風(fēng)電電氣設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)分析與建議

陳明

摘 要：隨著風(fēng)電項(xiàng)目平價(jià)市場的即將到來，風(fēng)電電氣設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的越來越成熟完善，如何提高生產(chǎn)率，使發(fā)電企業(yè)科學(xué)合理的贏得更高利潤，電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)分析就顯得尤為重要。本文從多個方面闡述了電氣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對提高風(fēng)電場電氣設(shè)計(jì)工作效率，提高總承包建設(shè)管理有著積極的作用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場;電氣設(shè)計(jì);主變壓器;集電線路

1 概要

風(fēng)電是2018年我國整體疲軟的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢下少有的增長亮點(diǎn)，預(yù)計(jì)全年新增約2000萬千瓦裝機(jī)，平均年利用小時數(shù)有望突破2000小時，但行業(yè)面對的困難和壓力絲毫未減。補(bǔ)貼資金不足和政策爭議加劇：競價(jià)上網(wǎng)政策已經(jīng)出臺，平價(jià)上網(wǎng)日益臨近，補(bǔ)貼加速退坡，脫離補(bǔ)貼的支撐。風(fēng)電場電氣設(shè)計(jì)作為風(fēng)電設(shè)計(jì)中尤為重要的一環(huán)，如何提高設(shè)計(jì)水平，提高設(shè)計(jì)效率，對于風(fēng)電發(fā)展有著重大意義。

2 風(fēng)電場設(shè)計(jì)原則

2.1風(fēng)電場電氣設(shè)計(jì)應(yīng)遵循國家的法律、法規(guī)，貫徹執(zhí)行國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策和基本建設(shè)程序，使設(shè)計(jì)符合安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，便于施工和檢修維護(hù)。

2.2風(fēng)電場電氣設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工程的中長期發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，并考慮后期發(fā)展擴(kuò)建的可能。

2.3風(fēng)電場電氣設(shè)計(jì)，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則，必須本著對場區(qū)環(huán)境保護(hù)的原則，減少對地面植被的破壞。

2.4風(fēng)電場電氣設(shè)計(jì)應(yīng)本著“節(jié)能降耗”的原則，采用先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)工藝，減少損耗。

3 電氣主接線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

風(fēng)電場電氣主接線核心控制要素：升壓站的規(guī)劃容量、送電線路電壓等級、升壓站功能、主變連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)、系統(tǒng)穩(wěn)定等。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的特點(diǎn)，風(fēng)電場升壓站宜按用戶站考慮，力求接線簡單。

3.1 風(fēng)電場高壓側(cè)主接線

風(fēng)電場升壓站高壓側(cè)配電裝置的基本接線方案主要有變壓器一線路單元接線和單母線兩種形式。匯集單個風(fēng)電場電能的升壓站宜采用變壓器一線路單元接線和單母線兩種形式。匯集多個風(fēng)電場電能集中送出的升壓站或兼有風(fēng)電匯集及風(fēng)電升壓功能的升壓站宜采用單母線形式或單母線分段接線。

3.2 風(fēng)電場低壓側(cè)主接線

風(fēng)電場升壓站低壓側(cè)（35 kV或10 kV）接線一般是單母線分段，分段數(shù)宜與主變壓器臺數(shù)一致，各段母線間可設(shè)置分段斷路器，這主要是考慮主變壓器檢修時便于其母線段風(fēng)機(jī)電能的送出，另外在小風(fēng)月也可用來使空載主變退出運(yùn)行，以節(jié)約一臺主變的空載損耗。

3.3 風(fēng)電場場用電主接線

風(fēng)電場升壓站場用電系統(tǒng)應(yīng)由兩路獨(dú)立的電源組成，一路引自主變壓器低壓側(cè)，另一路從站外電源引接，如原風(fēng)場的施工電源永久化或從地方升壓站獲得電源，也可設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。場用電系統(tǒng)應(yīng)采用三相四線制，系統(tǒng)的中性點(diǎn)直接接地，系統(tǒng)額定電壓380/220 V。一般情況下，220 kV升壓站場用電系統(tǒng)采取單母線分段接線，110 kV升壓站場用電系統(tǒng)采取單母線接線。

4 電氣二次設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 系統(tǒng)繼電保護(hù)

升壓站繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)主要包括變壓器的繼電保護(hù)、母線的繼電保護(hù)、場內(nèi)集電線路的繼電保護(hù)、無功補(bǔ)償設(shè)備的繼電保護(hù)、站用變的繼電保護(hù)，應(yīng)符合《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》（GB14285-2006）的規(guī)定。

