浅谈风电场接入系统设计优化

二 、风 电场 集 电 线 路 的 选 择
风电场接线集 电线路结构共有 ５种常用方案 ， 链形结构；单边环形 结构 ；双边环形结构 ；复合环形结构 ； 星形结构。链形是 目前已建风 电
空线方案时对铁塔的要求较高 ， 造价也增加较多 ，可靠性也相应下降。
还有在一些地区涉及到横跨公路、铁路等 ， 施工难度加大。 直埋电缆 由于埋设在地下 ，不受周 围环境影 响 ， 可靠性较高 ；电缆 对地电容较大 ，发生单相接地故障时，电容电流较大 ，并且发生单线接
流母线 ； 双边环形结构是将链形中两相邻串的尾部风力发电机相连 ；复 合环形结构是将单边和双边两种环形相结合并改进 的一种结构。 风 电场集电线路选择方面 ， 一般采用架空线或 电缆敷设两种 。由于 风电场年利用小时数较低 ，检修线路对发电量造成 的损失较小 ，在考虑
电发展规模不断超越其预期 的发展速度 ，而且一直保持着世界增长最快
能源的地位 。截至 ２ ０ １ １ 年底全 国风电装机容量 已达到 ６ ２ ０ ０万千瓦，连
续三年增长率超过 １ ０ ０ ％。
一
、
风电场 电气主接线的设计
风 电场电气主接线 的设计 主要分以下几种 ： 风力发 电机组升压方式、 风电场集电线路选择、风力发电机分组及连接方式、 风 电场无功补偿等。 风力发 电机组升压 ： 现 国内外风力发电机组出线电压多为 ６ ９ ０ Ｖ ／ ６ ２ ０ Ｖ， 若直接汇总并接人风电场的总升压站 ，则电能损耗过大 ， 且导体的截面 过大 ， 无法满足现场的安装要求，因此 ， 须将电压升高至 ３ ５ ｋ Ｖ或 ｌ Ｏ ｋ Ｖ 才能接人总升压站 。 但从年运行费用上 比较 ， 在经济输送容量的范围内， ３ ５ ｋ Ｖ方案线损较小 ，且维护工作较少。因此 ， 现 国内 外风力发电机组升 压多采用 ３ ５ ｋ Ｖ方案 。 国外也有实验将风机直接升压至 １ １ ０ Ｋ Ｖ ， 不经过整 个电厂的主变整合与电网相连接。但是这样的结果却是会导致风机的频
电机组 ３ ３ 台。 升压站内新建 ６ ３ Ｍ Ｖ Ａ主变压器一 台、 配套相关 ３ ５ ｋ Ｖ高压 配电装置 、 ２ ２ ０ ｋ Ｖ ／ １ １ ０ ｋ Ｖ ／ ６ ６ ｋ Ｖ配电装置 、 无功补偿装置 ； 三回集 电线路 通过 ３ ５ ｋ Ｖ架空线 至升压站 ，线路总长约 ２ ８ ｋ ｍ 。电能输出采用 ２ ２ ０ ｋ Ｖ架 空线路 。电能 由风电场升压站经红泥井变电站往九原中心变 电所送出。 介于风电场的容量较少 ， 且配有一个 主变的情况 ， 宜选用单母线接线方 。 此方式有着接线简单清晰，设备少 ， 操作简单和便于扩建的优点 ，适用 于此电场的主接线设计方式 。根据该风 电场的现场 隋况及平均分组 的原 则， 现将风机分为 ３ 组 。每组为 ｌ １ 台。风 电场的风机分组及连接方式采
繁脱 网、并 网， 最终 ，会使 电网不稳定 ，也使得风机 的总发电量降低 ，
风 电上网困难 。
电流较小 ，并且发生单相接地故 障通常以瞬时故障为主 ，因此可 以采用
中性点不接地或采用消弧线圈接地方式， 以减少机组无为跳闸的可能性 ； 架空线相 同截面导线载流量 比电缆大得多 ， 设计采用架空线则导线截面 积可以选 的较小。但是在一些地区如 山脊风电场 由于风速较 大，采用架
浅谈风电场接人系统设计优化
要 章勇 魏
朔 州供 电公 司 山西
媛
朔州 ０ ３ ６ ０ ０ ２
【 摘 要】目前风 电场电气设 计与传统发 电厂设计的原理相同，但传统的设计 方法不一定适合风电场运行 需求。所以必须针对风 电场电气主接 线设 计的进行改进。针对风电场 电气主接 线进行设计和优化 ， 通过对风机的分组和连接 方式、风 电场集电线路方案 、 风 电场短路 电流计算及设备选取等 的问题进行深入的计 算与讨论 ，提 出一套适用于风机分组连接 、集电线路设 计的可行 方案 。
题解决的紧迫性和传统化石能源供应 的 日 趋紧张 ， 风力发电作为一种清
洁的可再生的发 电方式，也是新能源发 电技术中最成熟和最具规模 的发
电方式之一 ，已经越来越多受到世界各 国的重视。在过去的几年 间，风
现设计的单个４ ９ ． ５ Ｍ Ｗ风电场大多使用单机容量为 １ ５ ０ ０ ｋ Ｗ 的风力发
【 关键词 】风能 链 形 接入 系统 中图分类号 Ｔ Ｍ６ １ ４ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号：１ ０ ０ ９ — ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ５ — ７ ０ — ０ １
风能是一种无污染 的可再生能源 。随着各国对全球温室气体排放问
内主变容量为 Ｉ Ｏ Ｏ Ｍ Ｗ， 无功补偿的调节范围为 （ Ｏ 一１ ２ Ｏ ｏ ０ ） ｋ ｖ ａ ｒ 。
用链形 （ 放射形 ） 。风机输出电压为 ６ ９ ０ Ｖ，因此需要为风机提供箱式变
压器 以达到集电线路的额定 电压 ， 具体数据。升压站之间的集 电线路有直埋 电缆和架空线路 两种方案可供选择 ，下面将从经济和技术两个方面对这两种方案进行 比 较。架空线路由于采用架空导线 ，导线裸露在空气中，受周 围环境影响 较大 ，可靠性较低 ；架空线对地 电容较小 ，发生单相接地故障时 ，电容
场 中用的最多的一种连接方法 ，结构简单 ， 成本不高 ， 其基本思想是将
一
定数 目的风力发电机 （ 包括其附带升压变压器 ） 连接在一条线路之上。
此种连接方式的主要 问题是每条链上的风机数 目受到地理位置 、线路长 度、 线路容量等参数 的限制。环形设计 比 链形需要的线路规格更高、长 度更长 ，因此成本较高 ，但因其能实现一定程度的冗余 ， 可靠性较高。
地故障通常以永久故障为 主，因此不可 以采用中性点不接地方式 ，只能 采用消弧线 圈接地或电阻接地方式 ， 无形 中降低了可靠性 ；电缆相 同截
面导线载流量 比架空线小得多 ，如采用 电缆则导线截面积要大一些 ，且 需选择三根 电缆。
其 中，单边环形结构是将链形中每 串尾部的风力发电机通过线路接回汇