredreflectivecoatingonbuildingroofs.•MinimizeLightPollutionbyonlylightingareasasrequiredforsafetyandcomfort.Donotexceed80%ofthelightingpowerdensitiesforexteriorareasand50%forbuildingfacadesandlandscapefeaturesasdefinedinAmericanSocietyofHeating,RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers(ASHRAE)Standard90.1.B.WaterEfficiencyIngeneral,substationsdonottypicallyutilizewater.However,pointsareavailablefortheselectionofwaterefficient(drought-tolerantornativeplant)landscapingincluding“nomow”typegrass.Dependingongeographicallocation,itcouldbepossibletoimplementarainwatercollectionsystemtobeusedforlandscapeirrigation.Ifthecontrolhouserequiresrestroomfacilities,low-flowplumbingfixturesand/oragraywaterreusesystemwouldbebeneficial.C.EnergyandAtmosphereTheelectricitysectoristhesinglelargestuserofelectricity.IntheUnitedStates,itisestimatedthat1.15TWhcanbesavedby2030throughtheimplementationofefficiencymeasurestoreducesubstationauxiliarylossesError!Referencesourcenotfound..Creditsareavailableforoptimizingtheenergyefficiencyforneworexistingbuildings.Newsubstationsshallbedesignedtoreduceenergyconsumptionby25%belowModelNationalEnergyCodeforBuildings(MNECB)referencecasereducethedesignenergycostby18%relativetoASHRAEstandard90.1referencecase.Installationofmeterstomonitorauxiliarypowerusagehasthedistinctadvantagetobeabletocompareenergyconsumptiononnewsubstationdesignsvs.existing.Duetothefactthatmostsubstationsareunmannedandhadlittleneedforheatorcooling,substationcontrolhouseswereinitiallydesignedwithlittleornoinsulation.Energyusagebytheutilitywasmostoftennotmeteredortracked.Theadventofmicroprocessorrelaysandprefabricatedcontrolhousesresultedintheneedtoprovidecoolingfortheelectronics.Theinitialprefabricatedcontrolhousedesignsevolvedfrom“walk-in”refrigerationdesigns.ThemanufacturersofthecurrentprefabricatedcontrolhouseshavetheabilitytoaccommodateinsulationsystemratingsofR30fortheceiling,R26forthewalls,andR19forthefloorswithoutstructuralmodifications.TheapplicationofaneconomizerinHVACunits,whichbringincooleroutsideairwhenthereisacallforcoolinginlieuofrunningthecompressor,bringadditionalenergysavings.Theuseofsetbackthermometersandoccupancysensorscanprovideadditionalenergysavings.Theoccupancysensorscanalsobeintegratedintothe. lightingdesign.Considerationoftimersorsensorsforoutdoorlightsshouldalsobeconsideredtopreventlightbeinglefton.Onatypicalcontrolhousedesign,thecontrolhouseispositivelypressuredtoremovethehydrogenproducedduringcharging.However,ifthebatteryroomwasseparatedfromtherestofthecontrolhouse,itwouldallowforseparatetemperaturethresholdsandoptimizetheuseoftheHVACsystemasawhole.Additionalpointsareavailablefor:•EnhancedRefrigerantManagementZerouseofCFC-basedrefrigerantsinnewbasebuildingHVACsystems.•RenewablePower-Supplyatleast5%ofthebuilding"stotalenergyuse(expressedasafractionofannualenergycost)throughtheuseofon-siterenewableenergysystems.Thelackoftrees,availablelandandtheabilitytoconnecttothemeteringsystemisanidealapplicationforsitingsmalltolargesolarand/orwindinstallations.D.MaterialsandResourcesSubstationsaretypicallydesignedtorecycleasmuchassoilaspossibleonthesite.Inaddition,theutilizationofcoalflyashinthedesignofconcretestructuresandfoundationscanprovideadditionalpointsandcostsavings.Additionalpointscanbeappliedthroughtheuseofcertified(ForestStewardshipCouncilPrinciplesandCriteria)woodintheconcreteformsduringconstructionandtheuseoflocalmaterials(eg.steelwithin500miles).Theoverallpercentageofrecycledcontentcanbeincreasedbypushingmaterialsupplierstoincreasetheavailabilityofproductswithhigherrecyclables.Manyconstructionwastemanagementplanshavebeencreatedtomanagethiswastestream.Theobjectiveoftheseplansincludeensuringasmuchwasteaspossibleavoidsalandfillandalsooptimizingtheever-increasingeconomicbenefitstorecycling.Avaluableaspectoftypicalsubstationdesignisthatmostofthematerialseitheralreadypossessahighrecycledcontent,orhavethepotentialtodoso.Ensuringthatthestructuralsteeland/orcrushedrockusedinthedesignpossessesahighrecycledcontentisaneasywaytoensureahigheroverallrecycledcontentofthesubstation.E.IndoorEnvironmentalQualityTheeconomizerprovidesoutdoorairdeliverysothatthesystemcanmeettheairchangeeffectivenessgreaterthan0.9,perASHRAEstandard129-1997.Anoccupancysensor/controlsystemcouldbeaddedtosupplementtheHVACsystem.Additionalpointsareavailablefor:•Prohibitionofsmokinginthebuilding–atypicalsubstationindustrypracticeduetothepossiblepresenceofhydrogenfrombatterycharging•Lowemittingmaterials(adhesives,sealants,paints,coatings,etc.)intheconstructionofthebuilding.•CO2Monitoring•Naturallighting.F.OtherEnvironmentalNon-LEEDConsiderations. SomeoftheitemstoconsiderincreatingorapplyinganewLEEDtypestandardspecificonlytoelectricalsubstationsmayincludethefollowingcriteria:•Non-ozonedepletingmaterials(e.g.SF6gas)intheelectricalequipmentormonitoringsystemsthatwoulddetectandalarmsleaksof1%peryear(EPABestPractice).•Theuseofvegetablebasedvs.mineralinsulatingoilsinelectricalequipmentortheabilitytomonitorandcorrectleaks.•Theincorporationofplug-inhybridelectricvehicles.Withtheabilitytorechargeatasubstation,aplug-inhybridsubstationmaintenancetruckmaybeagoodApplication.III.CONCLUSIONAlthoughtheUSGreenBuildingCouncil’sLeadershipinEnergyandEnvironmentalDesignratingsystemisdesignedformannedcommercialbuildings,thispaperdemonstratestheabilitytoutilizeLEEDdesigntechniquesinsubstationdesignandconstructiontoreducetheoverallcostsandtheimpactontheenvironment.Thesustainablydesignedsubstationmodelalsoallowscompaniestoshowcasetotheirstakeholderstheircommitmenttosocialandenvironmentalresponsibility.Throughthisshowcase,opportunitiescanarisetoeducatethepublicontheenvironmentallysustainablestrategiesusedinthedesign.Itallowscustomerstodirectlyseeallthedifferentwaysthatasustainablydesignedsubstation.Theseresultswillassistutilitiesinobtainingprojectacceptancebythepublicandsimplifiedprojectpermitting.IV.REFERENCESTechnicalReports:[1]EPRI“ThePowertoReduceCO2Emissions”,TransmissionSystemEfficiency,Programdocument1020142,December2010,EfficientTransmissionandDistributionSystemsforaLow-CarbonFuture(Program172)PapersPresentedatConferences:[2]EPRIGreenTransmissionEfficiencyInitiativeworkshops(project1019531)Standards:LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign(LEED)forNewConstruction,USGreenBuildingCouncil..'