淺談風力發(fā)電電氣主接線及主變的選擇

呂鵬

摘要：近年來在國家政策推動下，我國風電、光伏等新能源項目快速發(fā)展，相應規(guī)范、標準也在逐步完善，對升壓站的電氣接線也有了一些基本要求，但由于實際項目目標、功能、需求差別較大，接線方案在不同項目中還應結合實踐和技經比選論述適當調整，差異化對待。因此，合理地選擇風電站電氣系統(tǒng)的主接線方案，既能滿足送出、后期企業(yè)運行中的可靠性、靈活性和安全性要求，又能節(jié)省投資，適合新能源這類成本敏感的項目。結合設計規(guī)范的相關要求及風電場項目的特殊性，對風電站電氣主接線選擇方案進行分析和探討，提出意見，以供設計人員參考。

關鍵詞：風力發(fā)電;風電站;電氣主接線;主變

引言：合理地選擇風電站電氣系統(tǒng)的主接線方案，既能滿足送出、后期企業(yè)運行中的可靠性、靈活性和安全性要求，又能節(jié)省投資。

1對風電場升壓站主接線方案的探討

作為單一風電場的升壓變電站的主接線設計方案。單一風電場基本是按兩種模式開發(fā)，一是一次性按終期建設;二是分期開發(fā)建設。如果風電場是按一次性開發(fā)建設，則通常推薦采用單臺主變和輸電線路組直接送出的接線方案，簡化接線、節(jié)省投資與占地、降低故障率又便于后期運維。但此時設計需注意兩點：一是主變容量不宜超過125兆伏安，如超過則根據(jù)防火規(guī)范要求需要設置水噴霧滅火系統(tǒng)、合成型泡沫噴霧系統(tǒng)或其他固定式滅火裝置;二是主變低壓側（通常是35千伏側）額定電流不能超過短路器的常規(guī)最大制造標準。否則會影響經濟性，在技術經濟比較論述時予以考慮。如果風電場是按分期開發(fā)，則通常推薦主變結合分期情況考慮設置方案，如各期開發(fā)較為連續(xù)可考慮按一次性開發(fā)建設原則進行主接線設計，否則高壓配電裝置接線宜采用單母線接線，主變結合分期分別設置。

作為幾個風電場的升壓匯集站的主接線設計方案。此處的升壓匯集是指幾個風電場較為鄰近，均通過主變低壓側母線進行匯集后再升壓送出的方式。這類匯集站的主接線設計原則可等同于上述分期開發(fā)模式。即使實際上可能是同時開發(fā)，由于是不同開發(fā)項目，考慮其獨立性及電力匯集送出、計量等的便利性，宜按上述分期模式考慮設計方案，技經合理時主變也分別設置。

作為單一風電場的升壓站的同時，還是其他本企業(yè)風電場的匯集站的主接線設計方案。此處的匯集是指其他風電場距離較遠，通過高壓線路（如220千伏、110千伏）在本站內進行匯集的方式。這類匯集站高壓系統(tǒng)的接線方式應結合所匯集的總容量及企業(yè)所愿承擔的風險值確定。就目前開發(fā)的大多數(shù)風電場而言，均采用單母線接線方式，匯集來的風電場線路采用單母線的模式。但這種接線方案當母線發(fā)生故障時會影響其他所有風電場的電力送出，應結合故障所造成的經濟損失綜合考慮適宜的接線及設備配置方案，比如采用雙母線接線方案或雖為單母線但設備采用GIS型等增加可靠性的方案?？傮w來說，對220千伏、110千伏等級的配電裝置，此類匯集站宜采用單母線接線但設備按GIS型設計。

2主變的選擇

2.1主變形式的選擇

在330kV及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器，因為三相較同容量的單相式投資少、占地小、損耗小，同時配電裝置的結構簡單、運行維護較方便。比較以上各特點，選三相變壓器。

2.2主變繞組數(shù)的確定

1） 只有一種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器。

2） 有兩種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及有3種電壓的變電所可采用雙繞組或三繞組變壓器。根據(jù)以上兩點，結合本廠只有一種升高電壓，故選用雙繞組變壓器。

2.3繞組接線組別的選擇

我國電力變壓器的三繞組所采用的連接方式為：110kV及以上電壓側均為“YN”，即由中性點引出并直接接地;35kV側作為高中壓側時都可采用“Y”，其中，中性點不接地或經消弧線圈接地，作為低壓側時可能用“Y”或“D”;35kV以下，電壓側（不含0.4kV及以下）一般為“D”，也有“Y”方式。所以，本變壓器220kV側采用“YN”，即由既有中性點引出并直接接地方式。

2.4調壓方式的確定

變壓器的電壓調整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現(xiàn)的。無勵磁調壓變壓器的分接頭較少，調壓范圍只有10%（±2×2.5%），且分接頭必須在停電的情況下才能調節(jié);有載調壓變壓器的分接頭較多，調壓范圍可達30%，且分接頭可在帶負荷的情況下調壓，但其結構復雜、價格貴，在下述情況采用較為合理：1）出力變化大，或發(fā)電機經常在低功率因數(shù)運行的發(fā)電廠主變壓器;2）具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器;3）電網(wǎng)電壓可能有較大變化的220kV及以上的變壓器;4）電力潮流變化和電壓偏移較大的110kV變電所的主變壓器。

結論：現(xiàn)在已建成與在建風力發(fā)電廠接線形式越來越簡單、經濟，絕大多數(shù)都采用單母線接線或單母分段接線，單從可靠性考慮，方案三較優(yōu)于其他兩種接線形式。很多設計單位考慮風力發(fā)電前期投入較高，于是簡化接線，節(jié)省設備以便節(jié)約成本。對于主變的選擇，絕大多數(shù)情況下采用風冷足以滿足運行條件。

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