試論風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉思洋

摘要：當(dāng)前，風(fēng)電場呈現(xiàn)著日益迅猛發(fā)展的態(tài)勢。而在風(fēng)電場中，電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，是其中重要的構(gòu)成部分，且屬于其中較為關(guān)鍵性的計算要點(diǎn)。因而，在風(fēng)電場迅速發(fā)展的形勢下，電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)日益?zhèn)涫荜P(guān)注。從而有效的發(fā)揮電氣系統(tǒng)技術(shù)在風(fēng)電場中的功能優(yōu)勢，為風(fēng)電場的可持續(xù)發(fā)展奠定重要的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場；電氣系統(tǒng)；設(shè)計技術(shù)；設(shè)計原則；有效應(yīng)用；

前言：

隨著國家相關(guān)節(jié)能環(huán)保文件的下發(fā)，給風(fēng)電場建設(shè)單位帶來了新的發(fā)展契機(jī)。在國家的大力扶持下，風(fēng)電場建設(shè)數(shù)量逐漸呈現(xiàn)著增長趨勢。在風(fēng)電場的建設(shè)中，電氣系統(tǒng)技術(shù)是其中最為基礎(chǔ)性的技術(shù)應(yīng)用，更是重要的系統(tǒng)構(gòu)成。在一定程度上，電氣系統(tǒng)技術(shù)能夠直接影響風(fēng)電場的建設(shè)。因而，為了進(jìn)一步加快風(fēng)電場的建設(shè)發(fā)展步伐，就必須對電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)提高重視。

1、風(fēng)電場電氣系統(tǒng)的設(shè)計原則

其一，在進(jìn)行風(fēng)電場的電氣系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)實時的遵守國家的相關(guān)政策與法律規(guī)范，將國家的相關(guān)建設(shè)方針與程序深度的貫徹落實。除了要保證風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性、合理性與可靠性外，還要為后續(xù)的檢修與施工提供便利；

其二，風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)當(dāng)與實際的工程建設(shè)情況，制定相應(yīng)的工程設(shè)計方案與可行性方案。同時，還應(yīng)當(dāng)制一個系統(tǒng)化的長期規(guī)劃，有效的將近期與長期的發(fā)展關(guān)系進(jìn)行明確，為后續(xù)的風(fēng)電場擴(kuò)建奠定基礎(chǔ)；

其三，風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)當(dāng)遵循用地節(jié)約性的原則；

其四，風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)當(dāng)遵循環(huán)保原則，盡可能的將地面植被破壞的幾率將至最低；

最后，節(jié)能降耗是國家提出了重大環(huán)保概念與舉措。因而，在進(jìn)行風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)極大的迎合國家的節(jié)能降耗概念，采用先進(jìn)的工藝與技術(shù)，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2、風(fēng)電場電氣系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)要點(diǎn)

2.1低壓側(cè)的主接線

在風(fēng)電場電氣系統(tǒng)中的低壓側(cè)主接線中，低壓一般在10kV或者35kV。接線多數(shù)是分段式的單母線，在主變壓器的臺數(shù)上，應(yīng)當(dāng)與分段數(shù)宜保持一致性。同時，在每段的母線之間，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分段式的斷路器設(shè)置。而進(jìn)行這一設(shè)置主要是基于主變壓器在進(jìn)行檢修時，會對母線的段風(fēng)機(jī)送出。

2.2高壓側(cè)的主接線

在風(fēng)電場電氣系統(tǒng)中的高壓側(cè)主接線，其升壓站的高壓側(cè)配電裝置中主要的接線方案設(shè)計，是由變壓器的單母線與一線路單元接線兩種方法構(gòu)成。同時，通過變壓器一線路單元接線與單線母方法的應(yīng)用，對單個風(fēng)電場電能升壓站進(jìn)行匯集。風(fēng)電升功能與多匯集的升壓站主要適用于單母線分段式接線與單母線為主要的形式進(jìn)行風(fēng)電場電氣系統(tǒng)高壓側(cè)主接線設(shè)計。

2.3用電的主接線

在風(fēng)電場電氣系統(tǒng)中的用電的主接線，主要是兩路相對獨(dú)立的電源所構(gòu)成。一路電源是引自主變壓器的低壓側(cè)，而另一路則是通過站外的電源實現(xiàn)引接。如從地方升壓站所引入的電源，或者從原風(fēng)電場內(nèi)的施工電源永久化引接電源，也可以對柴油的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行合理的設(shè)置。通常，220kV的升壓風(fēng)電場電氣系統(tǒng)，所應(yīng)用的是單母線分段式的接線。而110kV的升壓風(fēng)電場電氣系統(tǒng)，則是要應(yīng)用單母線進(jìn)行接線。

3、集成電路設(shè)計技術(shù)要點(diǎn)

3.1電纜線路的設(shè)計要點(diǎn)

在風(fēng)電場電氣系統(tǒng)中的電纜線路設(shè)計，主要是在魚蝦養(yǎng)殖區(qū)域、鹽池地區(qū)一級跨越性的林區(qū)等，進(jìn)行電氣線路設(shè)計。在進(jìn)行風(fēng)電場電氣的線路埋設(shè)施工環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)選擇合理的線路埋設(shè)路徑，并對整體的線路埋設(shè)進(jìn)行綜合性的設(shè)計，避免電纜遭受外熱、機(jī)械外力、白蟻與腐蝕等自然環(huán)境所影響。如果所應(yīng)用的是非金屬的鎧裝光纜，則應(yīng)當(dāng)應(yīng)用穿保管的方式來進(jìn)行接地。

