浅析风电场升压站电气一次设计

浅析风电场升压站电气一次设计

本文结合工程实际，对风电场220kV升压站电气一次设计的相关内容进行了分析，以供同仁参考！

标签：风电场;220kV升压站;电气一次设计、

某风电场根据规划远期规模为150 MW，分三期建设，本期风电场为一期工程，装机容量为48MW，共安装22台单机容量为2000kW的风电机组，通过4回35kV线路汇集后送至新建的220 kV升压站，升压站同期建设。根据项目审批后的接入系统报告，升压站新建1台150 MV A升压变，新建1回220kV线路接入电力系统，线路长度约为10 km，导线截面按300 mm2考虑; 220kV升压站220kV侧电气主接线远期及本期均采用线路变压器组接线，35kV侧采用单母线接线;本期新建1×150MV A升压变低压侧配置30Mvar（容性）和5Mvar（感性）的动态可连续调节的无功补偿装置。

1、升压站电气主接线

根据规程DL/T-5218规定，经接入系统设计审批，220 kV升压站220 kV侧电气主接线远期及本期均采用线路～变压器组接线，35 kV侧采用单母线接线。

35 kV风电场工程出线4回，远期出线10回。

2、各级中性点接地方式

220 kV侧接地方式：220 kV侧为星形接线，中性点通过隔离开关接地。

35 kV侧接地方式：升压站35 kV母线为单母线接线，共计10回出线。根据集电线路的设计资料，计算35kV系统单相接地电容电流为111.28 A，大于规程规定的中性点不接地系统不大于10 A的要求，根据国网974号文件要求，并考虑到部分出线为电缆出线，因此本工程35 kV系统采用小电阻接地系统，采用在主变35kV侧绕组中性点经低电阻接地，单相短路保护作用于跳闸。根据DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》中式18.2.6.-2 、DL/T5153-2002附录C 中Id宜不小于系统的接地电容电流、DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》2.1条“低电阻接地的系统為获得快速选择性继电保护所需的足够电流，一般采用接地故障电流为100 A ～1000 A”的规定，最终按Id>kIc 取定Id值，其中k值按Q/DG1-D0103-2011《风力发电场电气设计技术导则》k 系数取1～2，本工程暂选定k=1.5，则：

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

为方便设备生产和试验，本工程接地电阻最终选取100 Ω。

10kV侧绕组：采用角形接线不接地运行。

3、雷电过电压保护

（1）雷电侵入波保护

升压站220kV配电装置出线处装设一组氧化锌避雷器作为防雷电侵入波过电压保护，35kV配电装置母线上装设一组氧化锌避雷器作为防雷电侵入波过电压保护。因主变距离220kV出线避雷器和35kV母线避雷器电气距离小于《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第7.3.4条金属氧化物避雷器至主变压器间的最大距离要求，因此主变高低压引线上不装设避雷器。35kV每回出线配置1组避雷器。

（2）防直击雷。

经计算，升压站生产区采用4只30m高避雷针即可满足屋外配电装置防直击雷过电压保护，其中3只为独立避雷针，1只装于220kV屋外配电装置架构上。

生活区建筑物顶部设置避雷带构成建筑物的防直击雷保护。

4、电气设备布置

（1）电气总平面布置

根据整个风电场规划，升压站设置在风电场的中间位置，以缩短整个风电场35kV集电线路长度，减少电能损耗。

升压站从功能上划分为生产区和生活区，电气设备等生产设备均布置在生产区。根据站址的推荐位置，综合考虑220kV和整个风电场35kV集电线路的出线方向，将生产区布置在升压站西侧，生活区布置在升压站东侧。参考国网典设220A1方案，此方案设备布置清晰、紧凑，出线、运行检修方便，用地节约，节省投资。

全站总布置按照升压站最终规模设计，220kV采用户外AIS布置在生产区南侧，35kV采用屋内成套开关柜布置于在生产区北侧，主变布置在220kV配电装置与35kV配电装置之间，主控楼与附属建筑物布置于生活区。在220kV配电装置和主变压器场地之间设置一条运输道路，围绕生产区布置有消防和运输道路，升压站出口位于南侧，与主变运输道路连通。动态无功补偿装置布置在生产区，其中连接变及刀闸等设备位于220kV配电装置的东侧，功率柜、控制柜、启动柜布置在SVG室内，该房间与35kV屋内配电装置室连为一体。380V采用屋内成套开关柜布置在主控综合楼内。

（2）220kV配电装置

220kV配电装置采用户外AIS配电装置，进出线采用架空出线，采用分项式

断路器单列布置;进出线间隔宽度15m，出线架构挂点高度15m。主变中心线至运输道路中心线距离10.5m，220kV配电装置纵向尺寸（道路中心距离）为35m。

（3）35kV配电装置

35kV配电装置采用户内成套开关柜，双列布置，整个配电装置室平面布置横向尺寸为19.4m，纵向尺寸为10.5m。35kV主变引线采用绝缘管母线，35kV 出线采用电缆出线引至围墙外。

本文通过对风电场220kV升压站电气主接线、各级中性点接地方式、雷电过电压保护、电气设备布置等相关内容进行了论述，为工程后续建设奠定了良好的基础。

参考文献：

[1] 白海军.光伏电站电气一次设计研究[D]. 华北电力大学2013

[2] 李斌.49.3MW风电场工程可行性研究[D]. 吉林大学2013

[3] 包晶晶.35/10kV总降压变电站电气设计与防雷保护研究[D]. 南昌大学2012

[4] 庞浩.复杂地形风电场风资源分析及风场选址[D]. 天津大学2011