风电场内110kV升压站电气一次设计的要点分析

风电场内110kV升压站电气一次设计的要点分析

摘要：近年来，随着可持续发展战略的实施，我国的风力发电事业也取得了迅猛的发展，风电场内的升压站也衍生出了多种多样的形式。本篇论文我们结合了实际的工程经验，分析了风电场内110kV升压站电气一次设计的要点，希望能够更好地实现“以人为本”的发展理念。

关键词：风电场；110kv升压站；电气一次设计；要点分析

根据相关的统计显示，截至2010年的年底，我国并网风电机组的总容量已经达到2956万kW,结合工程实际，我们预计到2020年，风电机组的规划容量将达到甚至超过1.6亿kW.对于风力发电厂，我们要结合工程实际，遵循着技术先进、安全可靠、运行高效、投资合理、绿色低碳的基本原则来进行设计，本篇论文我们就总结了110kV升压站的优势及设计要点分析，希望能够在日后更加优化其设计方案，推动风力发电事业的发展。

1.风电场内电气设计部分的构成

风电场内的电气设计部分主要是包括了一次系统设计和二次系统设计，一次设计部分主要由四大部分构成：风电机组、升压变电站、集电线路和用电系统。风电场的机组通常会选用箱式变压器，集成电路的方案会选择以经济性为主的架空线路，升压站的组成又分为很多个细节，以下将进行详细的分析。

2.风电场内电气一次设计的程序

风电场内电气一次设计的程序，我们将以某大型峡谷风电场为例，详细地讲解在一次设计过程中的设计要点。

2.1接入系统的方式选择

当前我国的风力发电场中，对于接入系统多有相关的要求，本工程接入系统主要是采用了设置110kV送电间隔和110kV出线的方式，直接接入一个110kv 的变电站，本次工程的线路总长度大致为七千米。

2.2电气主接线的设置

本次工程采用的风力发电厂机组采用了湘电XE93-2000型的风力发电机组，单机的容量为2000kW，用到了八台风机，风机的规模并不大，电气主接线的设置主要是要注意在满足了基础运行的可靠性之后，全力确保电气主接线以及继电保护配置的最简化，使电站的投资成本最小化，确保能源消耗最低化，根据以上的设计要点及原则规定，具体的设计过程如下：

2.2.1组合方式

组合方式主要指的是风力发电机组同箱式变电站之间的组合，风电场内主要安装了8台风机，单机的容量大致都为2000kW，风电机出口的电压平均为0.66kV，功率因数在0.98左右。由于在实际工程中，各个风电机组之间的距离很长，为了降低整个机组的电力消耗，在设计的过程中要特别注意减少各个发电机回路动力的电缆长度及数量，结合实际情况，拟采用一机一变的接线方式。

2.2.2变电站及接线方式

这里主要指的就是箱式变电站的高压一侧以及对接线方式的选择。本次风电场的单机容量我们设定为2000kW，额定的电压为0.66kV，高压一侧的出线电压可以在10kV和35kV之间进行选择，对这两种方式做出了经济性对比，10kV的出现所占通道要窄于35kV的，投资相对就比较低，运行的费用也会合理下降，但是它的损耗要比35kV的高，综合来比较，在一次设计的阶段，还是选择了箱式变电站的高压侧为10kV比较合理。

3.110kv升压站的工程设计

3.1各级电压的中性点接地方式

主变压器110kV一侧的中性点接地方式主要是选择了直接接地方式，而35kV一侧则是选用了小电阻的接地方式，由于风电机组的0.66kV及风机箱变的35kV一侧都是选用了电缆馈出的方式，所以，35kV一侧采用动态无功补偿SVG 装置进行无功补偿。

3.2风电机组和升压站用电源

风电机组自用电源通常会采用箱式的变压器，在主变35kV低压侧设置一台箱式变压器，为风场内的照明、加热、检修和低压用电提供负荷电源。

升压站用电源一般有两台站用变压器，运行的方式为一个主一个备，其中一台用于接于35kV的升压站，一台用来同35kV二段的母线相接，工程的初期选用为备用的电源，终期则是用于母线，我们所采用的站用变压器通常是采用三相四线的接线方式，单个的母线要分段来接。

3.3电气设备的合理选择

电气设备是用于长期的额定条件，所以，我们在选择的过程中应该要考虑到一些短路情况的热稳定性以及电气设备的校验等等，主要是要对风电场内高压断路器以及隔离开关和主母线、电力电缆的选择。

升压主变压器主要是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，主要的型号为SZ11-50000/110，其额定的电压为110±8×1.25%/35。

采用的110kV配电设备是户内式的六氟化硫作为封闭式的组合电器，它的

断路器的额定电流为2000A，额定的开断电流为40.5kA。同时，为了保证风机的安全可靠运行，减少在工作过程中出现突发情况对电网造成的冲击，我们由主变及箱变的相关参数，对项目计算出了无功补偿，要求电网的无功补偿容量要大于无功损耗，其中，可以设置一个容量大致为12Mvar的SVG作为无功补偿的装置。

3.4动力及照明系统

在风电场的运行过程中，我们要定期地对系统进行功能区域划分的电源检修，主要是从低压配电室和配电柜当中引出电源。升压站的照明系统主要是分为正常工作照明和突发事故照明，正常工作时，主要采用交流电源供电，当出现特殊情况，交流电源消失了之后，就要切换至直流电源了，站区的照明主要是户外的高效投光灯，主控制室内则是采用了防眩目的格栅灯，其他的房间都是正常采取荧光灯。

4.110kV升压站的布置方案优化设计

4.1电气的优化

为了全面提高场地的利用率，方便工作人员的工作及生活，我们采取了L 型的联合布置，所用配电段是采用了MNS的低压抽出式的开关柜，将其布置在综合楼体的0米最低层的低压配电间，MNS的低压抽出式的开关柜是呈现为单列的布置，并采取了双面的维护，所有的控保设备都是直流屏，火灾的报警系统设置在综合楼体的3.3米层的电子设备间中，电子设备的高度为300毫米防静电的地板。

4.2建筑的优化

L型的升压站平面布置打破常规，明显划分出了生产区和生活区，通过一些辅助功能将两个部分有机结合在一起，整个楼体的功能被整合为了一个统一的整体，既能够保证冬季的各项功能正常运行，又能够实现室外作业范围的减少，所有的功能都实现了集中性设置，减少了散热面积的同时，达到了节能降耗的目的，但是，在设计的过程当中，要注意到升压站结构的不规则性，在功能的分区设置上做出合理的抗震缝，采取大跨度的进深，满足工艺的要求。

4.3制图的优化

升压站的内部应该要采取紧凑的平面布局设计，在确保建筑物外围的消防环路基础上，在升压站的制图设计上，必须要尽最大的可能设置出绿化面积，在达到美化外观的同时，也要实现绿色环保，升压站的内部应该采取竖向的设计程序，顺应着整个的地形，结合厂区的生产工艺性质，以及厂区附近的内外交通要求，采取平坡式的布置。在场地的外围仍然要避免挡土墙等硬质工程的使用，最好是采用六角护坡砖来进行护坡工程的设置，还可以在六角护坡砖中种植绿草，最大幅度降低工程的投资成本，更加有利于同周边环境之间的融合，更加符合生态环