風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)變配電工程電氣設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文本科畢業(yè)設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)變配電工程電氣設(shè)計(jì)風(fēng)力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)摘要風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源發(fā)電方式,已越來越受到世界各國(guó)的歡迎，與此同時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)也備受重視。雖然風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)電廠設(shè)計(jì)的原理相同,但傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法并不一定適合風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)。所以有必要進(jìn)行專門針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線設(shè)計(jì)的研究。風(fēng)電場(chǎng)的電氣設(shè)計(jì)主要包含幾個(gè)方面：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓方式、風(fēng)電場(chǎng)集電線路選擇、風(fēng)機(jī)（風(fēng)電機(jī)組）分組及連接方式。現(xiàn)國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出線電壓多為690V,多采用升至35kV方案。風(fēng)電場(chǎng)集電線路方案一般采用架空線或電纜敷設(shè)方式。架空線的成本較低,但可靠性較低,電纜的成本高,可靠性也高；集電線路結(jié)構(gòu)有4種常用方案,鏈形結(jié)構(gòu)；單邊環(huán)形結(jié)構(gòu)；雙邊環(huán)形結(jié)構(gòu)；復(fù)合環(huán)形結(jié)構(gòu)。鏈形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本不高。環(huán)形設(shè)計(jì)成本較高,但其可靠性較高。風(fēng)力發(fā)電機(jī)分組多為靠風(fēng)機(jī)的排布位置、及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的便捷性制定。本文主要針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,通過對(duì)風(fēng)機(jī)的分組和連接方式、風(fēng)電場(chǎng)集電線路方案、風(fēng)電場(chǎng)短路電流計(jì)算及設(shè)備選取等的問題進(jìn)行深入的計(jì)算與討論,提出一些關(guān)于風(fēng)機(jī)分組連接、集電線路設(shè)計(jì)的可行方案。并通過現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)據(jù),對(duì)方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的比較,確定最終方案并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。為今后的風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)提供一些經(jīng)驗(yàn)和參考意見,便于今后找出一套適用于風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線設(shè)計(jì)的方法。關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng),電氣設(shè)計(jì),集電系統(tǒng)ABSTRACTBythewindpowerasonekindofcleanrenewableenergysourcetheelectricitygenerationway,thedesignofwindfarmhasbeenpopularandbeenpaidattentiontowiththeworld.Althoughtheelectricaldesignofwindfarmandthetraditionaldesigntechnologyattheelectricalprincipleisthesame,butsometimesthemethodsarenotsuitableinfact.Sospecificallyfortheelectricaldesignofwindfarmhascomeintobeing.Theelectricaldesignofwindfarmmainlyincludesseveralaspects:windturbinewindfarmcollectorvoltage,lineselection,wind(windturbine)groupandconnection.Nowthedomesticandinternationalwindturbineoutputvoltageis690V,theuseofupto35kV..Windfarmelectricalcollectorsystemgenerallyusesthebusorcable.Thecostofbusisrelativelylower,butreliabilityislow,cableishighcostsandhighreliability;Theelectricalcollectorsystemhasfourcommonsolutions,stringclustering;Unilateralredundancyclustering;Bilateralredundancyclustering;Compositeredundancyclustering.Stringclusteringissimplestructure,costisnothigh.Withredundancydesigncostishigher,butithashighreliability.FormoreonWTGSgroupandcombininglayonitslocationandtheconvenientofbuilding.Wewilldiscussaboutthemainpointsofthewindfarmelectricaldesignandoptimized.Itwillgetsomedesignwhichisaboutthegroupingandconnectionandtheconnectionlinesthatcanbeused,bycalculatinganddiscussing,includethegroupingandconnectionoftheWTGS,theconnectionlines,thewindfarmelectricalshort-circuitcurrentcomputation,theequipmentselectionandsoon.Wewillcomparedifferentschemesfromtheeconomicandtechnicalaspectsbasedonexcitingwindfarmdata,thenoptimizingandbeingsuretheseplans.Theseconclusionsandviewpointscanbereferencesforthefuturewindfarmdesign,andbeeasyfindingoutasetofwaytobesuitabletheelectricaldesignofwindfarm.KEYWORDS:Windfarm,electricaldesign,electricalcollectorsystem緒論課題背景眾所周知，能源和環(huán)境是當(dāng)今世界共同面臨的重大問題，為此，大力發(fā)展可再生能源已經(jīng)成為人類的共識(shí)。風(fēng)電是目前技術(shù)最成熟、最具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力且極具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕鍧嵞茉?，發(fā)展風(fēng)電對(duì)改善能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保障能源安全和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展等方面有著極其重要的意義。我國(guó)政府高度重視風(fēng)電發(fā)展，積極推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自1973年發(fā)生石油危機(jī)后，美國(guó)、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家為尋求替代化石燃料的能源，組織了空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的研究者，利用新技術(shù)研制現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，開創(chuàng)了風(fēng)能開發(fā)的新時(shí)代。世界風(fēng)力發(fā)電持續(xù)快速發(fā)展，根據(jù)世界風(fēng)能協(xié)會(huì)（WWEA）統(tǒng)計(jì)，1996年世界風(fēng)電總裝機(jī)容量為607萬千瓦，2007年為9385萬千瓦，2008年達(dá)到1.2億千瓦，世界當(dāng)年風(fēng)電裝機(jī)為2705萬千瓦，增速達(dá)到28.8％，世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)組市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到475億美元。年底全球1.2億千瓦的風(fēng)電總裝機(jī)容量，意味著每年發(fā)電260TWh，可以減少二氧化碳排放1.58億噸。截至2009年底，全世界風(fēng)電累積裝機(jī)總?cè)萘考s為1.6億kW,同比上年增長(zhǎng)31%.目前，風(fēng)電的年發(fā)電量約3400億kWh，風(fēng)力發(fā)電量已經(jīng)占到世界總發(fā)電量的2%以上。