試論風電場電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的研究與應用

劉思洋

摘要：當前，風電場呈現(xiàn)著日益迅猛發(fā)展的態(tài)勢。而在風電場中，電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，是其中重要的構(gòu)成部分，且屬于其中較為關(guān)鍵性的計算要點。因而，在風電場迅速發(fā)展的形勢下，電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)日益?zhèn)涫荜P(guān)注。從而有效的發(fā)揮電氣系統(tǒng)技術(shù)在風電場中的功能優(yōu)勢，為風電場的可持續(xù)發(fā)展奠定重要的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：風電場；電氣系統(tǒng)；設(shè)計技術(shù)；設(shè)計原則；有效應用；

前言：

隨著國家相關(guān)節(jié)能環(huán)保文件的下發(fā)，給風電場建設(shè)單位帶來了新的發(fā)展契機。在國家的大力扶持下，風電場建設(shè)數(shù)量逐漸呈現(xiàn)著增長趨勢。在風電場的建設(shè)中，電氣系統(tǒng)技術(shù)是其中最為基礎(chǔ)性的技術(shù)應用，更是重要的系統(tǒng)構(gòu)成。在一定程度上，電氣系統(tǒng)技術(shù)能夠直接影響風電場的建設(shè)。因而，為了進一步加快風電場的建設(shè)發(fā)展步伐，就必須對電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)提高重視。

1、風電場電氣系統(tǒng)的設(shè)計原則

其一，在進行風電場的電氣系統(tǒng)設(shè)計時，應當實時的遵守國家的相關(guān)政策與法律規(guī)范，將國家的相關(guān)建設(shè)方針與程序深度的貫徹落實。除了要保證風電場電氣系統(tǒng)設(shè)計的科學性、合理性與可靠性外，還要為后續(xù)的檢修與施工提供便利；

其二，風電場電氣系統(tǒng)設(shè)計，應當與實際的工程建設(shè)情況，制定相應的工程設(shè)計方案與可行性方案。同時，還應當制一個系統(tǒng)化的長期規(guī)劃，有效的將近期與長期的發(fā)展關(guān)系進行明確，為后續(xù)的風電場擴建奠定基礎(chǔ)；

其三，風電場電氣系統(tǒng)設(shè)計，應當遵循用地節(jié)約性的原則；

其四，風電場電氣系統(tǒng)設(shè)計，應當遵循環(huán)保原則，盡可能的將地面植被破壞的幾率將至最低；

最后，節(jié)能降耗是國家提出了重大環(huán)保概念與舉措。因而，在進行風電場電氣系統(tǒng)設(shè)計過程中，應當極大的迎合國家的節(jié)能降耗概念，采用先進的工藝與技術(shù)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2、風電場電氣系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)要點

2.1低壓側(cè)的主接線

在風電場電氣系統(tǒng)中的低壓側(cè)主接線中，低壓一般在10kV或者35kV。接線多數(shù)是分段式的單母線，在主變壓器的臺數(shù)上，應當與分段數(shù)宜保持一致性。同時，在每段的母線之間，應當進行分段式的斷路器設(shè)置。而進行這一設(shè)置主要是基于主變壓器在進行檢修時，會對母線的段風機送出。

2.2高壓側(cè)的主接線

在風電場電氣系統(tǒng)中的高壓側(cè)主接線，其升壓站的高壓側(cè)配電裝置中主要的接線方案設(shè)計，是由變壓器的單母線與一線路單元接線兩種方法構(gòu)成。同時，通過變壓器一線路單元接線與單線母方法的應用，對單個風電場電能升壓站進行匯集。風電升功能與多匯集的升壓站主要適用于單母線分段式接線與單母線為主要的形式進行風電場電氣系統(tǒng)高壓側(cè)主接線設(shè)計。

2.3用電的主接線

在風電場電氣系統(tǒng)中的用電的主接線，主要是兩路相對獨立的電源所構(gòu)成。一路電源是引自主變壓器的低壓側(cè)，而另一路則是通過站外的電源實現(xiàn)引接。如從地方升壓站所引入的電源，或者從原風電場內(nèi)的施工電源永久化引接電源，也可以對柴油的發(fā)電機組進行合理的設(shè)置。通常，220kV的升壓風電場電氣系統(tǒng)，所應用的是單母線分段式的接線。而110kV的升壓風電場電氣系統(tǒng)，則是要應用單母線進行接線。

3、集成電路設(shè)計技術(shù)要點

3.1電纜線路的設(shè)計要點

在風電場電氣系統(tǒng)中的電纜線路設(shè)計，主要是在魚蝦養(yǎng)殖區(qū)域、鹽池地區(qū)一級跨越性的林區(qū)等，進行電氣線路設(shè)計。在進行風電場電氣的線路埋設(shè)施工環(huán)節(jié)，應當選擇合理的線路埋設(shè)路徑，并對整體的線路埋設(shè)進行綜合性的設(shè)計，避免電纜遭受外熱、機械外力、白蟻與腐蝕等自然環(huán)境所影響。如果所應用的是非金屬的鎧裝光纜，則應當應用穿保管的方式來進行接地。

