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風電電氣設計關鍵點分析與建議

2019-10-21 10:36陳明
中國電氣工程學報 2019年21期
關鍵詞:風電場電氣設計

陳明

摘 要:隨著風電項目平價市場的即將到來,風電電氣設計的設計規(guī)范和標準的越來越成熟完善,如何提高生產率,使發(fā)電企業(yè)科學合理的贏得更高利潤,電氣設計的關鍵點分析就顯得尤為重要。本文從多個方面闡述了電氣設計的關鍵,對提高風電場電氣設計工作效率,提高總承包建設管理有著積極的作用。

關鍵詞:風電場;電氣設計;主變壓器;集電線路

1 概要

風電是2018年我國整體疲軟的經濟發(fā)展形勢下少有的增長亮點,預計全年新增約2000萬千瓦裝機,平均年利用小時數有望突破2000小時,但行業(yè)面對的困難和壓力絲毫未減。補貼資金不足和政策爭議加?。焊們r上網政策已經出臺,平價上網日益臨近,補貼加速退坡,脫離補貼的支撐。風電場電氣設計作為風電設計中尤為重要的一環(huán),如何提高設計水平,提高設計效率,對于風電發(fā)展有著重大意義。

2 風電場設計原則

2.1風電場電氣設計應遵循國家的法律、法規(guī),貫徹執(zhí)行國家的經濟建設方針、政策和基本建設程序,使設計符合安全可靠、技術先進、經濟合理的要求,便于施工和檢修維護。

2.2風電場電氣設計應結合工程的中長期發(fā)展規(guī)劃,正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系,并考慮后期發(fā)展擴建的可能。

2.3風電場電氣設計,必須堅持節(jié)約用地的原則,必須本著對場區(qū)環(huán)境保護的原則,減少對地面植被的破壞。

2.4風電場電氣設計應本著“節(jié)能降耗”的原則,采用先進技術、先進工藝,減少損耗。

3 電氣主接線設計要點

風電場電氣主接線核心控制要素:升壓站的規(guī)劃容量、送電線路電壓等級、升壓站功能、主變連接元件總數、設備特點、系統(tǒng)穩(wěn)定等。根據風電機組設備的特點,風電場升壓站宜按用戶站考慮,力求接線簡單。

3.1 風電場高壓側主接線

風電場升壓站高壓側配電裝置的基本接線方案主要有變壓器一線路單元接線和單母線兩種形式。匯集單個風電場電能的升壓站宜采用變壓器一線路單元接線和單母線兩種形式。匯集多個風電場電能集中送出的升壓站或兼有風電匯集及風電升壓功能的升壓站宜采用單母線形式或單母線分段接線。

3.2 風電場低壓側主接線

風電場升壓站低壓側(35 kV或10 kV)接線一般是單母線分段,分段數宜與主變壓器臺數一致,各段母線間可設置分段斷路器,這主要是考慮主變壓器檢修時便于其母線段風機電能的送出,另外在小風月也可用來使空載主變退出運行,以節(jié)約一臺主變的空載損耗。

3.3 風電場場用電主接線

風電場升壓站場用電系統(tǒng)應由兩路獨立的電源組成,一路引自主變壓器低壓側,另一路從站外電源引接,如原風場的施工電源永久化或從地方升壓站獲得電源,也可設置柴油發(fā)電機組。場用電系統(tǒng)應采用三相四線制,系統(tǒng)的中性點直接接地,系統(tǒng)額定電壓380/220 V。一般情況下,220 kV升壓站場用電系統(tǒng)采取單母線分段接線,110 kV升壓站場用電系統(tǒng)采取單母線接線。

4 電氣二次設計要點

4.1 系統(tǒng)繼電保護

升壓站繼電保護的設計主要包括變壓器的繼電保護、母線的繼電保護、場內集電線路的繼電保護、無功補償設備的繼電保護、站用變的繼電保護,應符合《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》(GB14285-2006)的規(guī)定。