此時(shí)的風(fēng)電還主要集中在歐洲地區(qū)，在累計(jì)裝機(jī)容量上，歐洲是當(dāng)時(shí)風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，截至2009年底，其累積裝機(jī)總?cè)萘繛?655.3萬kW,占全世界風(fēng)電總裝機(jī)的47.9%。但是，在2009年新增裝機(jī)容量方面，歐洲只占28.2%，北美洲達(dá)到39.3%，亞洲達(dá)到30%，歐洲失去其領(lǐng)先的地位。目前，德國(guó)、西班牙和意大利三國(guó)的風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量約占到歐洲總量的65%。近年來，在歐洲大力發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的國(guó)家還有法國(guó)、英國(guó)、葡萄牙、丹麥、荷蘭、奧地利、瑞典、愛爾蘭。歐洲之外，發(fā)展風(fēng)電的主要國(guó)家有美國(guó)、中國(guó)、印度、加拿大和日本。迄今為止，世界上已有82個(gè)國(guó)家在積極開發(fā)和應(yīng)用風(fēng)能資源。在中國(guó)，具有豐富的風(fēng)能資源，非常適合風(fēng)力發(fā)電產(chǎn),國(guó)風(fēng)力發(fā)電也飛速發(fā)展。2005年底全國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量106萬千瓦。2006年我國(guó)實(shí)施了《可再生能源法》后，我國(guó)風(fēng)電進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段，風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模持續(xù)迅猛增長(zhǎng)，2009年并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量突破1000萬千瓦，連續(xù)三年增長(zhǎng)率超過100%，2010年中國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)容量18927.99兆瓦，累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量44733.29兆瓦，雙居全球第一位。在2012年突破5000萬千瓦，取代美國(guó)成為世界第一風(fēng)電裝機(jī)大國(guó)，從此風(fēng)電也成為繼煤電和水電之后的第三大主力電源。截至2015年2月底，我國(guó)并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量首次突破1億千瓦，達(dá)到10004萬千瓦，繼續(xù)穩(wěn)居我國(guó)第三大發(fā)電類型和世界風(fēng)電裝機(jī)首位，成為我國(guó)風(fēng)電發(fā)展史上的一座里程碑。目前，全國(guó)31個(gè)省份均有并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)，其中內(nèi)蒙古、甘肅并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量分別達(dá)到2125萬千瓦和1053萬千瓦，河北、新疆、山東和遼寧超過500萬千瓦。風(fēng)能的快速發(fā)展并不是偶然，其存在快速發(fā)展的優(yōu)勢(shì)和必然性，因而風(fēng)力發(fā)電具有極大的推廣價(jià)值，值得深入研究和學(xué)習(xí)。研究意義風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)方面水平的提高和發(fā)展，對(duì)于風(fēng)電事業(yè)建設(shè)進(jìn)一步發(fā)展有著重大的意義，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1） 風(fēng)電場(chǎng)的選址、風(fēng)機(jī)安裝點(diǎn)的選址主要是從風(fēng)資源的角度去考慮，而關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的電氣接線方案、風(fēng)機(jī)布置方案的研究可為其提供參考因素；（2） 為風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選型提供參考；（3） 風(fēng)機(jī)分組、接線的討論為今后的設(shè)計(jì)提供參考，有利于設(shè)計(jì)時(shí)擇優(yōu)選取。且風(fēng)電大規(guī)模、迅速的建設(shè)，要求風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)盡快成型，從而減少工程建設(shè)進(jìn)度與設(shè)計(jì)進(jìn)度的矛盾，加快風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的速度，提高工程建設(shè)和管理的效率。從而再在這一基礎(chǔ)上,對(duì)一些以往的風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)方案加以優(yōu)化,從而加快風(fēng)電這一行業(yè)的發(fā)展。與此同時(shí)個(gè)人也將通過閱讀文獻(xiàn)和期刊了解風(fēng)電場(chǎng)的主體情況和發(fā)展趨勢(shì)，加深對(duì)風(fēng)電場(chǎng)一次接線方式的認(rèn)識(shí)了解，加深對(duì)風(fēng)電場(chǎng)一次接線設(shè)備的作用原理的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)接線方案和風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的選型與布置等。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀目前風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的主要趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)集中是總的趨勢(shì)水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)仍是主流風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量持續(xù)增大變槳變速功率調(diào)節(jié)技術(shù)得到廣泛采用雙饋異步發(fā)電技術(shù)仍占主導(dǎo)地位直驅(qū)式風(fēng)電技術(shù)得到迅速發(fā)展各種全功率變流風(fēng)電機(jī)組得到應(yīng)用低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)電設(shè)備研發(fā)取得進(jìn)步大型風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵部位的性能日益提高葉片技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的技術(shù)水平日益提高惡劣氣候環(huán)境下的風(fēng)電機(jī)組可靠性得到重視海上風(fēng)電技術(shù)成為重要發(fā)展方向風(fēng)電電氣設(shè)計(jì)部分發(fā)展現(xiàn)狀風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線的設(shè)計(jì)主要分以下幾個(gè)方面：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓方式、風(fēng)電場(chǎng)集電線路選擇、風(fēng)力發(fā)電機(jī)分組及連接方式、風(fēng)電場(chǎng)無功補(bǔ)償及等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓：現(xiàn)國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出線電壓多為690V,須將電壓升高至35kV或10kV才能接入總升壓站，現(xiàn)國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組升壓多采用35kV方案。國(guó)外也有實(shí)驗(yàn)將風(fēng)機(jī)直接升壓至110KV，不經(jīng)過整個(gè)電廠的主變整合而電網(wǎng)相連接。但是這樣的結(jié)果卻是會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的頻繁離并網(wǎng)，最終，使得風(fēng)機(jī)的總發(fā)電量降低，電品質(zhì)下降，風(fēng)電上網(wǎng)困難。風(fēng)電場(chǎng)接線集電線路結(jié)構(gòu)共有5種常用方案，鏈形結(jié)構(gòu)；單邊環(huán)形結(jié)構(gòu)；雙邊環(huán)形結(jié)構(gòu)；復(fù)合環(huán)形結(jié)構(gòu)；星形結(jié)構(gòu)。風(fēng)電場(chǎng)集電線路選擇方面，集電線路方式一般采用架空線或電纜敷設(shè)這兩種。大多風(fēng)電場(chǎng)集電線路均選用架空閑時(shí)接線方案鏈形結(jié)構(gòu)。但介于我國(guó)的相關(guān)規(guī)定及現(xiàn)狀，現(xiàn)多采用電纜敷設(shè)方案。風(fēng)電場(chǎng)無功補(bǔ)償：在目前已經(jīng)建成和在建的風(fēng)電工程中，35kV母線無功補(bǔ)償方式主要有，固定投切電容器組補(bǔ)償方式及降壓式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方式。在工程造價(jià)允許的前提下大多優(yōu)先選用靜止無功補(bǔ)償裝置方式。本文主要內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成本專業(yè)（電氣工程及其自動(dòng)化）本科段全部基礎(chǔ)課程及專業(yè)課基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成以下任務(wù)：確定風(fēng)場(chǎng)，所布置的機(jī)型，主接線形式及主變選型；風(fēng)電場(chǎng)集電線路的方案（架空線路、電纜線路）；風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的分組和連接方案；短路電流計(jì)算及其它電氣器件的選??