99MW風電場升壓站電氣設計優化方案

王睿

【摘 要】社會的進步與經濟的增長推動了科學技術的發展，使得各種電氣設備被廣泛應用到社會各個領域當中，從而提升了對電力能源的使用力度，社會各界對電力能源產生了更高的要求?；诖?，論文以99MW風電場升壓站為研究對象，在簡單對其進行介紹的基礎上，詳細闡述了電氣主接線與直流電源兩個方面的優化。

【Abstract】Social progress and economic growth promoted the development of science and technology， making all kinds of electrical equipment has been widely applied to various fields of the society， so as to enhance the usage level of power energy. Based on this， paper takes the 99MW wind power plant booster station as the research subject， through simply introduces this engineering， paper detailedly explores the optimization of mian electrical connection and direct current power supply.

【關鍵詞】99MW風電場；升壓站；電氣設計；優化

【Keywords】99MW wind power plant； booster station； electrical design； optimization

【中圖分類號】TM92 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0154-02

1 引言

近年來，在社會經濟快速發展的情況下，環境破壞問題得到了社會各界的廣泛關注，使得人們建立了更加良好的環境保護理念。這種情況下，依然采用火力發電的方式為社會提供電力能源，完全不能滿足人們對環境保護的要求，從而對新能源產生了較大的期望。風能作為自然界廣泛存在的新能源之一，還是一種可再生能源，對環保具有重要價值，對于當前的電力行業的環境保護取得了不錯的效果。但深入分析后可以發現，但受到技術等因素的限制，采用風力發電時往往需要投入較高的成本，降低了電力企業的效益。因此，本文對99MW風電場升壓站電氣設計優化方案進行研究具有重要意義，通過研究提高當前現有風力發電站的運行效率，為電力企業獲得更多的經濟效益打下良好基礎。

2 99MW風電場升壓站電氣介紹

風電場作為當前電力行業中的重要組成部分之一，由風力發電機、箱變、集電線路、升壓站等多個結構構成，升壓站是其中較為關鍵的結構之一，為整個風電場的運行提供了重要幫助。所謂的升壓站，指的是一個使通過的電荷電壓發生變化的整體系統，主要目的是為了升壓，降低小線路電流，從而減少電能的損耗。當前階段的風電場當中，主要包括3種電壓型號種型號的升壓站，分別為110kV、220kV和330kV的升壓站，升壓站的等級越高，生產時所需要投入的資金越多，而且對抗壓等物理性能具有更高的要求[1]。

整個升壓站主要由四個部分構成：①一次設備，包括變壓器、隔離開關、斷路器、電抗器等；②二次回路，也可以稱為控制回路，與一次設備相比，該回路中的電壓較低，指的是對一次設備具有保護、控制作用的設備與線路；③繼電保護，通常有線路保護、斷路器保護、母線保護、測控裝置等；④DCS、NCS連接，升壓站可以通過該部分的連接，將控制的信息傳入到計算機內，從而對整個升壓站進行控制[2]。

3 建筑布置的優化

按照升壓站工藝標準，在對升壓站建設時，應通過“一”字形進行布置，將辦公區與工作區完全分割出來，使兩者各自構成獨立的場所，同時，將全部功能都放置到統一建筑內。采用這樣的布置方案，不僅可以減少土地使用面積，提高了土地資源的使用效率，而且對于辦公區的大體積建筑物來說，還可以達到節能的效果。具體布置如下所示：

根據整個風電場升壓站的平面圖，結合工作區與辦公區的實際要求，將其劃分為合理的兩個部分。在工作區，應安裝35kV配電裝置室、站用變電室、繼電保護室等幾個部分。布置35kV配電裝置室與站用變電室時，應將其設置到一樓，高度在5.0m左右；繼電保護室與控制室布置時，將其放置到二樓，高度在3.5m左右。同時，在建筑物的設備房內，全部留出了兩個出口，一個出口為人員出口，另一個為物品運輸出口，這樣不僅使整個建筑內的運行更加順暢，而且在出現危險情況時，還可以降低危險帶來的損失[3]。在辦公區，一樓為員工的辦公與生活場所，包括了各部門的辦公室、會議室，員工的食堂等；二樓為員工主要的生活區，包括了員工的宿舍與活動室，在每一個宿舍內，建立單獨的衛生間，通過該生活區，為員工空余時間內，提供了豐富多彩的娛樂方式。