3.2架空線路的設(shè)計要點(diǎn)

在風(fēng)電場電氣系統(tǒng)中的架空線路設(shè)計，主要是應(yīng)用鋼芯的絞線作為導(dǎo)線，在進(jìn)行地接施工時可以應(yīng)用鍍鋅鋼絞線的方式。35kV的線路全線的安裝架空地線。而10kV的線路，則可以依據(jù)風(fēng)電場的雷電活動規(guī)律，來進(jìn)行合理的設(shè)計。在集電線路的路徑中，應(yīng)當(dāng)對電氣機(jī)位的運(yùn)行、分布、施工、路徑長度與交通條件進(jìn)行周全的考慮與分析，并制定多種可行性設(shè)計方案，依據(jù)現(xiàn)實的風(fēng)電場情況進(jìn)行有針對性的完善與彌補(bǔ)設(shè)計。在架空線路與光纜之間的同桿敷設(shè)至風(fēng)電場內(nèi)的升壓變電站，還應(yīng)當(dāng)單獨(dú)進(jìn)行架空光纜線路的設(shè)計。

4、基礎(chǔ)設(shè)備選型技術(shù)的應(yīng)用

4.1主變壓器的選型

主變壓器的選型，主要應(yīng)當(dāng)依據(jù)國家的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行具體的技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用。同時，要與風(fēng)電場的實際施工情況進(jìn)行綜合性的分析。選擇低損耗、油侵式、自冷或者風(fēng)冷式的有載調(diào)壓變壓器、自然油循環(huán)等型號的變壓器。此外，對于大變壓器的選擇，應(yīng)當(dāng)選擇S10型號的，盡量以自冷為主要的型號選擇要求，變壓器的壓力在100MVA以下為宜。

4.2箱變的選型

對于箱變的選型，機(jī)組的容量應(yīng)當(dāng)選定在1500kW以下的容量。在這一容量內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以找找相關(guān)的單元接線進(jìn)行美式箱變的配置。而機(jī)組的容量在1500kW以上時，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行歐式的箱變配置。而變壓器應(yīng)當(dāng)選擇節(jié)能型的材料，如S11型。在機(jī)組的功率因數(shù)上相對滯后，在實際的運(yùn)行中，硬的那個發(fā)出容量的配置箱變，并分別接頭于高壓的繞組上。同時，通過無勵的磁調(diào)壓手段，對變壓器間短路阻抗設(shè)計，這一環(huán)節(jié)應(yīng)答選擇阻抗值較為標(biāo)準(zhǔn)化的變壓器。

4.3風(fēng)電機(jī)組的選型

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電氣性能，不僅要與風(fēng)力發(fā)電的機(jī)組規(guī)范相符合，還要滿足相關(guān)的風(fēng)電場電氣系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。如功率的因數(shù)應(yīng)當(dāng)在超前的0.95-0.95的滯后范圍內(nèi)，對風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行有效的調(diào)控操作。

5、電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的有效應(yīng)用

5.1繼電保護(hù)系統(tǒng)裝置

對于風(fēng)電場電氣系統(tǒng)中的繼電保護(hù)系統(tǒng)裝置設(shè)計，主要包括對母線的繼電保護(hù)、變壓器繼電保護(hù)、無功補(bǔ)償設(shè)備繼電保護(hù)、風(fēng)電場電氣站內(nèi)的繼電保護(hù)、風(fēng)電場內(nèi)的及集成電線路繼電保護(hù)等。

5.2直流電源的系統(tǒng)

風(fēng)電場內(nèi)的電氣系統(tǒng)直流電源系統(tǒng)設(shè)計，主要要符合國家的相關(guān)電氣工程直流系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行合理的、科學(xué)的設(shè)計。同時，對于直流電源系統(tǒng)的電視，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行獨(dú)立空間的布置設(shè)計。

5.3升壓站調(diào)度的自動化系統(tǒng)

在風(fēng)電場電氣系統(tǒng)中的升壓站調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)計，主要是包含著發(fā)電功率的控制系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)、電能量的計量系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)、風(fēng)電功率的預(yù)測系統(tǒng)、安全自動的裝置系統(tǒng)等。同時，在具體的設(shè)計技術(shù)環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守國家的相關(guān)電氣系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范進(jìn)行。同時，要依據(jù)風(fēng)電場的風(fēng)能運(yùn)行與特殊性的相關(guān)穩(wěn)定性與安全性要求，進(jìn)行規(guī)范化的設(shè)計。對于故障錄波的裝置系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)按照128路的開關(guān)量與64路模擬量進(jìn)行合理的系統(tǒng)配置設(shè)計。此外，對于電網(wǎng)的調(diào)度設(shè)計，應(yīng)當(dāng)盡量按照風(fēng)電場的實際發(fā)電量調(diào)度要求，對多配置的風(fēng)功率進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)測。

6、結(jié)語

綜上所述，隨著節(jié)能降耗這一環(huán)保概念的提出，在一定程度上帶動了風(fēng)電場行業(yè)的發(fā)展。在風(fēng)電場中，電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)占有重要的系統(tǒng)比重。合理的電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，不僅能夠為風(fēng)電場提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，還能夠切實的保障風(fēng)電場運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定。因而，需要風(fēng)電場通過不斷的實踐，來分析電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的要點(diǎn)與有效應(yīng)用。從而進(jìn)一步提高風(fēng)電場內(nèi)的電氣系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，推動風(fēng)電場的可持續(xù)發(fā)展。

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