；無功補(bǔ)償裝置及過電壓保護(hù)；風(fēng)電場(chǎng)概況及風(fēng)機(jī)機(jī)組選型風(fēng)能資源基礎(chǔ)情況擬建場(chǎng)區(qū)位于新疆九大風(fēng)區(qū)之一的達(dá)坂城風(fēng)區(qū)，達(dá)坂城風(fēng)區(qū)位于東天山和博格達(dá)山南麓的谷地，呈西北東南走向，西北起烏魯木齊烏拉泊，東南至達(dá)坂城山口，長(zhǎng)約80km,寬約15?30km,是南北疆氣流的通道，當(dāng)冷空氣來臨時(shí)，北疆準(zhǔn)噶爾盆地氣壓高于南疆，谷地盛行西北風(fēng)，而當(dāng)南疆氣壓高于北疆時(shí)，常刮東南風(fēng)。全年風(fēng)速起伏不大，風(fēng)況較好，主導(dǎo)風(fēng)向穩(wěn)定。風(fēng)速年際變化達(dá)坂城氣象站1983?2012年近30年年平均風(fēng)速為5.6m/s；1993?2012年近20年年平均風(fēng)速為5.2m/s,2003年?2012年近10年年平均風(fēng)速為4.5m/s,2005年?2012年近8年年平均風(fēng)速為4.2m/s。詳見表1和圖1。2005年氣象站建立了自動(dòng)氣象站觀測(cè)系統(tǒng)，測(cè)風(fēng)儀為單翼風(fēng)向傳感器和風(fēng)杯風(fēng)速傳感器，測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理儀器為EN型，人工站EL型電接風(fēng)向風(fēng)速計(jì)與自動(dòng)氣象站測(cè)風(fēng)儀進(jìn)行同期對(duì)比觀測(cè)，并且作為校正的參照值，因此可知測(cè)風(fēng)儀對(duì)風(fēng)速變化沒有影響。由此分析，1983年?2012年長(zhǎng)期風(fēng)速變化有逐漸下降的趨勢(shì)，長(zhǎng)期風(fēng)速變化逐漸下降的原因主要是全球氣候變暖，冷空氣入侵新疆次數(shù)減少、強(qiáng)度減小，另外，隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的發(fā)展，氣象站周圍建筑物逐漸增多等，也是影響氣象站所測(cè)風(fēng)速逐漸減小的一個(gè)原因。2005年至2012年近8年年平均風(fēng)速變化平緩，基本持平，波動(dòng)較小，可將其作為一個(gè)階段進(jìn)行分析，平均風(fēng)速為4.2m/s，在近8年階段中，年平均風(fēng)速也基本呈下降趨勢(shì)。表1達(dá)坂城氣象站歷年平均風(fēng)速表(1983-2012年)序號(hào)年份年平均風(fēng)速(m/s)序號(hào)年份年平均風(fēng)速(m/s)1198361820005.8219846.71920015.6319857.12020025.5419866.82120035.9519876.82220045.7619886.22320054.6719895.62420064.8819905.82520074.3919915.72620084.11019926.12720094.11119936.12820104.21219945.72920113.71319956.33020123.61419966.2近30年平均值5.61519975.9近20年平均值5.21619986.1近10年平均值4.51719996近8年平均值4.2圖1達(dá)坂城氣象站1983-2012年年平均風(fēng)速直方圖風(fēng)速年變化達(dá)坂城氣象站多年月平均風(fēng)速統(tǒng)計(jì)見表2和圖2，風(fēng)速的年變化趨勢(shì)為冬春季風(fēng)速較大，夏秋季風(fēng)速較小。表2達(dá)坂城氣象站多年月平均風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表(單位：m/s月份123456789101112平均多年6.15.35.66.66.65.85.04.84.64.65.66.65.6)圖2達(dá)坂城氣象站多年月平均風(fēng)速變化直方圖風(fēng)向頻率玫瑰圖根據(jù)達(dá)坂城氣象站多年觀測(cè)數(shù)據(jù)，其多年盛行風(fēng)向?yàn)槲鞅逼?，氣象站風(fēng)向玫瑰圖見圖3。圖3達(dá)坂城氣象站多年風(fēng)向玫瑰圖風(fēng)能資源評(píng)價(jià)根據(jù)對(duì)達(dá)坂城氣象站與1714#測(cè)風(fēng)塔測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)本風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)價(jià)如下：1．風(fēng)功率密度等級(jí)1714#測(cè)風(fēng)塔位置100m、85m、70m、50m、10m高度的風(fēng)速分別為10.3m/s、10.1m/s、10.1m/s、9.5m/s、8.1m/s，風(fēng)功率密度分別為1212W/m、1156W/m、1143W/m、986W/m、624W/m,根據(jù)《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法》 (GB/T18710-2002)，本風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源等級(jí)為7級(jí)，具有很好的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值。2．風(fēng)速、風(fēng)能時(shí)間變化本風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速季節(jié)性變化較為明顯,風(fēng)速、風(fēng)功率密度在春夏季節(jié)較大,秋冬季節(jié)較小；1714#測(cè)風(fēng)塔風(fēng)速、風(fēng)功率密度全年日變化規(guī)律性較為明顯,基本表現(xiàn)為晚上風(fēng)速、風(fēng)功率密度較大,白天較小。3．盛行風(fēng)向測(cè)風(fēng)塔100m高度全年盛行風(fēng)向依次為WNW、NW、SE,頻率分別為38.16%、13.33%、11.53%,合計(jì)63.02%；風(fēng)能密度分布較為集中的方向依次為WNW、NW、ESE,頻率分別為56.31%、10.90%、8.29%,合計(jì)75.49%。統(tǒng)計(jì)表明，1714#測(cè)風(fēng)塔全年風(fēng)向較為集中，100m高度出現(xiàn)頻率較高的是WNW到NW扇區(qū)方向、ESE到SE扇區(qū)，風(fēng)能密度分布集中程度較高，主要分布在WNW到NW扇區(qū)方向、ESE到SE扇區(qū)，全年盛行風(fēng)向和風(fēng)能密度分布方向較為一致，有利于風(fēng)能的開發(fā)利用。4．全年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)測(cè)風(fēng)塔100m高度3?25m/s全年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)為7221h，占總數(shù)的86.39%，85m高度3?25m/s全年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)為7239h，占總數(shù)的86.60%；測(cè)風(fēng)塔100m高度3?20m/s全年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)為6934h，占總數(shù)的82.95%，85m高度3?20m/s全年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)為6983h，占總數(shù)的83.54%。5．風(fēng)速、風(fēng)能頻率分布統(tǒng)計(jì)表明，1714#測(cè)風(fēng)塔100m、85m、70m、50m、10m高度風(fēng)速出現(xiàn)頻率最大的風(fēng)速區(qū)間分別為13m/s、12m/s、12m/s、12m/s、2m/s,眾值區(qū)間均為1?8m/s，集中度分別為47.13%、48.00%、48.16%、51.25%、57.55%、；100m、85m、70m、50m、10m風(fēng)能分布頻率最大值所對(duì)應(yīng)的風(fēng)速區(qū)間分別為15m/s、16m/s、15m/s、14m/s、14m/s，眾值區(qū)間為13?20m/s，集中度分別為61.08%、61.77%、61.74%、63.07%、68.53%。6．風(fēng)電機(jī)組等級(jí)1714#測(cè)風(fēng)塔位置70m、65m高度標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下的50年一遇最大風(fēng)速分別為45.3m/s、45.0m/s，50m以上高度15m/s風(fēng)速區(qū)間的平均湍流強(qiáng)度小于0.10，符合國(guó)際電工協(xié)會(huì)IEC61400-1(2005)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于IC類風(fēng)電機(jī)組的等級(jí)要求，本風(fēng)電場(chǎng)可選用IC類風(fēng)電機(jī)組。機(jī)組選型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型要考慮的幾個(gè)因素1、風(fēng)輪輸出功率控制方式風(fēng)輪輸出功率控制方式分為失速調(diào)節(jié)和變槳距調(diào)節(jié)兩種。兩種控制方式各有利弊，各自適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行要求。從目前市場(chǎng)情況看，采用變槳距調(diào)節(jié)方式的風(fēng)電機(jī)組居多。2、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行方式風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行方式分為變速運(yùn)行與恒速運(yùn)行。恒速運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組的好處是控制簡(jiǎn)單，可靠性好。缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)速基本恒定，而風(fēng)速經(jīng)常變化，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)常工作在風(fēng)能利用系數(shù)(Cp)較低的點(diǎn)上，風(fēng)能得不到充分利用。