風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)綜述

鄭清淼

摘 要： 風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)是整個(gè)電控系統(tǒng)的核心。這是保證電氣設(shè)備按照指令工作的前提條件，是保證風(fēng)電場(chǎng)穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。風(fēng)電場(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)在電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用階段發(fā)揮著無可替代的作用。風(fēng)電場(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)是否安全合理直接關(guān)系到電氣設(shè)備的性能和服務(wù)壽命，并直接確定電氣設(shè)備的使用效果。通過介紹風(fēng)電場(chǎng)電設(shè)計(jì)的重要性，闡述了風(fēng)電場(chǎng)電設(shè)計(jì)的一些原則，并描述了風(fēng)電設(shè)計(jì)過程中需要注意的幾個(gè)主要問題。風(fēng)電場(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)旨在確?？茖W(xué)合理，并進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展風(fēng)電場(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 風(fēng)電場(chǎng);電氣設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】TM64 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.124

1 風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的幾點(diǎn)原則

1.1 政策性設(shè)計(jì)原則。

風(fēng)電場(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)遵循國(guó)家的法令和相關(guān)行業(yè)的規(guī)章制度，不違反中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)等重要戰(zhàn)略的實(shí)施。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)來說，各級(jí)黨和政府要切實(shí)貫徹落實(shí)精神，節(jié)約土地，減少植被損傷長(zhǎng)期規(guī)劃和開發(fā)原則進(jìn)行。

1.2 通用化設(shè)計(jì)原則。

電氣設(shè)備的工作原理幾乎相似，根據(jù)裝置的功能和工作要求設(shè)計(jì)有一定程度的不同。將來，為了滿足一般電氣設(shè)備設(shè)計(jì)的要求，必須遵循共同的通用化設(shè)計(jì)原則。

1.3 可靠性設(shè)計(jì)原則。

電氣設(shè)計(jì)是一個(gè)完美的整體有機(jī)組合，有很多分支組成，只有分支之間相互協(xié)調(diào)，才可以以確保電氣設(shè)備的可靠有效工作。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)備的實(shí)際布局和負(fù)載容量應(yīng)基于操作所需量和技術(shù)要點(diǎn)來考慮。

1.4 合理性設(shè)計(jì)原則。

利潤(rùn)是各企業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)，為了獲得利潤(rùn)和控制經(jīng)費(fèi)，必須考慮所有鏈接的生產(chǎn)到銷售的電氣裝置。在風(fēng)電場(chǎng)的電設(shè)計(jì)過程中，需要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)和實(shí)際情況合理規(guī)劃設(shè)計(jì)計(jì)劃。電氣設(shè)計(jì)必須經(jīng)濟(jì)實(shí)用，必須考慮大量生產(chǎn)的要求，合理控制成本輸入。

2 風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 風(fēng)電場(chǎng)高壓側(cè)主接線。

風(fēng)電場(chǎng)增壓站中高壓側(cè)配電裝置的基本布線方式主要包括傳輸單元連接和單總線連接。用于收集單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電能的升壓站采用變壓器線路單元連接和單總線連接。必須收集來自多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能，或者對(duì)于具有風(fēng)力發(fā)電收藏和風(fēng)力發(fā)電提升功能的升壓站，采用單一的母線或單一的母線斷面連接。

2.2 風(fēng)電場(chǎng)低壓側(cè)主接線。

風(fēng)電場(chǎng)的增壓站的低壓側(cè)（35kV或10kV）連接通常是單個(gè)總線部分。而且，區(qū)域的號(hào)碼必須和主變壓器的號(hào)碼一致。區(qū)域斷路器可以在總線各部分之間設(shè)置。在主變壓器維護(hù)期間，主要是為了便于母線部分的電氣和機(jī)械能的傳輸。另外，為了節(jié)約主變壓器的無負(fù)荷損失，也可以在小風(fēng)月操作無負(fù)荷主變壓器。

2.3 風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)用電主接線。

風(fēng)電場(chǎng)的增壓站的電力系統(tǒng)由兩個(gè)獨(dú)立的電源構(gòu)成，一是引導(dǎo)到獨(dú)立變壓器的低電壓側(cè)，二是從站外電源引接，如果原風(fēng)力發(fā)電機(jī)的建設(shè)電源是永久的，或者從本地助推器站得到電源，還可以設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組?，F(xiàn)場(chǎng)電源系統(tǒng)采用三相四線系統(tǒng)，將系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，系統(tǒng)的額定電壓為380/220v，220kv的升壓站采用單母線切斷，110kv升壓站采用單總線連接。

3 風(fēng)電場(chǎng)集電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)的規(guī)模和連接條件來決定回收線的電壓的選擇。收集線優(yōu)選為35kV的電壓電平。分布式函數(shù)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)用于小容量風(fēng)扇，塔和升壓站之間的近距離或大的本地功率負(fù)載。回收線可以采用10kv的電壓等級(jí)。一般來說，對(duì)于固件線收集線，架空線是優(yōu)選的。當(dāng)受森林地區(qū)、魚池、公路、其他電力線等地形和特征的限制時(shí)，必須使用電纜線。

