預裝式變電站在風電工程中的設計

郭占泉

（特變電工衡陽變壓器有限公司，湖南 衡陽 421007）

預裝式變電站在風電工程中的設計

郭占泉

（特變電工衡陽變壓器有限公司，湖南 衡陽 421007）

風力發電作為我國電能的一個重要來源，在我國電能供應中占據著重要的位置。通常情況下我國的風力發電使用的是“低壓風力發電機”，但是這種發電方式往往對電能的消耗較大。預裝式變電站相對來說規模較小，不需要人員專門進行看守。在當前風力發電發展過程中，預裝式變電站在風電場中越來越重要，這種情況下就需要更好地對預裝式變電站進行有效的設計，這樣才能更好地滿足預裝式變電站的需求，促進我國風電工程更好的發展。

預裝式；變電站；風電工程；設計

隨著當前我國社會經濟不斷發展，風力發電在電能方面的應用越來越廣泛，其中低壓風力發電機是國內風力發電的一種常用模式，這種發電模式的輸出電壓為0.69kV。通常情況下風力發電機組的分布都比較分散，與風電場中心的變電站有著較遠的距離，因此就會增加傳輸過程中對電能的消耗，要想使這一問題得到解決，可以在其中進行預裝式變電站的應用，這種變電站中的配電裝置以及高壓開關設備和變壓器都需要按照特定的方案進行安裝。由于當前預裝式變電站在風電場中的應用越來越廣泛，因此就需要根據其特殊性進行針對性設計，下面就預裝式變電站在風電工程中的設計進行具體分析。

1 風電場中預裝式變電站技術概述

預裝式變電站又稱為箱式變電站，這種變電站主要是將低壓配電裝置和高壓開關設備以及配電變壓器按照相應的方式進行一體化的預制形成一種成套的設備，也就是將這三種設備的功能進行有效的結合。

常規的土建變電站和預裝式變電站存在一定的差異，首先預裝式變電站是由制造廠直接進行設計、制造以及安裝完成的，另外，預裝式變電站在出廠以前需要進行型式試驗考核，這種變電站在實際的安裝、運行、適應性等方面有著明顯優勢，在實際應用中能夠有效降低傳輸中的損耗，同時還能促進供電質量的提升。除此之外，在投資以及送電周期方面與土建變電站相比也有明顯的優勢。在實際應用中，預裝式變電站在戶外的使用比較多，因此在具體的設計、安裝、制造方面的要求比較高，這樣才能使變電站的安全、穩定運行得到有效保證。在實際運行中。如果高壓開關或者低壓開關出現凝露，這種情況下就有可能導致出現網絡放電，因此就需要避免這種現象的出現。變壓器在運行過程中如果出現發熱現象，就會影響出力，因此在實際的變電站運行中需要防止發熱現象的出現，同時還要防止腐蝕現象的出現，以保證變電站正常、安全的運行。

2 預裝式變電站在風電工程中的設計

風電場中預裝式變電站的功能劃分相當明確，其中的高壓配電裝置、低壓配電裝置以及變壓器分別安裝在高壓室、低壓室和變壓器室，三個部分使用電纜建立聯系，在風電工程預裝式變電站設計中，散熱問題、防火問題、接地問題、檢修問題是其中最重要的幾個部分。

首先從散熱問題來說，由于預裝式變電站的空間狹窄，因此這一問題就成了箱式變電站中的主要問題。此外，通風和防塵問題也是這種變電站設計中需要考慮的內容。預裝式變電站幾乎都是在室外工作的，這種情況下箱內的溫度就會隨著太陽的輻射升高，箱內溫度一旦升高就會對箱內元件以及高低壓設備的正常運行造成影響，要想使變電站的正常運行得到有效的保證，就需要采取有效的措施進行降溫。

其次是防火問題。在變電站的相關設計規范中要求，變壓器和耐火等級為二級的建筑物之前的防火凈距離應該保證在10m，與可燃介質電容器以及變壓器等設備的外墻凈距兩側以及總高都應該加3m，如果相應的防火墻符合變電站設計的標準，并且沒有空洞或者門窗，這種情況下就不會對防火墻以及建筑物之間的距離進行要求。如果其中存在防火門，防火墻和設備之間的距離就應該保持在5m以上。

第三，接地問題。由于預裝式變電站中的設備較多，不同的設備具體的接地形式也存在一定的差異，這種情況下如果不能對其進行有效的處理，極有可能出現燒毀的現象，因此在實際安裝中必須保證外殼以及電纜按照相應的規定進行接地，同時為了避免燒毀問題的出現，還需要采取一定的屏蔽措施。

第四，檢修問題。預裝式變電站中的緊湊型變電站，由于其本身的空間相當小，為了方便后期的檢修工作，在實際設計中必須將人為維修的空間問題進行考慮。電纜出線需要沿電纜溝敷設或者通過穿鋼管，在實際進行設計的時候都應該將用戶維修的情況考慮進去。最后關于過電壓的問題。在電纜出線末端的線路終端桿上需要進行新型的過電壓電纜保護器的設置，這樣就能有效實現對過電壓的防止。下面就具體對風電工程總的預裝式變電站中的低壓配電裝置、高壓開關設備以及變壓器的設計分別進行分析。