變速運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組一般采用雙饋異步發(fā)電機(jī)或多極永磁同步發(fā)電機(jī)。變速運(yùn)行方式通過控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，能使風(fēng)力機(jī)的葉尖速比接近最佳，從而最大限度的利用風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。3、 發(fā)電機(jī)的類型發(fā)電機(jī)的類型包括異步發(fā)電機(jī)、雙饋感應(yīng)型發(fā)電機(jī)和多極永磁同步電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用普通的異步發(fā)電機(jī)，正常運(yùn)行中在發(fā)出有功功率的同時(shí)，需要從電力系統(tǒng)吸收一定的無功功率才能正常運(yùn)行(機(jī)端的電容補(bǔ)償只能減少?gòu)碾娏ο到y(tǒng)吸收無功功率的數(shù)量)。雙饋感應(yīng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)(COS0)可以在+0.95?-0.95之間變化，也就是說可以根據(jù)電網(wǎng)的需要發(fā)出或者吸收無功功率，改善當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。采用多極永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電機(jī)是外轉(zhuǎn)子型，轉(zhuǎn)子位于定子的外部，電機(jī)的尺寸和外徑相對(duì)較小，重量輕，易于運(yùn)輸。4、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)方式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)方式包括齒輪傳動(dòng)方式與無齒輪箱直驅(qū)方式。目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用齒輪傳動(dòng)，成本較低，但是降低了風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率、產(chǎn)生噪音，是造成機(jī)械故障的主要原因，而且為了減少機(jī)械磨損需要潤(rùn)滑清洗等定期維護(hù)。采用無齒輪箱的直驅(qū)方式提高了電機(jī)的設(shè)計(jì)成本的同時(shí)有效地提高了系統(tǒng)的效率以及運(yùn)行可靠性。選型范圍根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造水平、技術(shù)成熟程度，考慮發(fā)電量大小、實(shí)際運(yùn)行業(yè)績(jī)以及目前機(jī)組市場(chǎng)價(jià)格、售后服務(wù)等因素，選擇WTG1500A、WTG1500B、WTG2000A、WTG2000B、WTG2500A共5種風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行機(jī)型比選。風(fēng)電機(jī)組主要參數(shù)見表3，功率曲線見圖4。以上5種風(fēng)電機(jī)組均為3枚葉片，5種機(jī)型風(fēng)輪直徑為70.0m?90.0m,切入風(fēng)速3m/s，切出風(fēng)速25m/s,額定風(fēng)速11.8m/s?12.4m/s，安全風(fēng)速70m/s，輪轂高度65m?80m。表3各型風(fēng)電機(jī)組參數(shù)表產(chǎn)品型號(hào)WTG1500AWTG1500BWTG2000AWTG2000BWTG2500A單機(jī)容量(kW)15001500200020002500直徑(m)70.470828290功率調(diào)節(jié)變槳變速變槳變速變槳變速變槳變速變槳變速切入風(fēng)速3343.53額定風(fēng)速1211.812.41212切出風(fēng)速2525252525安全風(fēng)速7070707070運(yùn)行溫度范圍-30°C?+45°C-30°C?+40°C-30°C?+40°C-30°C?+40°C-30°C?+40°C機(jī)組生存溫度-45C?+50°C-40°C?+50°C-40C?+50C-40C?+50C-40C?+50C型式雙饋永磁直驅(qū)雙饋永磁直驅(qū)永磁直驅(qū)額定功率(kW)15201580210621502600電壓(V)690690690690690功率因數(shù)容性0.95?感性0.95容性0.95?感性0.95感性0.9?容性0.90.93-1容性0.95?感性0.95主剎車系統(tǒng)空氣制動(dòng)氣動(dòng)剎車空氣制動(dòng)氣動(dòng)剎車氣動(dòng)剎車第二剎車系統(tǒng)機(jī)械制動(dòng)發(fā)電機(jī)剎車機(jī)械制動(dòng)液壓制動(dòng)發(fā)電機(jī)剎車輪轂高度(m)6565707080圖4各型風(fēng)電機(jī)組功率曲線由上圖可以看出WTG1500A、WTG1500B、WTG2000A、WTG2500B四種機(jī)型曲線較為接近，WTG2000A風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)力的能力略優(yōu)于其他四種風(fēng)電機(jī)組，WTG1500B風(fēng)電機(jī)組次之。各機(jī)型經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較各機(jī)型經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較以風(fēng)電場(chǎng)綜合投資效益為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，主要考慮風(fēng)電機(jī)組與塔筒價(jià)格、風(fēng)電場(chǎng)建安工程造價(jià)、現(xiàn)行銀行貸款利率等因素，以單位千瓦投資為單位進(jìn)行計(jì)算見表4。經(jīng)比較，按經(jīng)濟(jì)性排序,各型風(fēng)電機(jī)組依次為WTG1500B、WTG1500A、WTG2000A、WTG2000B、WTG2500A。根據(jù)風(fēng)能資源分析，本風(fēng)電場(chǎng)可以選擇IEC-IC類風(fēng)電機(jī)組。對(duì)WTG1500A、WTG1500B、WTG2000A、WTG2000B、WTG2500A風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比表明，WTG1500B型風(fēng)電機(jī)組在發(fā)電量、經(jīng)濟(jì)性方面均具有一定優(yōu)勢(shì)，因此本階段將WTG1500B型風(fēng)電機(jī)組作為推薦機(jī)型。表4各機(jī)型經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表比較項(xiàng)目/機(jī)型WTG1500AWTG1500BWTG2000AWTG2000BWTG2500A風(fēng)輪直徑（m）7070828290塔筒高度（m）6565707080風(fēng)電機(jī)組數(shù)量（臺(tái)）3333242419單機(jī)容量（kw）15001500200020002500理論發(fā)電量（億kWh）1.94132.00071.95521.89621.9168上網(wǎng)電量（億kWh）1.31681.35721.32421.28771.3010等效利用小時(shí)數(shù)2660 2742 2759 2683 2739靜態(tài)投資（萬元）37597.6137597.6137962.0237962.0238413.38單位千瓦靜態(tài)投資（元/kw）7595.487595.487908.757908.758087.03單位電量投資（元/kwh）2.8552.7702.8672.9482.953經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較排序21345風(fēng)機(jī)布置方式選擇風(fēng)機(jī)的一般布置原則按下述方法確定：首先根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)能玫瑰圖確定主導(dǎo)風(fēng)向，而后遵循在盛行風(fēng)向上按照機(jī)組間距5?9倍以上風(fēng)輪直徑，垂直于盛行風(fēng)向上3?5倍以上風(fēng)輪直徑的方式。對(duì)于比較平坦的風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)，這種布置比較適合，可以減少風(fēng)電機(jī)組之間的尾流影響，保證比較合適的尾流折減。所以風(fēng)機(jī)布置的時(shí)候要考慮因素如下：（1） 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直于主導(dǎo)風(fēng)能方向排列；（2） 充分利用風(fēng)電場(chǎng)的土地；（3） 控制尾流、滿足風(fēng)電機(jī)組之間行、列距的要求，在主導(dǎo)風(fēng)向上要求機(jī)組間隔（行距）5?9倍風(fēng)輪直徑，在垂直于主導(dǎo)風(fēng)向上要求機(jī)組間隔（列距）3?7倍風(fēng)輪直徑；（4） 綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)地形、地表粗糙度、障礙物等，將其影響降到最低；考慮風(fēng)電機(jī)組之間的相互影響后盡量縮短機(jī)組之間的距離，從而減少集電線路的長(zhǎng)度；因此，風(fēng)輪直徑是決定風(fēng)機(jī)間距的主要因素之一。現(xiàn)采用3DX10D、3DX9D、4DX7D、4DX6D四種矩陣式排布計(jì)算，選擇綜合指標(biāo)最佳的排布方式，其排布圖見下圖：圖5WTG1500B布置方案（3DX10D）圖6WTG1500B布置方案（3DX9D）圖7WTG1500B布置方案（4DX7D）圖8WTG1500B布置方案（4DX6D）表5各風(fēng)機(jī)布置方案發(fā)電量對(duì)比比較項(xiàng)目比選機(jī)型機(jī)型WTG1500B排布方式3DX10D3DX9D4DX7D4DX6D機(jī)組臺(tái)數(shù)33333333單機(jī)容量1500150015001500葉輪直徑70707070輪轂高度65656565裝機(jī)容量49.549.549.549.5理論發(fā)電量2.00071.99711.99561.9915尾流3.023.234.113.87年上網(wǎng)電量1.35721.35481.35381.3510等效小時(shí)數(shù)2742273727352729排序1234以上數(shù)據(jù)得出，布置方式中3DX10D矩陣式排布方式風(fēng)電場(chǎng)年上網(wǎng)電量最高。