3.1 架空線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

風(fēng)電場(chǎng)架空線的導(dǎo)體由鋼絲鋁絞線制成，接地線由鍍鋅鋼絲制成。架空電線必須設(shè)置在35kV線的全線上。10kv依賴于風(fēng)電場(chǎng)的雷電活動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)，合理，安全，應(yīng)用，綜合考慮機(jī)位分配，運(yùn)用，建設(shè)，交通狀況，路徑長(zhǎng)度等因素，比較多種方式。政府計(jì)劃被批準(zhǔn)時(shí)，架空線路必須在丘陵地帶、山岳地帶和沙漠平原地區(qū)使用。超頭線和埋設(shè)電纜的組合可以在海岸沙灘、河流網(wǎng)絡(luò)和沼澤地區(qū)使用。風(fēng)電場(chǎng)的開銷光纜可以采用ADSS的所有介質(zhì)自支撐光纜線或OPGW架空接地線復(fù)合電纜。光纜和架空線在網(wǎng)站的推進(jìn)器變電站上設(shè)置在同一個(gè)桿上，并且不設(shè)置單獨(dú)的開銷光纜線。

3.2 電纜線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

埋設(shè)的電纜線，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的收集線通過森林面積、鹽池面積、魚蝦繁殖地區(qū)和高補(bǔ)償費(fèi)用和高難度的頭條線建設(shè)技術(shù)橫渡其他地區(qū)時(shí)，可以使用。選擇風(fēng)電場(chǎng)收集線的電纜線應(yīng)避免機(jī)械力、過熱、腐蝕、白蟻等損害。直接嵌入的光纜通常沿著溝道和電源線纜嵌入?？梢赃x擇CYFTA 53（聚乙烯非金屬?gòu)?qiáng)化芯鋼帶裝甲光纜）。光纜進(jìn)入塔時(shí)，必須接地外部金屬零件。選擇非金屬裝甲光纜后使用保護(hù)管。

4 風(fēng)力機(jī)組設(shè)計(jì)

4.1 風(fēng)力機(jī)組的起停和并網(wǎng)。

風(fēng)扇啟動(dòng)后，必須有特定的條件，所以風(fēng)速的最小速度應(yīng)該是3m/s。發(fā)電機(jī)的速度設(shè)定為27R/min時(shí)，繞組可以通過軟啟動(dòng)裝置進(jìn)入輸電網(wǎng)。進(jìn)入電源網(wǎng)格時(shí)，由于旁路基礎(chǔ)設(shè)施的使用，其啟動(dòng)器的功能將丟失。連接到功率網(wǎng)格后，發(fā)電機(jī)的電流必須受到限制。而且，那個(gè)不能低于其自身電流的1.2倍。而且，與電力網(wǎng)的合并時(shí)間相對(duì)短，通常不足1分鐘。風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力渦輪輸出數(shù)與風(fēng)速直接成正比。風(fēng)速快，量大。風(fēng)速慢的情況下量少。如果風(fēng)速在14-15m/s之間，則輸出不增加。

4.2 風(fēng)力機(jī)組的特點(diǎn)。

風(fēng)力渦輪機(jī)的構(gòu)成非常復(fù)雜。該組件主要包括旋翼，刀片等空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，是適用于今天生產(chǎn)的風(fēng)力渦輪技術(shù)的具體性能。另外，由于刀片的邊緣必須與地球相比較，其旋轉(zhuǎn)了角度，因此刀片對(duì)空氣具有非常明顯的剎車功能，而且刀片的邊緣一般是碳纖維，所以它具有躲開雷閃的功能。另外，支撐負(fù)荷部的材料主要是不銹鋼。刀片制動(dòng)的話，彼此獨(dú)立不會(huì)產(chǎn)生壞影響。即使刀刃邊緣異常，也能正常工作。另外，齒輪箱的高速軸上也配備有剎車裝置，能夠有效地抑制故障。在緊急情況下，它可以立即停止機(jī)器，以確保單位正常運(yùn)作。

5 防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1 風(fēng)電場(chǎng)直擊雷過電壓保護(hù)。

在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中，雷保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是重要的。僅此鏈接的更加完整的設(shè)計(jì)，就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的有效操作。在特定設(shè)計(jì)過程中，接地電纜的主要連接模式確保接地網(wǎng)格的電阻不能超過相應(yīng)范圍，其中，從刀片尖端的下部通過塔到主接地網(wǎng)格。風(fēng)扇和箱型變電站如果使用相同的接地格子，則不能使用其他的防雷措施。

5.2 風(fēng)電場(chǎng)雷電侵入波過電壓保護(hù)。

對(duì)于雷電侵入波，使用具有適當(dāng)參數(shù)的氧化鋅避雷器作為連接到風(fēng)車保護(hù)裝置、箱式變壓器、線路和線路端子的高壓開閉器。

總結(jié)：風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)對(duì)今后風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響?？偨Y(jié)了風(fēng)力發(fā)電工程設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問題的設(shè)計(jì)點(diǎn)，總結(jié)了可以作為將來設(shè)計(jì)參考使用的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)過程中可以使用的幾個(gè)結(jié)論。

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