風電場升壓站35kV側接地方式選擇及接地變容量計算探討

上海勘測設計研究院有限公司 董國峰

風電場升壓站35kV側接地方式選擇及接地變容量計算探討

上海勘測設計研究院有限公司 董國峰

中性點接地方式是風電場安全運行涉及的關鍵問題，風電場升壓站的設計中需要選擇35kV母線側接地方式、選擇消弧線圈或小電阻接地設備的參數、選擇接地變壓器容量。本文以某風電場為例，給出了方案選擇的計算過程及步驟。

風電場；電容電流；電阻接地；消弧線圈接地；接地變容量

本文的目的是通過計算單相接地電容電流，確定風電場35kV母線側接地方式、確定消弧線圈或小電阻接地設備的參數、確定接地變壓器容量以及進行整定繼電保護。

1 電容電流計算

1.1 電容電流計算原則

確定35kV母線側接地方式時，應計算35kV集電線路的單相接地電容電流。電網的電容電流，應當包括有電氣連接的所有架空線路、電纜線路、箱式變壓器的電容電流，并計及升壓站母線和電器的影響。

1.2 原始資料

安徽某風電場，安裝22臺2.2MW風機，集電線路電壓等級為35kV，額定線電壓為37kV，采用電纜與架空線路混合敷設方式。集電線路統計如下：

1)電纜線路

2)架空線路單回路

3)架空線路雙回路

1.3 計算公式及計算過程

單相接地電容電流計算原理公式：

式中：IC——單相接地電容電流（A）；Ue——系統額定線電壓（kV）；ω——角頻率rad/s；fe——額定頻率（Hz）；C——系統每相對地電容（μF）。

本工程采用以下方式計算電容電流。

1.3.1 風電場線路電容電流計算

風電場線路分為：電纜線路、單回路架空線路、同塔雙回路架空線路。

風電場線路部分單相接地電容電流計算公式：

式中：IC——單相接地電容電流（A）；ICl——線路每千米單相接地電容電流平均值（A/km）；l——線路長度（km）。

1)電纜線路電容電流IC1計算

交聯聚乙烯電纜每千米單相接地電容電流平均值見下表：

?

2)單回路架空線路電容電流IC2計算

額定電壓(kV) 單相接地電流(A/km) 35 0.10

3)同塔雙回路架空線路電容電流IC3計算

同塔雙回線路電容電流并非為單回線的2倍，其等效電容電流為單回線計算電容電流1.6倍，即0.16A/Km。

額定電壓(kV) 單相接地電流(A/km) 35 0.16

1.3.2 風電場箱式變壓器電容電流IC4計算

單臺箱式變壓器接地電容電流按0.18A估算。

箱式變壓器數量(臺) 單臺箱式變壓器接地電容電流(A) 22 0.18

式中：n——箱式變壓器臺數。

1.3.3 35kV側總電容電流計算

1)不考慮變電站增大系數，總電容電流IC計算：

2)考慮變電站增大系數，總電容電流IC計算：

額定電壓(kV) 變電站影響接地電流增大率(%) 35 13

2 接地方式選擇及設備選擇計算

2.1 接地方式選擇原則

根據《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范》(GB/ T 50064-2014)：35kV系統，當單相接地故障電容電流不大于10A時，可采用中性點不接地方式；當大于等于10A又需要在故障條件下運行時，應采用中性點諧振接地方式。

35kV主要由電纜線路構成的風力發電場集電系統，當單相接地電容電流較大時，可采用中性點低電阻接地方式。變壓器中性點電阻器的電阻，在滿足單相接地繼電保護可靠性和過電壓絕緣配合的前提下宜選較大值。