綜上所述可以看出，通過對(duì)捕風(fēng)能力、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較、布置方案發(fā)電量比較，得出以下結(jié)論，四個(gè)機(jī)組中WTG2000A風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)力的能力略優(yōu)于其他四種風(fēng)電機(jī)組，WTG1500B風(fēng)電機(jī)組次之，WTG1500B型風(fēng)電機(jī)組在發(fā)電量、經(jīng)濟(jì)性方面均具有一定優(yōu)勢(shì)。布置方式中3DX10D矩陣式排布方式風(fēng)電場(chǎng)年上網(wǎng)電量最高，因此風(fēng)電場(chǎng)最終選擇3DX10D（附圖一）矩陣式排布，輪轂高度為65m的WTG1500B機(jī)型。風(fēng)電機(jī)組與箱式變電站接線方案箱式變電站主要設(shè)備選型箱式變壓器首級(jí)升壓站選用35kV箱式變壓器33臺(tái)，每臺(tái)箱式變壓器內(nèi)均附帶有高壓熔斷器，負(fù)荷開關(guān)、避雷器等元件作箱變的開斷和過電流及防雷保護(hù)。為了使戶外變壓器安全可靠地運(yùn)行和安裝施工的簡(jiǎn)便，風(fēng)電場(chǎng)選用美式箱式變電站。美式箱變與歐式箱變比較，具有價(jià)格低，運(yùn)行靈活、操作方便、免維修、價(jià)格性能比優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。雖然體積大，但對(duì)于邊遠(yuǎn)地區(qū)來說，不是問題。美式箱式變可將變壓器器身、開關(guān)設(shè)備、熔斷器等設(shè)備均安裝在同一密閉的箱體內(nèi)與外界環(huán)境完全隔離，不受外部環(huán)境的影響。其操作部分在高壓室進(jìn)行。箱變安裝在基座上，箱體下設(shè)電纜溝，電纜從箱體的預(yù)留孔進(jìn)出高低壓室。箱式變壓器選用油浸式三相雙繞組自冷式無勵(lì)磁調(diào)壓節(jié)能升壓變壓器，參數(shù)如下：變壓器型號(hào)：S11－1600/36.5額定電壓高壓側(cè)36.5kV低壓側(cè)0.69kV額定容量1600kVA阻抗電壓6.5%空載電流0.2%聯(lián)接組別D，yn11調(diào)壓范圍36.522.5%高壓負(fù)荷開關(guān)油浸式負(fù)荷開關(guān)高壓干筒式熔斷器40.5/40A低壓斷路器低溫型智能式斷路器35KV油浸式負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合為了節(jié)省投資，箱式變電站35KV高壓側(cè)裝設(shè)熔斷器和負(fù)荷開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)采用進(jìn)口設(shè)備，具有快速?gòu)椈刹僮鳈C(jī)構(gòu)，用于終端型變壓器。負(fù)荷開關(guān)浸在變壓器油里，采用絕緣操作桿來操作負(fù)荷開關(guān)，可免維護(hù)。每臺(tái)箱式變的高壓側(cè)裝有插入式全范圍保護(hù)熔斷器，作為箱變過載和短路故障的保護(hù)元件。熔斷器浸在變壓器油里，采用絕緣操作桿鉤住熔斷器操作孔拉出熔斷器管或插入熔斷器管。選擇型號(hào)：FZRN-40.5/T630-31.535KV避雷器電氣設(shè)備的絕緣配合基于避雷器的保護(hù)水平，設(shè)備所承受的大氣過電壓由避雷器來限制，即選用設(shè)備的絕緣水平取決于避雷器保護(hù)性能。氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越，且沒有串聯(lián)間隙，保護(hù)性能好，故采用氧化鋅避雷器。避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓的計(jì)算如下：由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓要長(zhǎng)期施加在金屬氧化物電阻片上。為保證使用壽命，長(zhǎng)期施加于避雷器上的運(yùn)行電壓，不得超過避雷器允許的持續(xù)運(yùn)行電壓。35KV:持續(xù)運(yùn)行電壓U238.5KV，選取40.8KV。型號(hào)：LW9-63額定電壓（有效值）：63KV最高工作電壓：72.5KV額定電流：2500A額定開端電流：31.5KA額定動(dòng)穩(wěn)定電流：80KA額定熱穩(wěn)定電流：31.5KA/4S電力電纜采用聚氯乙烯絕緣低鹵、阻燃、耐火型鋼帶鎧裝電力電纜。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與箱式變電站之間采用1KV低壓電纜直埋敷設(shè)連接。導(dǎo)體截面的計(jì)算：負(fù)荷距=功率長(zhǎng)度=15000.02=30KV/KM根據(jù)“銅線：每千瓦截面積8mm2”鋁線308=240mm2實(shí)際選用300mm2校核：回路最大持續(xù)工作電流：查詢電力電纜選擇手冊(cè)可知：一根ZRC-YJV22-3300型號(hào)的電纜載流量是560A,3根載流量為1680A，符合要求。經(jīng)計(jì)算，發(fā)機(jī)組與箱式變電站之間經(jīng)計(jì)算采用3根1KV的ZRC-YJV22-3300電纜能滿足要求。電纜穿過風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)時(shí)，采用穿埋管敷設(shè)。風(fēng)機(jī)塔基自用變壓器風(fēng)機(jī)塔基自用變壓器選用SG-3000VA690/400V三相干式隔離變壓器，適用于工礦企業(yè)、發(fā)電站、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所，供照明、電氣設(shè)施及小型動(dòng)力電源使用。主要參數(shù)如下：型號(hào):SG-3000VA額定容量:3000VA額定電壓:690/400V聯(lián)接組標(biāo)號(hào):Dyn0風(fēng)電機(jī)組與箱式變電站接線方案設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)安裝33臺(tái)1600KW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，配用33臺(tái)箱式變電站，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)－變壓器組單元接線方式（一機(jī)一變），單元接線具有電能損耗少、接線簡(jiǎn)單、操作方便，任何1臺(tái)風(fēng)電機(jī)組故障不影響其它風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。箱式變電站選用美式箱式變電站，箱內(nèi)變壓器容量為1600KVA，每臺(tái)箱式變電站均布置在距風(fēng)電機(jī)組約20m左右的位置，以限制風(fēng)電機(jī)組至箱式變電站的聯(lián)結(jié)電纜不致很長(zhǎng)，減少損耗。風(fēng)電機(jī)組與箱式變壓器電氣接線方案設(shè)計(jì)見下圖。風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)箱式變升壓至35kV，通過由插入式保護(hù)熔斷器、高壓負(fù)荷開關(guān)、GW4-40.5/630隔離開關(guān)、YH5WZ-51/134避雷器等元器件組成的35kV集電線路（架空線與電纜結(jié)合）接入風(fēng)電場(chǎng)110kV升壓站。35kV開關(guān)柜上，再經(jīng)主變二次升壓至110kV與系統(tǒng)連接。風(fēng)電機(jī)組至箱式變的電力電纜采用4根YJY23-3X240+1X120電力電纜并列直埋敷設(shè)。圖9風(fēng)電機(jī)組與箱式變壓器電氣接線圖35KV集電線路設(shè)計(jì)集電線路概況本期工程建設(shè)規(guī)模為49.5MW，共33臺(tái)風(fēng)機(jī)，單機(jī)容量1500KW。本工程集電線路電壓等級(jí)為35kV,35kV集電線路起點(diǎn)為風(fēng)電場(chǎng)升壓站，迄點(diǎn)為各風(fēng)機(jī)。根據(jù)風(fēng)機(jī)的分布、變電站的位置、單回線路輸送容量及風(fēng)電場(chǎng)地形地貌、地質(zhì)、氣象條件等因素，本工程選用3回路架空線進(jìn)行電能輸送，并對(duì)35kV集電線路方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。集電線路方案回路數(shù)對(duì)比分析目前，風(fēng)電場(chǎng)集電線路一般采用2回路或者3回路，現(xiàn)對(duì)35kV集電線路方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如下：項(xiàng)目3回路方案2回路方案公里數(shù)（km） 12.511.0桿塔數(shù)（基）10090變電開關(guān)柜（臺(tái)）32回跳閘影響風(fēng)機(jī)數(shù)（臺(tái)）1116-17導(dǎo)線截面（mm2） 150240、95投資差（萬元）280經(jīng)過對(duì)比分析，3回路比2回路總投資多大約28萬元，差別交小，若集電線路單回路跳閘，則影響的風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)減少40%以上，由此引起的電量損失較小（本項(xiàng)目的利用小時(shí)數(shù)為2775h）,因此本工程推薦采用3回集電線路方案。集電線路兩端電纜上、下塔情況每臺(tái)風(fēng)機(jī)由電纜匯集至架空線路，再經(jīng)主干線路送至風(fēng)電場(chǎng)110kV變電站。線路進(jìn)站采用電纜，站外設(shè)立終端桿塔，從終端桿塔至35kV出線開關(guān)柜按直埋電纜進(jìn)線設(shè)計(jì)。1） 、各風(fēng)機(jī)處電纜上、下塔情況方案一，風(fēng)機(jī)箱變高壓側(cè)采用電纜出線，引上桿塔通過熔斷器、避雷器架空裸導(dǎo)線T接至集電線路。