淺析風電場升壓站電氣一次設計

孫建橋

摘要：本文結合工程實際，對風電場220kV升壓站電氣一次設計的相關內容進行了分析，以供同仁參考！

關鍵詞：風電場;220kV升壓站;電氣一次設計、

某風電場根據規劃遠期規模為150 MW，分三期建設，本期風電場為一期工程，裝機容量為48MW，共安裝22臺單機容量為2000kW的風電機組，通過4回35kV線路匯集后送至新建的220 kV升壓站，升壓站同期建設。根據項目審批后的接入系統報告，升壓站新建1臺150 MVA升壓變，新建1回220kV線路接入電力系統，線路長度約為10 km，導線截面按300 mm2考慮; 220kV升壓站220kV側電氣主接線遠期及本期均采用線路變壓器組接線，35kV側采用單母線接線;本期新建1×150MVA升壓變低壓側配置30Mvar（容性）和5Mvar（感性）的動態可連續調節的無功補償裝置。

1、升壓站電氣主接線

根據規程DL/T-5218規定，經接入系統設計審批，220 kV升壓站220 kV側電氣主接線遠期及本期均采用線路～變壓器組接線，35 kV側采用單母線接線。35 kV風電場工程出線4回，遠期出線10回。

2、各級中性點接地方式

220 kV側接地方式：220 kV側為星形接線，中性點通過隔離開關接地。

35 kV側接地方式：升壓站35 kV母線為單母線接線，共計10回出線。根據集電線路的設計資料，計算35kV系統單相接地電容電流為111.28 A，大于規程規定的中性點不接地系統不大于10 A的要求，根據國網974號文件要求，并考慮到部分出線為電纜出線，因此本工程35 kV系統采用小電阻接地系統，采用在主變35kV側繞組中性點經低電阻接地，單相短路保護作用于跳閘。根據DL/T5222-2005《導體和電器選擇設計技術規定》中式18.2.6.-2 、DL/T5153-2002附錄C 中Id宜不小于系統的接地電容電流、DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》2.1條“低電阻接地的系統為獲得快速選擇性繼電保護所需的足夠電流，一般采用接地故障電流為100 A ～1000 A”的規定，最終按Id>kIc取定Id值，其中k值按Q/DG1-D0103-2011《風力發電場電氣設計技術導則》k系數取1～2，本工程暫選定k=1.5，則：

Rn=Un/（ ×Id =35/（ ×1.5×111.28）=121.06（Ω）。

為方便設備生產和試驗，本工程接地電阻最終選取100 Ω。

10kV側繞組：采用角形接線不接地運行。

3、雷電過電壓保護

（1） 雷電侵入波保護

升壓站220kV配電裝置出線處裝設一組氧化鋅避雷器作為防雷電侵入波過電壓保護，35kV配電裝置母線上裝設一組氧化鋅避雷器作為防雷電侵入波過電壓保護。因主變距離220kV出線避雷器和35kV母線避雷器電氣距離小于《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》第7.3.4條金屬氧化物避雷器至主變壓器間的最大距離要求，因此主變高低壓引線上不裝設避雷器。35kV每回出線配置1組避雷器。

（2） 防直擊雷。

經計算，升壓站生產區采用4只30m高避雷針即可滿足屋外配電裝置防直擊雷過電壓保護，其中3只為獨立避雷針，1只裝于220kV屋外配電裝置架構上。

生活區建筑物頂部設置避雷帶構成建筑物的防直擊雷保護。

4、電氣設備布置

（1） 電氣總平面布置

根據整個風電場規劃，升壓站設置在風電場的中間位置，以縮短整個風電場35kV集電線路長度，減少電能損耗。

升壓站從功能上劃分為生產區和生活區，電氣設備等生產設備均布置在生產區。根據站址的推薦位置，綜合考慮220kV和整個風電場35kV集電線路的出線方向，將生產區布置在升壓站西側，生活區布置在升壓站東側。參考國網典設220A1方案，此方案設備布置清晰、緊湊，出線、運行檢修方便，用地節約，節省投資。

全站總布置按照升壓站最終規模設計，220kV采用戶外AIS布置在生產區南側，35kV采用屋內成套開關柜布置于在生產區北側，主變布置在220kV配電裝置與35kV配電裝置之間，主控樓與附屬建筑物布置于生活區。在220kV配電裝置和主變壓器場地之間設置一條運輸道路，圍繞生產區布置有消防和運輸道路，升壓站出口位于南側，與主變運輸道路連通。動態無功補償裝置布置在生產區，其中連接變及刀閘等設備位于220kV配電裝置的東側，功率柜、控制柜、啟動柜布置在SVG室內，該房間與35kV屋內配電裝置室連為一體。380V采用屋內成套開關柜布置在主控綜合樓內。

（2） 220kV配電裝置

220kV配電裝置采用戶外AIS配電裝置，進出線采用架空出線，采用分項式斷路器單列布置;進出線間隔寬度15m，出線架構掛點高度15m。主變中心線至運輸道路中心線距離10.5m，220kV配電裝置縱向尺寸（道路中心距離）為35m。

（3） 35kV配電裝置

35kV配電裝置采用戶內成套開關柜，雙列布置，整個配電裝置室平面布置橫向尺寸為19.4m，縱向尺寸為10.5m。35kV主變引線采用絕緣管母線，35kV出線采用電纜出線引至圍墻外。

本文通過對風電場220kV升壓站電氣主接線、各級中性點接地方式、雷電過電壓保護、電氣設備布置等相關內容進行了論述，為工程后續建設奠定了良好的基礎。

參考文獻：

[1] 白海軍.光伏電站電氣一次設計研究[D]. 華北電力大學 2013

[2] 李斌.49.3MW風電場工程可行性研究[D]. 吉林大學 2013

[3] 包晶晶.35/10kV總降壓變電站電氣設計與防雷保護研究[D]. 南昌大學 2012

[4] 龐浩.復雜地形風電場風資源分析及風場選址[D]. 天津大學 2011