3.2架空線路的設(shè)計要點

在風電場電氣系統(tǒng)中的架空線路設(shè)計，主要是應用鋼芯的絞線作為導線，在進行地接施工時可以應用鍍鋅鋼絞線的方式。35kV的線路全線的安裝架空地線。而10kV的線路，則可以依據(jù)風電場的雷電活動規(guī)律，來進行合理的設(shè)計。在集電線路的路徑中，應當對電氣機位的運行、分布、施工、路徑長度與交通條件進行周全的考慮與分析，并制定多種可行性設(shè)計方案，依據(jù)現(xiàn)實的風電場情況進行有針對性的完善與彌補設(shè)計。在架空線路與光纜之間的同桿敷設(shè)至風電場內(nèi)的升壓變電站，還應當單獨進行架空光纜線路的設(shè)計。

4、基礎(chǔ)設(shè)備選型技術(shù)的應用

4.1主變壓器的選型

主變壓器的選型，主要應當依據(jù)國家的相關(guān)技術(shù)標準，進行具體的技術(shù)設(shè)計與應用。同時，要與風電場的實際施工情況進行綜合性的分析。選擇低損耗、油侵式、自冷或者風冷式的有載調(diào)壓變壓器、自然油循環(huán)等型號的變壓器。此外，對于大變壓器的選擇，應當選擇S10型號的，盡量以自冷為主要的型號選擇要求，變壓器的壓力在100MVA以下為宜。

4.2箱變的選型

對于箱變的選型，機組的容量應當選定在1500kW以下的容量。在這一容量內(nèi)，風力發(fā)電機組可以找找相關(guān)的單元接線進行美式箱變的配置。而機組的容量在1500kW以上時，則應當進行歐式的箱變配置。而變壓器應當選擇節(jié)能型的材料，如S11型。在機組的功率因數(shù)上相對滯后，在實際的運行中，硬的那個發(fā)出容量的配置箱變，并分別接頭于高壓的繞組上。同時，通過無勵的磁調(diào)壓手段，對變壓器間短路阻抗設(shè)計，這一環(huán)節(jié)應答選擇阻抗值較為標準化的變壓器。

4.3風電機組的選型

風力發(fā)電機組的電氣性能，不僅要與風力發(fā)電的機組規(guī)范相符合，還要滿足相關(guān)的風電場電氣系統(tǒng)技術(shù)標準要求。如功率的因數(shù)應當在超前的0.95-0.95的滯后范圍內(nèi)，對風電機組進行有效的調(diào)控操作。

5、電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的有效應用

5.1繼電保護系統(tǒng)裝置

對于風電場電氣系統(tǒng)中的繼電保護系統(tǒng)裝置設(shè)計，主要包括對母線的繼電保護、變壓器繼電保護、無功補償設(shè)備繼電保護、風電場電氣站內(nèi)的繼電保護、風電場內(nèi)的及集成電線路繼電保護等。

5.2直流電源的系統(tǒng)

風電場內(nèi)的電氣系統(tǒng)直流電源系統(tǒng)設(shè)計，主要要符合國家的相關(guān)電氣工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)標準來進行合理的、科學的設(shè)計。同時，對于直流電源系統(tǒng)的電視，應當進行獨立空間的布置設(shè)計。

5.3升壓站調(diào)度的自動化系統(tǒng)

在風電場電氣系統(tǒng)中的升壓站調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)計，主要是包含著發(fā)電功率的控制系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、電能量的計量系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)、風電功率的預測系統(tǒng)、安全自動的裝置系統(tǒng)等。同時，在具體的設(shè)計技術(shù)環(huán)節(jié)，應當嚴格遵守國家的相關(guān)電氣系統(tǒng)設(shè)計標準與規(guī)范進行。同時，要依據(jù)風電場的風能運行與特殊性的相關(guān)穩(wěn)定性與安全性要求，進行規(guī)范化的設(shè)計。對于故障錄波的裝置系統(tǒng)，應當按照128路的開關(guān)量與64路模擬量進行合理的系統(tǒng)配置設(shè)計。此外，對于電網(wǎng)的調(diào)度設(shè)計，應當盡量按照風電場的實際發(fā)電量調(diào)度要求，對多配置的風功率進行系統(tǒng)預測。

6、結(jié)語

綜上所述，隨著節(jié)能降耗這一環(huán)保概念的提出，在一定程度上帶動了風電場行業(yè)的發(fā)展。在風電場中，電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)占有重要的系統(tǒng)比重。合理的電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，不僅能夠為風電場提供強大的技術(shù)支持，還能夠切實的保障風電場運行的安全性與穩(wěn)定。因而，需要風電場通過不斷的實踐，來分析電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的要點與有效應用。從而進一步提高風電場內(nèi)的電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，推動風電場的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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