方案二，風(fēng)機(jī)箱變高壓側(cè)采用門型架鋼芯鋁絞線架空出線，在門型架上裝設(shè)熔斷器、架空鋼芯鋁絞線引上鐵塔T接至集電線路?！胺桨敢弧笔┕ず?jiǎn)單，箱變、風(fēng)機(jī)處的桿塔相對(duì)于場(chǎng)內(nèi)道路定位靈活?！胺桨付毕渥?、風(fēng)機(jī)處的桿塔相對(duì)于場(chǎng)內(nèi)道路定位較有局限性，設(shè)計(jì)及施工組織管理較繁瑣，管理不當(dāng)可能造成風(fēng)機(jī)到箱變的低壓電纜的浪費(fèi)。兩個(gè)方案的投資差不多，就是“方案一”中在已運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)中有爆電纜頭的事故發(fā)生，只要選擇合格的冷縮電纜頭就可以解決上述問題。所以本工程推薦“方案一”，跌落式熔斷器在鐵塔塔身離地5米高度處安裝。2） 、升壓站外電纜上、下塔情況主干線匯集各分支集電線后至終端塔，經(jīng)避雷器通過電纜引下至升壓站35kV開關(guān)柜。風(fēng)機(jī)分組和風(fēng)機(jī)連接型式風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)排列各異,有陣列布置,也有線性布置,合理選擇風(fēng)機(jī)分組和風(fēng)機(jī)連接型式,可以使風(fēng)電場(chǎng)電纜或架空線等導(dǎo)體投資盡量節(jié)省,使主接線方案優(yōu)化。風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)分組及連接方式影視情況而定。1、放射形布局如圖(a)所示，將若干風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接在同一條輸電線路上，整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電能通過若條輸電線路輸送到匯流母線上,輸電線路的額定功率須大于所連接風(fēng)機(jī)的最大功率。該布局的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、投資成本較低;缺點(diǎn)是可靠性不高，如果輸電線路的某處發(fā)生故障，那么整條輸電線路都將被迫切除，與其相連的所有風(fēng)機(jī)都將停運(yùn)。圖10(a)放射形布局、單邊環(huán)形布局如圖(b)所示，在放射形布局的基礎(chǔ)上，通過一條冗余的輸電線路將線路末端的風(fēng)機(jī)連回到匯流母線上。如果輸電線路某處發(fā)生故障，可以通過加裝在其上的開關(guān)設(shè)備切除，保證風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。該布局的優(yōu)點(diǎn)是可提高內(nèi)部電氣系統(tǒng)的可靠性;缺點(diǎn)是操作比較復(fù)雜，投資成本較高。圖11(b)單邊環(huán)形布局3、 雙邊環(huán)形布局如圖(c)所示,在放射形布局的基礎(chǔ)上經(jīng)一條冗余的輸電線路將兩條相鄰線路末端的風(fēng)機(jī)相連。因輸電線路連接的風(fēng)機(jī)數(shù)量加倍，故其額定功率也需要加倍。該布局的優(yōu)缺點(diǎn)與單邊環(huán)形布局基本相同。圖12(c)雙邊環(huán)形布局4、 復(fù)合環(huán)形布局如圖(d)所示，將單邊環(huán)形與雙邊環(huán)形進(jìn)行結(jié)合，將相鄰幾條輸電線路末端的風(fēng)機(jī)互連，然后經(jīng)一條冗余的線路將末端的風(fēng)機(jī)連回到匯流母線上。該布局相比單邊環(huán)形可以減少冗余線路的數(shù)量，相比雙邊環(huán)形可以降低其額定容量。圖13(d)復(fù)合環(huán)形布局5、 多邊環(huán)形布局由以上幾種布局可以看到，環(huán)形布局提高可靠性的途徑有提供冗余和增加互連2個(gè)。本文根據(jù)這一原則提出多邊環(huán)形布局，如圖(e)所示。該布局將所有輸電線路末端的風(fēng)機(jī)用線路連在一起，以增加風(fēng)機(jī)互連。該布局要求輸電線路的額定容量比放射形布局中線路的額定容量稍大，以滿足某一輸電線路故障處下游風(fēng)機(jī)通過其余輸電線路輸送電能。該布局與復(fù)合環(huán)形相比不需要冗余線路，但是所需線路的額定容量稍大。圖14(e)多邊環(huán)形布局方案選定鑒于此風(fēng)電場(chǎng)容量較小，如對(duì)有功損耗、電壓偏差沒有過大的要求應(yīng)選擇較便宜的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)方案。本工程35kV架空線路起點(diǎn)為風(fēng)電場(chǎng)升壓站，迄點(diǎn)為各風(fēng)機(jī)。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)的布置把33臺(tái)風(fēng)機(jī)分為3回集電線A、B、C，A、B回集電線均為一條主干線路，C回集電線為一條主干線路和2條分支線路組成，即分為A線、B線和C線及其分支線。1、A回路連接風(fēng)機(jī)共計(jì)11臺(tái)，A回路：連接23#-33#共11臺(tái)風(fēng)機(jī)，架空線路長(zhǎng)度約3.7km，導(dǎo)線采用LGJ-150/25鋼芯鋁絞線。各風(fēng)機(jī)箱變電纜出線，通過風(fēng)機(jī)處的桿塔引上，T接至集電線路。A回路主干線至終端桿，通過電纜引下至升壓站35kV開關(guān)柜。2、B回路連接風(fēng)機(jī)共計(jì)11臺(tái)，B回路：連接01#-11#共11臺(tái)風(fēng)機(jī)，架空線路長(zhǎng)度約4.6km，導(dǎo)線采用LGJ-150/25鋼芯鋁絞線。各風(fēng)機(jī)箱變電纜出線，通過風(fēng)機(jī)處的桿塔引上，T接至集電線路。B回路主干線至終端桿，通過電纜引下至升壓站35kV開關(guān)柜。3、C回路連接風(fēng)機(jī)共計(jì)11臺(tái)，C回路1分支：連接12#-16#共5臺(tái)風(fēng)機(jī)，架空線路長(zhǎng)度約1.1km。C回路2分支：連接17#-22#共6臺(tái)風(fēng)機(jī)，架空線路長(zhǎng)度約1.3km。B回路主干線：架空線路長(zhǎng)度約1.8km。導(dǎo)線均采用LGJ-150/25鋼芯鋁絞線。各風(fēng)機(jī)箱變電纜出線，通過風(fēng)機(jī)處的桿塔引上，T接至集電線路。C回路主干線匯集各分支集電線后至終端桿，通過電纜引下至升壓站35kV開關(guān)柜。TOC\o"1-3"\h\u電氣主接線方案選擇及主要設(shè)備選擇主接線方案方案描述電氣主接線設(shè)計(jì)的主要原則通過收集調(diào)研目前我國(guó)已建成風(fēng)電場(chǎng)的電氣主接線設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合國(guó)家和行業(yè)的規(guī)程規(guī)范、事故反措等要求，我們可以初步擬定以下的主要設(shè)計(jì)原則。1、 50MW及以下風(fēng)電場(chǎng)采用110kV電壓等級(jí)，線路一變壓器組接線；50?100MW及以下風(fēng)電場(chǎng)采用110kV電壓等級(jí)，線路一變壓器組接線或單母線；100?150MW風(fēng)電場(chǎng)采用110kV或220kV電壓等級(jí)，單母線接線；150?200MW風(fēng)電場(chǎng)采用220kV電壓等級(jí)，單母線接線。2、 風(fēng)電場(chǎng)匯集系統(tǒng)電壓等級(jí)采用35kV，35kV采用經(jīng)電阻接地方式。3、 風(fēng)電場(chǎng)配置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。下面根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，按不同裝機(jī)規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行電氣主接線分析。本電場(chǎng)為49.5MW風(fēng)電場(chǎng)，設(shè)計(jì)為一期工程，為了給以后風(fēng)電場(chǎng)擴(kuò)建二期做準(zhǔn)備，所以主接線方式采用單母線分段方式接線。主要的電氣主接線方案有以下三種：方案1如圖15所示：110kV采用單母線接線，35kV采用單母線分段接線。主變采用兩繞組變壓器（YN,d）。35kV系統(tǒng)采用接地變壓器通過電阻接地。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置接在35kV母線上。圖15-方案1方案2如圖16所示：110kV采用單母線接線，35kV采用單母線分段接線。主變采用帶平衡線圈的三繞組變壓器（YN，yn+d）。主變35kV側(cè)中性點(diǎn)通過電阻接地。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置接在35kV母線上。圖16-方案23、方案3如圖17所示：110kV采用單母線接線，35kV采用單母線分段接線。主變采用三繞組變壓器（YN,yn，d）。主變35kV側(cè)中性點(diǎn)通過電阻接地。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置接在主變10kV側(cè)。如圖17-方案3方案比較經(jīng)過比較我們可以發(fā)現(xiàn)，這三種方案每種規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線的差別并不大，主要有三種類型的方案：一是主變采用兩繞組變壓器（YN，d），35kV系統(tǒng)采56用接地變壓器通過電阻接地，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置接在35kV母線上；二是主變采用帶平衡線圈的三繞組變壓器（YN，yn+d）,主變35kV側(cè)中性點(diǎn)通過電阻接地，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置接在35kV母線上；三是主變采用三繞組變壓器（YN，yn，d），主變35kV側(cè)中性點(diǎn)通過電阻接地，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置接在主變10kV側(cè)。第一種類型的方案是較常見的設(shè)計(jì)方案，通?？梢詫⒄居米兒徒拥刈兒喜檎居媒拥刈儔浩?，節(jié)約一面35kV開關(guān)柜。第二種類型的方案采用帶平衡線圈的三繞組主變壓器（YN，yn+d），主變35kV側(cè)中性點(diǎn)通過電阻接地，可以減少35kV接地變及其接線回路，但增加了平衡線圈，提高了主變的投資。