4.2 風電場升壓站調度自動化系統(tǒng)設計

風電場升壓站調度自動化的設計主要包括遠動系統(tǒng)、發(fā)電功率控制系統(tǒng)、故障錄波、電能量計量系統(tǒng)、安全自動裝置及風電功率預測系統(tǒng)等,應符合《電力系統(tǒng)設計自動化設計技術規(guī)程》(DL/T 5003-2005)的規(guī)定。根據風電場風能的特殊性及運行的安全穩(wěn)定要求,風電場故障錄波、安全穩(wěn)定應按照系統(tǒng)要求設計,故障錄波裝置宜按照64路模擬量、128路開關量進行配置。

電測量及電能量計量系統(tǒng)設計應符合《電測量及電能計量裝置設計技術規(guī)程》(DL/T5137—2001)的規(guī)定。按照電網調度對風電場發(fā)電量調度要求應配置風功率預測系統(tǒng)。

4.3 風電場直流電源系統(tǒng)設計

風電場升壓站直流電源系統(tǒng)的設計應符合《電力工程直流系統(tǒng)設計技術規(guī)程》(DL/5044-2004)的規(guī)定。直流系統(tǒng)蓄電池宜單獨設立房間布置。

5 風電場升壓站通信系統(tǒng)設計要點

風電場升壓站通信系統(tǒng)應按照風電場接入系統(tǒng)通信部分的要求進行設計,調度交換機門數設計按照接人系統(tǒng)設計要求,不宜超過40門;光傳輸設備按照雙套設計;升壓站設置一48V通信電源,蓄電池按照雙套配置。

6 風電場集電線路設計要點

對于集電線路的電壓選擇應根據風電場規(guī)模及接人條件等要素因地制宜確定。集電線路優(yōu)先考慮采用35kV電壓等級。風機容量小、塔位距升壓站較近或地方用電負荷較大應采用分布式接入系統(tǒng),集電線路可采用10kV電壓等級。

風電場集電線路一般情況下優(yōu)先采用架空線路,當受地形地物等約束條件限制時,如林區(qū)、魚池、公路、其他電力線路等,宜采用電纜線路。

6.1 架空線路設計要點

風電場架空線路的導線可采用鋼芯鋁絞線,地線可采用鍍鋅鋼絞線。35 kV線路全線安裝架空地線。10 kV則視其風電場雷電活動情況而定。集電線路路徑應綜合考慮機位分布、運行、施工、交通條件及路徑長度等因素,進行多方案的比較,做到經濟合理、安全適用。在政府規(guī)劃許可時,丘陵山地和荒漠平原地區(qū)一般應采用架空線路。海岸灘涂、河網、泥沼地區(qū)可采用架空線路與地埋電纜相結合的型式。

6.2 電纜線路設計要點

當風電場集電線路在跨越林區(qū)、鹽池地區(qū)、魚蝦養(yǎng)殖地區(qū)等永久性征地賠償費用較高和架空線路施工技術難度較大地區(qū)時可采用地埋電纜線路。風電場集電線路的電纜路徑選擇應避免電纜遭受機械外力、過熱、腐蝕、白蟻等危害;應盡量結合場區(qū)施工道路,以便于敷設、維護;滿足安全條件下,應保證電纜路徑最短。直埋光纜一般采用沿壕溝與電力電纜并溝直埋方式。通??蛇x用GYFTA53型(聚乙烯非金屬加強芯鋼帶鎧裝光纜),光纜進入塔筒時應做好金屬外鎧的接地。若選用非金屬鎧裝的光纜應采用穿保護管方式。

7 結束語

風電場的設計將會對日后風電場的穩(wěn)定運行產生較為深刻的影響,本文對風電場工程設計中的幾個主要問題的設計要點進行了綜述,總結出一些可在風電場設計過程中用到的結論,可在今后的設計中作為參考。

參考文獻

[1] 風電場工程電氣設計規(guī)范:NB/T31026—2012,國家能源局發(fā)布,2013-07-01

[2] 許昌,鐘淋涓,風電場規(guī)劃與設計,中國水利水電出版社,2014-02-01

[3] 蘇紹,禹蘇剛,風力發(fā)電機組設計制造及風電場設計施工,機械工業(yè)出版社,2013-05-01

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