2.1 低壓配電裝置

在進行風電用預裝式變電站的低壓配電裝置設計中，需要切實按照GB 17467—2010的相關規定進行，在實際的設計中，低壓配電柜需要選擇 GGD 型組合式交流低壓配電柜，因為這種配電柜在電氣方案適用性強，同時方便安裝維護，有很好的防護性能，并且具有極強的分段能力。

GGD 型配電柜的柜體使用的是通用型的柜體，20模安裝孔，最后的組裝使用的是SMF冷彎型鋼進行局部焊接，這種結構的柜體具有較強的通用性。為了使柜體在使用中的散熱得到有效的保證，GGD柜體的上下兩端均有散熱孔的設置，柜體內部電器元件則通過上端操控進行散熱，冷風通過下端槽孔進入，這樣柜體中就會形成一個自然的風道，就能使柜體運行的散熱得到有效的保證。柜體的頂端能夠進行拆裝，其中的主母線的調整以及裝配也是相當方便，在實際使用中，為了更方便地進行裝運和起吊，柜頂四角都有吊環的設置，柜體內部安裝的無功補償裝置和低壓計量都是按照柜裝的形式進行的，操作以及后期的維護都能夠在班前進行，通過這種方式的設置能夠使柜體的外形尺寸得到有效的控制，柜體內部能夠對低壓側額定開斷電流進行有效的測控，同時還能實現對非電量的保護以及對電氣參數的測量，一旦發生事故，這一系統還能夠對事故進行有效的記錄。

2.2 高壓開關設備

在風電場中進行預裝式變電站的設計中，熔斷器組合電器是預裝式變電站中高壓負荷開關的最佳選擇，正常的負荷電路都需要通過高壓負荷開關進行控制，如果出現過載電流或者短路的情況，都需要使用熔斷器進行開斷。這種模式的控制設備具有維護工作量小、結構緊湊、壽命長的優點，同時開關母線不會因為外界環境受到影響。為了保證長期、安全、穩定的使用，需要定期對設備進行巡視檢查，這樣才能及時發現設備中存在的問題并且及時進行解決。

2.3 變壓器

風電場中的預裝式變電站中的變電器通常使用的是油浸式升壓變壓器，常規的油浸式升壓變壓器為全密封型，在實際安裝中需要將其單獨安裝在變壓器室內，不能和高壓開關設備進行同箱安裝。在當前的實際使用中，為了更好地提高變壓器的散熱功能，經電磁優化后硅鋼片是變壓器鐵心材料的最佳選擇，利用這種材料能夠有效降低變壓器負載損耗以及空載損耗，同時能夠實現三面散熱，有效增強設備的散熱問題，相比較以往的側面散熱、單面散熱等方式都有明顯的優勢，有效的解決了散熱死角問題，避免了由于散熱對設備造成的損害。

此外，在實際使用中，由于風能本身存在間歇性以及波動性等特點，這種情況下變壓器就容易不斷受到沖擊，因此在實際的風能預裝式變電站的設計中，相應的變壓器就需要能夠承受較強的沖擊電流能力。就目前風電場中的預裝式的變電站的應用現狀來說，預裝式變電站的空間都比較狹窄，這種情況下變壓器的散熱問題和通風問題就成了預裝式變電站中面臨的主要問題。在實際的設計中如果對散熱以及通風問題進行解決，就會出現防塵和安全防護的問題，所以在實際進行預裝式變電站的設計以及安裝過程中，必須將變電站所在地的自然環境和預裝式變電站的防塵以及散熱三者進行綜合考慮，在安裝時應該盡可能地在其中進行溫控溫顯裝置以及通風機的加裝，這樣不僅能夠有效平衡散熱、安全、防塵之間的關系，同時也能及時了解設備的溫度，更好地進行通風防塵、散熱工作。

3 結語

綜上所述，在當前社會經濟不斷發展的過程中，人們正常的生產、生活已經越來越離不開電能，風能作為我國電能供應的重要部分，在我國的電能使用中占據著重要的位置。由于風電工程中的風電機組比較分散，這種情況下實際電能傳輸中電能損耗就會比較大，預裝式變電站能夠有效降低傳輸中的電能損耗，因此在風電工程中得到了推廣和使用。但是由于這種變電站本身結構比較緊湊，因此其中存在散熱及防塵等問題，要想在風電工程中更好地使用這種變電站裝置，就需要根據風電工程所在地的環境，并結合散熱、防塵幾個方面的因素共同考慮預裝式變電站的設計和安裝，這樣就能確保在降低傳輸損耗的同時，有效解決散熱以及防塵等問題，從而促進預裝式變電站在風電工程中更好的應用。

[1]李建敏. 110kV升壓變電站電氣一次設計探討[J]. 城市建設理論研究：電子版，2015(6).

[2]馬明宇. 淺析110kV變電站暖通空調的設計及其注意事項[J].工程技術：全文版，2016(6).

[3]劉曙光，容江偉，王宏斌. 預裝式變電站綜合保護裝置的設計與實現[J]. 電力系統自動化，2003(16).

[4]陳煒，劉滌塵，廖清芬，王靜，陳懿，韓翔宇. 風電接入配電網對電壓質量的影響及對策研究[J]. 電力電容器與無功補償，2016(4).

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