35kV采用單母線分段接線方案時(shí)，當(dāng)一臺(tái)主變退出運(yùn)行，相應(yīng)的中性點(diǎn)電阻也要退出運(yùn)行，兩段35kV母線的電量通過一臺(tái)主變送出，會(huì)影響到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。第三種類型的方案采用三繞組主變壓器（YN，yn，d），具有第二種類型方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。主變10kV側(cè)接動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置將會(huì)降低投資和運(yùn)行損耗。根據(jù)國(guó)網(wǎng)的風(fēng)電場(chǎng)事故反措要求，風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置響應(yīng)時(shí)間不大于30ms。按此要求應(yīng)選擇SVC或SVG，SVC的占地面積較大，運(yùn)行損耗較高，所以目前風(fēng)電場(chǎng)一般選擇SVG作為動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。35kV系統(tǒng)的SVG一般采用降壓變型（降壓為10kV）或鏈?zhǔn)街睊旆绞剑ㄔ黾親橋鏈?zhǔn)絾卧拇?lián)數(shù)量），價(jià)格均較高，采用10kV電壓等級(jí)則可以節(jié)省降壓變，降低投資和運(yùn)行損耗。另外，35kV采用單母線分段接線方案時(shí)，當(dāng)一臺(tái)主變退出運(yùn)行，相應(yīng)的中性點(diǎn)電阻也要退出運(yùn)行，兩段35kV母線的電量通過一臺(tái)主變送出，會(huì)影響到風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。方案結(jié)果根據(jù)本場(chǎng)實(shí)際情況和發(fā)展的需要，本廠綜合了方案一和方案二的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)如下（詳圖附件三）1、電氣主接線本期新上#2主變進(jìn)線和II段35kV母線，110kV升壓站最終規(guī)模為主變進(jìn)線2回，預(yù)留1回，為以后擴(kuò)建所用，10kV出線1回，35kV集電線路2回，PT2回，接地變2回，站用變1回，無功補(bǔ)償2回，出線2回，分段1回，隔離1回。35KV側(cè)采用單母線分段接線方式，戶外式安裝。風(fēng)電機(jī)組—箱式變共分3組，接入風(fēng)電場(chǎng)110KV升壓站的35KV側(cè)母線。35KV母線經(jīng)低壓側(cè)開關(guān)連接主變壓器。站用變連接35KV母線為風(fēng)電場(chǎng)生活生產(chǎn)供電。無功補(bǔ)償裝置連接在35KV母線上，為電網(wǎng)提供無功功率。采用110KV電壓經(jīng)T型接線方式送入電網(wǎng)。布局清晰合理，成本低，日常倒閘操作方便可靠。2、中性點(diǎn)的接地方式本站主變壓器110kV中性點(diǎn)采用經(jīng)隔離開關(guān)直接接地或間隙接地方式。變壓器中性點(diǎn)接地方式可以選擇間隙接地或直接接地，以滿足系統(tǒng)不同的運(yùn)行方式。35kV系統(tǒng)采用經(jīng)接地變小電阻接地方式。主要電氣設(shè)備選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具體參數(shù)如下：表6發(fā)電機(jī)組參數(shù)表型式雙饋異步電機(jī)容量（KW）1500電壓（V）690頻率（HZ）50轉(zhuǎn)速（r/min）1000/2000主變壓器風(fēng)電機(jī)組發(fā)電時(shí)，潮流是從風(fēng)電場(chǎng)到電網(wǎng)；風(fēng)電機(jī)組不發(fā)電時(shí)，潮流是從系統(tǒng)倒送場(chǎng)用電，電壓的波動(dòng)較大，另外，為了檢修和運(yùn)行方便，擬采用一臺(tái)油浸三相雙卷風(fēng)冷有載調(diào)壓升壓變壓器。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)本期裝機(jī)49.5MW的規(guī)模，考慮集電線路、箱變、主變、場(chǎng)用電負(fù)荷等電能消耗，進(jìn)一步考慮到風(fēng)電場(chǎng)最大利用小時(shí)數(shù)不高，以及風(fēng)電場(chǎng)主變壓器與發(fā)電機(jī)組的配置經(jīng)驗(yàn)，本工程主變壓器采用一臺(tái)有載調(diào)壓、油浸式、低損耗變壓器。其主要技術(shù)規(guī)范為：表7主變壓器參數(shù)表項(xiàng)目參數(shù)型式三相雙繞組，油浸式有載調(diào)壓變壓器，型為：SZ11-50000/110容量比100/100額定電壓11581.25%/36.5kV接線組別YN,d11阻抗電壓Uk=10.5%空載電流Io=0.06%冷卻方式自冷套管TA高壓套管300?600/1A5P30/5P30/0.5,外絕緣爬電距離不小于3906mm高壓中性點(diǎn)套管100?200/1A5P30/5P30,外絕緣爬電距離不小于31mm/kV廠用變壓器廠用工作變壓器的容量必須滿足廠用機(jī)械從電源獲得足夠的功率。因此，對(duì)廠用變壓器的容量應(yīng)按廠用電計(jì)算負(fù)荷與低壓廠用電計(jì)算負(fù)荷之間進(jìn)行選擇；廠用工作變壓器的型式選擇，查《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》得：表8高壓廠用變壓器參數(shù)型號(hào)額定容量（kVA）額定電壓（kV）阻抗電壓（％）損耗（W）空載電流（%）高壓低壓空載短路S7—250/35250350.46.564044002.3導(dǎo)體選擇（1）母線載流量按最大穿越功率考慮，按發(fā)熱條件校驗(yàn)。（2） 出線回路的導(dǎo)體截面按不小于送電線路的截面考慮。（3） 110kV導(dǎo)線截面進(jìn)行電暈校驗(yàn)及對(duì)無線電干擾校驗(yàn)。主變壓器110kV側(cè)導(dǎo)線載流量按不小于主變壓器額定容量1.05倍計(jì)算，；35kV導(dǎo)線載流量按規(guī)劃最大流通容量考慮。選擇結(jié)果見表9。表9導(dǎo)體選擇結(jié)果電壓（kV）回路名稱回路電流最大（A）選用導(dǎo)體控制條件導(dǎo)線根數(shù)型號(hào)載流量（A）110110kV母線525LGJ-300/40735由載流量選擇35母線1648TMY-10010（加裝熱縮絕緣護(hù)套）1803由載流量選擇短路電流計(jì)算計(jì)算說明風(fēng)電場(chǎng)的電氣系統(tǒng)是由許多的電器元件、導(dǎo)體連接而成，在短路過程中它們表現(xiàn)出來的電氣特性各不相同，因此短路電流計(jì)算是電氣設(shè)備選型、導(dǎo)體選擇、繼電保護(hù)整定和校驗(yàn)的基礎(chǔ)，其計(jì)算結(jié)果將直接影響到電氣系統(tǒng)的安全可靠性和工程造價(jià),短路故障主要是各種相間短路。短路的類型有單相短路、兩相短路和三相短路。發(fā)生短路時(shí)，電流可能達(dá)到正常運(yùn)行電流的十幾倍。這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p壞。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取措施盡快切除短路故障，使載流部分保持熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。因此，在選擇電氣器件前必須進(jìn)行短路電流的計(jì)算。系統(tǒng)等效簡(jiǎn)化圖短路電流是選擇電氣設(shè)備的基礎(chǔ)。系統(tǒng)按無窮大考慮，正序標(biāo)幺阻抗圖及短路電流計(jì)算分別如下圖。圖18本期設(shè)計(jì)電氣主接線系統(tǒng)等效簡(jiǎn)化圖計(jì)算參數(shù)系統(tǒng)電抗：風(fēng)電機(jī)組參數(shù)：額定容量Sn:1500KVA功率因數(shù)cos?0.98次暫態(tài)阻抗Xd:7.5%箱式變壓器：額定容量Sn:1600KVA短路阻抗Ud:6.5%主變壓器：額定容量Sn:50000KVA短路阻抗Ud:10.5%廠用變壓器：額定容量Sn:250KVA短路阻抗Ud:6.5%基準(zhǔn)容量：：100MW基準(zhǔn)電壓：EMBEDEquation.3因電纜選擇為35KVYJLV22-3*50型，查得允許電流為271A，正常允許的最高溫度為60°C,r=0.641/km,x=0.12EMBED/km。風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)間電纜線路長(zhǎng)度：l=0.23km由于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)和集電線路數(shù)較多，電網(wǎng)的等效、化簡(jiǎn)工作較大，且每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組及線路的短路情況不盡相同。我們選取兩個(gè)典型的短路點(diǎn)；d1點(diǎn)一110KV母線d2點(diǎn)一35KV母線短路電流的計(jì)算各元件的標(biāo)幺值單一風(fēng)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值（包括箱變）:風(fēng)機(jī)至風(fēng)機(jī)間線路的電抗標(biāo)幺值:A和B線路共11臺(tái)風(fēng)電機(jī)串聯(lián)的接線方式，故線路的總標(biāo)幺值：部分連接示意圖如下所以,經(jīng)計(jì)算比較發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)間電纜線路阻抗值遠(yuǎn)小于風(fēng)力發(fā)電機(jī)和箱變阻抗之和，故線路化簡(jiǎn)時(shí)可以忽略不計(jì),故計(jì)算得C線路為5臺(tái)風(fēng)電機(jī)串聯(lián)后與另外6臺(tái)串聯(lián)的風(fēng)電機(jī)并聯(lián)連接方式，故線路的總標(biāo)幺值:計(jì)算得同上故A,B,C三條線路并聯(lián)后總阻抗是：主變壓器的電抗標(biāo)幺值:廠用變壓器的電抗標(biāo)幺值:各短路點(diǎn)的短路電流計(jì)算(1)di點(diǎn)短路(110KV母線)發(fā)電機(jī)阻端至短路點(diǎn)轉(zhuǎn)移阻抗：則計(jì)算電抗為：查發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線表找出0s、0.2s、0.4s短路電流周期分量標(biāo)幺值。