风电场内110kV升压站电气一次设计的要点研究

风电场内110kV升压站电气一次设计的要点研究

发表时间：2018-06-13T09:52:37.240Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：胡强[导读] 摘要：文章介绍风电场内电气一次设计的程序，分析110kV升压站的工程设计以及布置方案的优化设计中要点及注意事项，供同行参考。

（江西大唐国际新能源有限公司江西省南昌市 330038）摘要：文章介绍风电场内电气一次设计的程序，分析110kV升压站的工程设计以及布置方案的优化设计中要点及注意事项，供同行参考。

关键词：风电场；110kV升压站；电气一次设计 1引言

近年来随着全球经济的快速发展，人们对于各种能源多度开采和利用，以及对环境的破坏，使得全球资源危机和环境恶化问题已经引起了全球各国的关注。我国近年来为了推动我国的可持续发展，提出了一系列节能减排的政策和措施，并加快了我国能源结构的调整。尤其是大力开发和使用清洁型能源来逐渐减少煤炭、石油等能源的需求，以风力发电为例，我国并网发电的风电机组装机容量在逐年增加，根据“十三五”规划预计到2020年装机容量会超过1.6亿kW。但是在目前风电场内110kV升压站的电气一次设计中，随着相关技术的发展，需要对其设计方案进行不断优化，以更好地推动风力发电事业的发展。 2风电场内电气一次设计的程序

在目前的风电场电气设计中，其设计内容主要包括一次系统设计和二次系统设计两部分，而前者主要由风电机组、升压变电站、集电线路和用电系统组成，也是本文研究的重点，其中风电机组主要采用的是箱式变压器，集电线路则通常以架空线路为主，并具有良好的经济性，下面具体介绍升压变电站电气设计中的主要内容。

2.1接入系统的方式设计

以我国的某大型峡谷风电场为例，在对其风电场进行电气一次设计中，其接入系统采用的方式是设置110kV送电间隔和110kV出线的方式，并且采用这种方式与一个110kV的变电站直接进行连接，而且本工程中集电线路总长度约为7000m。

2.2电气主接线的设计

本风电场采用8台风力发电机，每台的装机容量为2000kW，属于中小型的风机装机规模，所以对其主接线的设计原则，则在满足风电场基础可靠运行的基础上，对其主接线以及继电保护装置等进行相应的优化和简化，以降低风电场的建设投资成本，同时降低风电场在运行过程中的能源消耗，满足我国相关政策对风电场建设节能减排的要求。所以在依据上述原则的基础上，采用以下方式对主接线进行设计。

一是采用风力发电机组与箱式变电站的组合设计方式，根据上述介绍，本项目采用8台2000kW的风电机，其出口的电压平均为0.66kV，且功率因数在0.98左右。但是本项目中各风机之间的距离较远，为了在设计过程中减少各风电机组之间以及风电机组内部的动力回路的电缆长度和数量，所以根据本项目的实际施工环境和设计要求，最后选用一机一变的接线方式。二是对箱式变电站的高压一侧以及接线方式进行选择，根据本项目所用的风机的数量和参数，确定高压一侧的出现电压大约在10kV和35kV之间进行选择，所以需要对这两种方式进行设计性能和效果上的对比，经过比较分析可知，10kV的出线通道占用比后者要低，所以具有较低的投资成本，但是前者的运行损耗却比后者要高，在经过综合比对之后，最终选取10kV的箱式变电站的高压侧的设计方式。

3 110kV升压站的工程设计

3.1中性点接地方式确定

对于不同级别电压的中性点接地具有不同的方式，本项目中对110kV一侧的中性点接地方式采用直接的接地方式，而对于35kV一次则采用小电阻的接地方式。而且对于后者的无功补偿方式的确定，是根据本项目中风电机组的0.66kV和风机箱变的35kV一次采用的是电缆槽的方式，因此确定无功补偿方式为动态无功补偿SVG装置。

3.2电源的设计

对于风电机组和升压站，采用不同的电源设计方式，前者采用在主变35kV低压侧设置箱式变压器的方式，且此电源主要为风电场内的照明、加热、检修和低压用电等提供电源；后者则采用在35kV的升压站和35kV的二段母线各连接一台站用变压器的方式，这两台变压器为一主一副，且这两台变压器采用三相四线的接线方式，每个额母线都要进行分担连接。

3.3电气设备类型的选择

对于风电场内的电气设备主要包括高压断路器、隔离开关、主母线以及电力电缆等选择，选择的指标则是当电气设备遇到短路等故障时，设备的热稳定性能够符合设计要求，而且便于后期进行校验。因此，在上述设计原则下，本项目选择三相油浸的双绕组铜芯荷载调压、升压、风冷等型号的变压器作为升压主变压器。此外，对于110kV的配电设备，则按照原则选用户内式的六氟化硫作为封闭式的组合电器，而且根据主变以及箱变的相关参数，对此项目的无功补偿进行分析和计算，并合理选用无功补偿装置来确保电网的无功补偿容量大于无功损耗，以此来减少风电场运行过程中的各种突发状况对电网的冲击，确保风电场风机的安全可靠运行。

4 110kV升压站的布置方案优化设计

4.1电气优化

在本项目中采用了L型的联合布置方式对电气设备进行设计和布置，此种布置方式不仅可以提高对风电场场地的有效利用，而且对工作人员的检修作业提供便利。所以采用的具体优化方式为：将配电段所用的开关柜布置在综合楼最底层的低压配电间，并按照单列进行布置以及双面维护的方式。此外，此开关柜的控保设备均采用直流屏，火灾报警系统则设置在二层的电子设备间中，并采用防静电的地板。

4.2建筑优化

由于本项目的升压站采用L型的布置方式，并将生产区和生活区进行了划分，所以需要通过一些辅助功能将二者进行有机结合，主要是便于寒冷季节的正常生产以及对室外作业的减少，所以对于所有功能的设计采用集中式的布置方式，这样不仅可以减少寒冷季节的散热面积，还能起到有效的节能降耗的作用。此外，由于升压站结构具有不规则性，所以还要在进行功能分区时进行抗震缝的合理设计，比如采用跨度较大的进深来满足设计和工艺的要求。

5结语

在风电场项目的建设中，由于升压站的重要作用，在对其进行设计的过程中，不仅需要对中性点接地方式进行确定，对电源和电气设备的类型进行选择和设计，还应对动力及照明系统进行合理设计。在对升压站进行布置时，应对电气的布置方式和建筑的布置方式进行优化，满足我国风电场建设可持续发展的要求。

参考文献：

[1] 郭玉敏.风电场220kV升压站电气一次设计要点分析[J].建材与装饰，2015（23）.

[2] 赵峻增.风电场内110kV升压站电气一次设计的要点分析[J].中国科技投资，2013（A23）：107-107.