淺談風力發電電氣主接線及主變的選擇

呂鵬

摘要：近年來在國家政策推動下，我國風電、光伏等新能源項目快速發展，相應規范、標準也在逐步完善，對升壓站的電氣接線也有了一些基本要求，但由于實際項目目標、功能、需求差別較大，接線方案在不同項目中還應結合實踐和技經比選論述適當調整，差異化對待。因此，合理地選擇風電站電氣系統的主接線方案，既能滿足送出、后期企業運行中的可靠性、靈活性和安全性要求，又能節省投資，適合新能源這類成本敏感的項目。結合設計規范的相關要求及風電場項目的特殊性，對風電站電氣主接線選擇方案進行分析和探討，提出意見，以供設計人員參考。

關鍵詞：風力發電;風電站;電氣主接線;主變

引言：合理地選擇風電站電氣系統的主接線方案，既能滿足送出、后期企業運行中的可靠性、靈活性和安全性要求，又能節省投資。

1對風電場升壓站主接線方案的探討

作為單一風電場的升壓變電站的主接線設計方案。單一風電場基本是按兩種模式開發，一是一次性按終期建設;二是分期開發建設。如果風電場是按一次性開發建設，則通常推薦采用單臺主變和輸電線路組直接送出的接線方案，簡化接線、節省投資與占地、降低故障率又便于后期運維。但此時設計需注意兩點：一是主變容量不宜超過125兆伏安，如超過則根據防火規范要求需要設置水噴霧滅火系統、合成型泡沫噴霧系統或其他固定式滅火裝置;二是主變低壓側（通常是35千伏側）額定電流不能超過短路器的常規最大制造標準。否則會影響經濟性，在技術經濟比較論述時予以考慮。如果風電場是按分期開發，則通常推薦主變結合分期情況考慮設置方案，如各期開發較為連續可考慮按一次性開發建設原則進行主接線設計，否則高壓配電裝置接線宜采用單母線接線，主變結合分期分別設置。

作為幾個風電場的升壓匯集站的主接線設計方案。此處的升壓匯集是指幾個風電場較為鄰近，均通過主變低壓側母線進行匯集后再升壓送出的方式。這類匯集站的主接線設計原則可等同于上述分期開發模式。即使實際上可能是同時開發，由于是不同開發項目，考慮其獨立性及電力匯集送出、計量等的便利性，宜按上述分期模式考慮設計方案，技經合理時主變也分別設置。

作為單一風電場的升壓站的同時，還是其他本企業風電場的匯集站的主接線設計方案。此處的匯集是指其他風電場距離較遠，通過高壓線路（如220千伏、110千伏）在本站內進行匯集的方式。這類匯集站高壓系統的接線方式應結合所匯集的總容量及企業所愿承擔的風險值確定。就目前開發的大多數風電場而言，均采用單母線接線方式，匯集來的風電場線路采用單母線的模式。但這種接線方案當母線發生故障時會影響其他所有風電場的電力送出，應結合故障所造成的經濟損失綜合考慮適宜的接線及設備配置方案，比如采用雙母線接線方案或雖為單母線但設備采用GIS型等增加可靠性的方案。總體來說，對220千伏、110千伏等級的配電裝置，此類匯集站宜采用單母線接線但設備按GIS型設計。

2主變的選擇

2.1主變形式的選擇

在330kV及以下的發電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器，因為三相較同容量的單相式投資少、占地小、損耗小，同時配電裝置的結構簡單、運行維護較方便。比較以上各特點，選三相變壓器。

2.2主變繞組數的確定

1） 只有一種升高電壓向用戶供電或與系統連接的發電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器。

2） 有兩種升高電壓向用戶供電或與系統連接的發電廠，以及有3種電壓的變電所可采用雙繞組或三繞組變壓器。根據以上兩點，結合本廠只有一種升高電壓，故選用雙繞組變壓器。

2.3繞組接線組別的選擇

我國電力變壓器的三繞組所采用的連接方式為：110kV及以上電壓側均為“YN”，即由中性點引出并直接接地;35kV側作為高中壓側時都可采用“Y”，其中，中性點不接地或經消弧線圈接地，作為低壓側時可能用“Y”或“D”;35kV以下，電壓側（不含0.4kV及以下）一般為“D”，也有“Y”方式。所以，本變壓器220kV側采用“YN”，即由既有中性點引出并直接接地方式。

2.4調壓方式的確定

變壓器的電壓調整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實現的。無勵磁調壓變壓器的分接頭較少，調壓范圍只有10%（±2×2.5%），且分接頭必須在停電的情況下才能調節;有載調壓變壓器的分接頭較多，調壓范圍可達30%，且分接頭可在帶負荷的情況下調壓，但其結構復雜、價格貴，在下述情況采用較為合理：1）出力變化大，或發電機經常在低功率因數運行的發電廠主變壓器;2）具有可逆工作特點的聯絡變壓器;3）電網電壓可能有較大變化的220kV及以上的變壓器;4）電力潮流變化和電壓偏移較大的110kV變電所的主變壓器。

結論：現在已建成與在建風力發電廠接線形式越來越簡單、經濟，絕大多數都采用單母線接線或單母分段接線，單從可靠性考慮，方案三較優于其他兩種接線形式。很多設計單位考慮風力發電前期投入較高，于是簡化接線，節省設備以便節約成本。對于主變的選擇，絕大多數情況下采用風冷足以滿足運行條件。

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