4.2 風(fēng)電場升壓站調(diào)度自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

風(fēng)電場升壓站調(diào)度自動化的設(shè)計(jì)主要包括遠(yuǎn)動系統(tǒng)、發(fā)電功率控制系統(tǒng)、故障錄波、電能量計(jì)量系統(tǒng)、安全自動裝置及風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)等，應(yīng)符合《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T 5003-2005）的規(guī)定。根據(jù)風(fēng)電場風(fēng)能的特殊性及運(yùn)行的安全穩(wěn)定要求，風(fēng)電場故障錄波、安全穩(wěn)定應(yīng)按照系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)，故障錄波裝置宜按照64路模擬量、128路開關(guān)量進(jìn)行配置。

電測量及電能量計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合《電測量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/T5137—2001）的規(guī)定。按照電網(wǎng)調(diào)度對風(fēng)電場發(fā)電量調(diào)度要求應(yīng)配置風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)。

4.3 風(fēng)電場直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

風(fēng)電場升壓站直流電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（DL/5044-2004）的規(guī)定。直流系統(tǒng)蓄電池宜單獨(dú)設(shè)立房間布置。

5 風(fēng)電場升壓站通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

風(fēng)電場升壓站通信系統(tǒng)應(yīng)按照風(fēng)電場接入系統(tǒng)通信部分的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，調(diào)度交換機(jī)門數(shù)設(shè)計(jì)按照接人系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，不宜超過40門;光傳輸設(shè)備按照雙套設(shè)計(jì);升壓站設(shè)置一48V通信電源，蓄電池按照雙套配置。

6 風(fēng)電場集電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

對于集電線路的電壓選擇應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場規(guī)模及接人條件等要素因地制宜確定。集電線路優(yōu)先考慮采用35kV電壓等級。風(fēng)機(jī)容量小、塔位距升壓站較近或地方用電負(fù)荷較大應(yīng)采用分布式接入系統(tǒng)，集電線路可采用10kV電壓等級。

風(fēng)電場集電線路一般情況下優(yōu)先采用架空線路，當(dāng)受地形地物等約束條件限制時，如林區(qū)、魚池、公路、其他電力線路等，宜采用電纜線路。

6.1 架空線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

風(fēng)電場架空線路的導(dǎo)線可采用鋼芯鋁絞線，地線可采用鍍鋅鋼絞線。35 kV線路全線安裝架空地線。10 kV則視其風(fēng)電場雷電活動情況而定。集電線路路徑應(yīng)綜合考慮機(jī)位分布、運(yùn)行、施工、交通條件及路徑長度等因素，進(jìn)行多方案的比較，做到經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。在政府規(guī)劃許可時，丘陵山地和荒漠平原地區(qū)一般應(yīng)采用架空線路。海岸灘涂、河網(wǎng)、泥沼地區(qū)可采用架空線路與地埋電纜相結(jié)合的型式。

6.2 電纜線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)風(fēng)電場集電線路在跨越林區(qū)、鹽池地區(qū)、魚蝦養(yǎng)殖地區(qū)等永久性征地賠償費(fèi)用較高和架空線路施工技術(shù)難度較大地區(qū)時可采用地埋電纜線路。風(fēng)電場集電線路的電纜路徑選擇應(yīng)避免電纜遭受機(jī)械外力、過熱、腐蝕、白蟻等危害;應(yīng)盡量結(jié)合場區(qū)施工道路，以便于敷設(shè)、維護(hù);滿足安全條件下，應(yīng)保證電纜路徑最短。直埋光纜一般采用沿壕溝與電力電纜并溝直埋方式。通常可選用GYFTA53型（聚乙烯非金屬加強(qiáng)芯鋼帶鎧裝光纜），光纜進(jìn)入塔筒時應(yīng)做好金屬外鎧的接地。若選用非金屬鎧裝的光纜應(yīng)采用穿保護(hù)管方式。

7 結(jié)束語

風(fēng)電場的設(shè)計(jì)將會對日后風(fēng)電場的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生較為深刻的影響，本文對風(fēng)電場工程設(shè)計(jì)中的幾個主要問題的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了綜述，總結(jié)出一些可在風(fēng)電場設(shè)計(jì)過程中用到的結(jié)論，可在今后的設(shè)計(jì)中作為參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 風(fēng)電場工程電氣設(shè)計(jì)規(guī)范：NB/T31026—2012，國家能源局發(fā)布，2013-07-01

[2] 許昌，鐘淋涓，風(fēng)電場規(guī)劃與設(shè)計(jì)，中國水利水電出版社，2014-02-01

[3] 蘇紹，禹蘇剛，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)制造及風(fēng)電場設(shè)計(jì)施工，機(jī)械工業(yè)出版社，2013-05-01