2.2 經消弧線圈接地方式的相關計算公式

2.2.1 補償容量選擇

消弧線圈的補償容量，可按下式計算：

式中：Q——補償容量（kVA）；K——系數，過補償取1.35；IC——單相接地電容電流（A）；UN——系統額定線電壓（V）。

2.2.2 接地變容量選擇

1)接地變不兼做站用變

接地變設計容量應為消弧線圈容量的1.1倍。實際上接地變壓器的最高電壓和最大電流不會同時出現，在工程中選擇接地變壓器容量時，一般按與所連接消弧線圈相同的容量選擇。

接地變的設計容量：

式中：S設計——接地變的設計容量（kVA）；接電變可選擇比S設計大的最近一檔的標準容量。

2)接地變兼做站用變

接地變壓器兼做站用變，接地變壓器一次繞組的容量為消弧線圈的容量與站用電的容量之和，二次繞組的容量為站用電的容量。

接地變兼做站用變的設計容量：

式中：S設計——接地變壓器兼做站用變的設計容量（kVA）；S站——站用變容量（kVA）；φ——站用變功率因數角（°）。

接地變兼做站用變可選擇比S設計大的最近一檔的標準容量。

2.3 經小電阻接地方式的相關計算公式

2.3.1 單相電阻性電流的計算

選定的單相電阻性電流，可按下式計算：

Id=K IC

式中：Id——選定的單相電阻性電流值（A）；

K——配合系數。

當IC≥100A時，K=1～2；當IC＜100A時，K=2～6。

2.3.2 中性點接地電阻的計算

中性點接地電阻：

式中：RN——中性點接地電阻值（Ω）；UN——系統額定線電壓（V）。

2.3.3 接地變容量選擇

1)接地變不兼做站用變

式中：S短時——接地變的短時容量（kVA）。

根據IEEE-C62.92.3標準規定變壓器10s的允許過載系數為額定容量的10.5倍，因此接地變的設計容量只需選擇為電阻容量的1/10.5即可。

式中：S設計——接地變的設計容量（kVA）。

接電變可選擇比S設計大的最近一檔的標準容量。

2)接地變兼做站用變

接地變壓器兼做站用變，接地變壓器一次繞組的容量為接地電阻的容量與站用電的容量之和，二次繞組的容量為站用電的容量。

接地變兼做站用變的設計容量：

式中：S設計——接地變壓器兼做站用變的設計容量（kVA）；S站——站用變容量（kVA）；S短時——接地變的短時容量（kVA）；φ——站用變功率因數角（°）。

接地變兼做站用變可選擇比S設計大的最近一檔的標準容量。

2.4 計算過程及結果

本工程中，不考慮變電站增大系數情況下，總電容電流IC=44.78A，選擇經小電阻接地方式。

1)選定的單相電阻性電流，可按下式計算：

取Id=200A

2)中性點接地電阻：

3)接地變容量選擇

本工程中，接地變兼做站用變，站用變容量為400kVA。

接地變兼做站用變選擇800kVA容量。

[1]電力工程電氣設計手冊.

[2]工業與民用配電設計手冊.

[3]DL/T 5222-2005,導體和電器選擇設計技術規定.

[4]GB/T 50064-2014,交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范.

[5]GB/T 50064-2014,交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合設計規范.

[6]朱曉露,曹飛翔.接地變壓器容量的計算與選擇[J].變壓器,2012(08).

圖6 智能車牌識別系統運行結果圖

4 小結

4.1 本文主要解決了的問題

（1）從車體圖像中如何定位分割牌照區域；（2）對分割后的字符如何提取具有分類能力的特征；（3）如何進行識別匹配；（4）怎樣利用Matlab作為系統界面。

4.2 相應方法

（1）采用邊緣檢測法實現定位；（2）采用投影分割進行字符分割，重點針對車牌定位和圖像預處理后較標準的圖像；（3）采用模板匹配法進行字符識別。

由此可以說這是一種程序邏輯設計較為簡單，且錯誤率較低的車牌識別系統。

參考文獻

[1]岡薩雷斯.數字圖像處理(第二版)[M].電子工業出版社,2007,8.

[2]郁梅等.基于視覺的車輛牌照檢測[J].計算機應用研究,1999(5):65-67.

[3]劉陽,伊鐵源等.數字圖象處理應用于車輛牌照的識別[J].遼寧大學學報,2004:65-68.

[4]葉晨洲等.車輛牌照字符識別系統[J].計算機系統應用,1999(5):P10-13.

[5]葉晨洲,廖金周.一種基于紋理的牌照圖像二值化方法[J].微型電腦應用,1999(6):28-29.