4 電氣主接線的設計優化

在99MW風電場升壓站中，主要由以下結構組成：變壓器2臺，容量為50MVA；110kV接線通過單母線的方式完成，其中，2回主變進線間隔，1回出線間隔；35kV接線，通過單母線分段的方式完成的，在兩段之間，通過斷路器柜與隔離柜分開的。以往的變電站中，通過單母線分段方式連接時，每臺變壓器的容量不用很高，只有總容量的60%，可以在一臺變壓器出現問題的情況下，直接切換到另一臺變壓器上，為整個升壓站的運行提供保障，確保供電的穩定性[4]。

在風電場的實際運行當中，在1號母線連接3回線路時，1～3U線路中的總容量為49.5MW，2號母線連接3回線路時，4～6U線路中的總容量為49.5MVA，整個線路內共需要99MVA的容量。若2號變壓器出現問題后，由于1號變壓器的容量只有60MVA左右，與99MVA相差非常多，無法達到整個線路運行的基本要求。同時，在整個風電場內，采用的是雙電源供電原理，主電源與1號母線相連，次電源與風電場外的10kV線路連接。通過上述的分析可以發現，在整個風電場升壓站運行時，35Kv分段母線很難發揮出應有的作用。因此，應對主接線優化時，應將斷路器柜與隔離柜撤除，得到如圖1所示接線圖。

5 直流電源的優化設計

對直流電源進行優化時，可以在直流電源側與通信電源側，各安裝一套蓄電池組，安裝時應滿足以下要求：符合《35～110kV變電站設計規范》（GB50059-2011）中規定，通信裝置一側，能夠利用電池組供電，也可以通過電池變換手段進行供電；《電力工程直流電源系統設計技術規程》（DL/5044-2014）中規定，在低壓的直流系統中，需通過電池組供電，而對于低于48V直流系統中，需采用電池組供電的電力專用DC/DC變換裝置。因此，在優化后的系統中，可以將電氣與通信看成一個整體，共同用電池組供電，同時，在48V通信電源處，應選擇DC/DC設備供電。這樣優化之后，可以有效提升整個升壓站性能的基礎上，減少對電源數量的使用[5]。

6 總結

綜上所述，通過上述方案對正風電場升壓站進行優化后，不僅提升了整個升壓站的性能，而且，還降低了整個升壓站建設的投入成本，同時，還為升壓站的操作與管理提供了便捷，對風電場的發展具有重要意義。雖然該優化具有一定的優勢，對當前風電行業的發展具有重要意義，但在社會與經濟快速發展的情況下，還會對風電場有更高的要求。因此，在之后的工作當中，還應根據科學技術的發展，進一步對該風電場升壓站電氣設計優化進行研究，使優化方案符合不同時期的要求。

【參考文獻】

【1】孫長江，沈錢蘭.白巖山風電場升壓站電氣設備布置優化[J].城市建設理論研究（電子版），2016，27（12）：59.

【2】周春生.特變達坂城風光互補項目升壓站電氣主接線設計方案探討[J].電子技術與軟件工程，2015，04（7）：240-240.

【3】陳玉梅，甘樂，余勇.某風電場110kV升壓站優化設計[J].河南建材，2015，16（5）：121-122.

【4】甘露，徐大坤，李曉麗.風電場升壓站生活熱水系統設計方案對比[J].工業建筑2016年增刊Ⅰ，2016，11（25）：68.

【5】史超.探析風電場升壓站電氣一次設備施工安裝的質量控制[J].工程技術（文摘版），2016，06（8）：00026-00026.endprint