=4.5=3.22EMBEDEquation.3=2.85由發(fā)電機(jī)組提供的短路電流系統(tǒng)提供的短路電流則110KV母線短路電流：沖擊電流：(2)d2點(diǎn)(35KV母線)短路則計(jì)算電抗為：查發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線表找出0s、2s、4s短路電流周期分量標(biāo)幺值=7.718=2.808EMBEDEquation.3=2.526由發(fā)電機(jī)組提供的短路電流系統(tǒng)至短路點(diǎn)轉(zhuǎn)移阻抗為系統(tǒng)提供的短路電流則發(fā)電機(jī)出口短路電流：沖擊電流：其他電氣器件選擇斷路器的選取選取要求斷路器的選取要滿足以下的特殊要求：、合閘時(shí)觸頭不應(yīng)有明顯彈跳、熔焊；、分閘時(shí)不應(yīng)重?fù)舸蛑負(fù)舸└怕屎艿?；、?yīng)有承受合閘涌流的能力；、經(jīng)常投切的斷路器應(yīng)具有頻繁操作的能力；、斷路器的額定電流，不應(yīng)小于裝置長(zhǎng)期允許的電流的1.35倍；110KV母線短路斷路器選取根據(jù)UN=110KV,及室外布置要求,初選為L(zhǎng)W30-126/3150型斷路器，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為:UN=126KV,IN=3150A,額定開斷電流為Ibr=31.5KA,動(dòng)穩(wěn)定電流imax=80KA,熱穩(wěn)定電流(及時(shí)間)It=31.5KA(4S),固有分閘時(shí)間tg=0.033s,燃弧時(shí)間th=0.066s。1.校驗(yàn)開斷能力:因t1=0.066sv0.1s所以滿足要求校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定:ISH=10.23KA<80KA滿足要求校驗(yàn)熱穩(wěn)定:后備保護(hù)時(shí)間t=3s時(shí)，故不計(jì)周期分量的影響滿足要求以上計(jì)算表明,所選斷路器可滿足要求。35KV母線短路斷路器選取根據(jù)UN=35KV,及室外布置要求,初選為ZN72-40.5/1600型斷路器戶內(nèi)真空斷路器適用于35KV三相交流50HZ電力系統(tǒng)中，本斷路器滅弧室為瓷質(zhì)結(jié)構(gòu)，采用縱向磁場(chǎng)觸頭，具有體積小，開斷時(shí)產(chǎn)生的擴(kuò)散電弧電流在觸頭上分布一致，不會(huì)出現(xiàn)局部熔融現(xiàn)象，還具有低電弧能量電壓(20-200V)及低截流值(4-5A)，并配有高可靠性的操作機(jī)構(gòu)。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：UN=40.5KV,IN=1250A,額定開斷電流為Ibr=31.5KA,動(dòng)穩(wěn)定電流imax=80KA,熱穩(wěn)定電流(及時(shí)間)It=31.5KA(4S),固有分閘時(shí)間tg=0.07s，燃弧時(shí)間th=0.14s。1.校驗(yàn)開斷能力:因t1=0.14s>0.1s所以IKT=I,,k=10KA<31.5KA滿足要求2.校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定:ISH=26.87KA<80KA滿足要求校驗(yàn)熱穩(wěn)定:后備保護(hù)時(shí)間t=3s時(shí)故不計(jì)周期分量的影響滿足要求以上計(jì)算表明,所選斷路器可滿足要求。電壓互感器的選取電壓互感器選擇標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的選擇標(biāo)準(zhǔn)：（1）型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇。6-20kV屋內(nèi)配電裝置，一般采用油浸絕緣裝置，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器。35~110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器。220kV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單向接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單向電壓互感器組。（2）一次電壓U1：Un為電壓互感器額定一次線電壓，1.0和0.9是允許的一次電壓的波動(dòng)范圍，即為10%Un。（3）二次電壓：電壓互感器二次電壓，應(yīng)根據(jù)使用情況按表選用所需的二次額定電壓U2n。（4）準(zhǔn)確等級(jí)：電壓互感器應(yīng)在哪一準(zhǔn)確等級(jí)下工作，需根據(jù)接入的測(cè)量?jī)x表，繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求確定。常用的測(cè)量?jī)x表的類型、用途和對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求，規(guī)定如下：用于發(fā)電機(jī)、變壓器、調(diào)相機(jī)、廠用饋線、出線等回路中的電度表，供所有計(jì)算電費(fèi)的電度表。其準(zhǔn)確等級(jí)要求為0.5級(jí)。供運(yùn)行監(jiān)視估算電能的電度表、功率表和電壓繼電器等，其準(zhǔn)確等級(jí)要求一般為1級(jí)。用于估計(jì)被測(cè)數(shù)值的表計(jì)，如電壓表等，其準(zhǔn)確等級(jí)要求較低，一般為3級(jí)即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計(jì)時(shí)，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級(jí)高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準(zhǔn)確度等級(jí)。（5）二次負(fù)荷S2：S2WSnSn是對(duì)應(yīng)于在測(cè)量?jī)x表所要求的最高準(zhǔn)確等級(jí)下，電壓互感器的額定容量。S2是二次負(fù)荷，它與測(cè)量?jī)x表的類型、數(shù)量和接入電壓互感器的接線方式有關(guān)，因此,在計(jì)算S2時(shí)首先應(yīng)確定所有測(cè)量?jī)x表和繼電器接入電壓互感器的接線圖。由于電壓互感器的三相負(fù)荷經(jīng)常是不平衡的，所以通常用最大一相的負(fù)荷和電壓互感器一相的額定容量相比較。電壓互感器的配置電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān),并應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)、同期、和自動(dòng)裝置的要求,電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時(shí),保護(hù)裝置不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。1、當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓時(shí)，出線側(cè)的每一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。2、當(dāng)需要在110KV及以下主變壓器回路中提取電壓時(shí)，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。、發(fā)電機(jī)出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測(cè)量、保護(hù)和自動(dòng)電壓調(diào)整裝置需要，當(dāng)發(fā)電機(jī)配有雙套自動(dòng)電壓調(diào)整裝置，先采用零序電壓匝間保護(hù)時(shí)，可再增設(shè)一組電壓互感器。選擇結(jié)果根據(jù)UN=35KV要求，選為JDJJ-35型電壓互感器可滿足要求，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為:一次線圈為KV,二次側(cè)為KV,輔助線圈為0.1/3KV,最大容量為1200VA。根據(jù)UN=110KV要求，選為JDCF-110WB型電壓互感器可滿足要求,其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為:最大容量為2000VA。電流互感器的選取電流互感器的選取標(biāo)準(zhǔn)（1） 型式：電流互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對(duì)于6—20kV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對(duì)于35kV及以上配電裝置，一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器。有條件時(shí)，應(yīng)盡量采用套管式電流互感器。（2）一次回路電壓：為電流互感器安裝處一次回路工作電壓， EMBEDEquation.KSEE3為電流互感器額定電壓。（3） 一次回路電流：為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流，EMBEDEquation.KSEE3為電流互感器原邊額定電流。當(dāng)電流互感器使用地點(diǎn)環(huán)境溫度不等于40°C時(shí)，應(yīng)對(duì)EMBEDEquation.KSEE3進(jìn)行修正。修正的方法與斷路器In的修正方法相同。（4） 準(zhǔn)確等級(jí)：電流互感器準(zhǔn)確等級(jí)的確定與電壓互感器相同，需先知道電流互感器二次回路所接測(cè)量?jī)x表的類型及對(duì)準(zhǔn)確等級(jí)的要求，并按準(zhǔn)確等級(jí)要求最高的表計(jì)來選擇。（5） 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定電流互感器的配置配置如下：1、 凡裝設(shè)斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測(cè)量?jī)x表，保護(hù)和自動(dòng)裝置要求。2、 未裝設(shè)斷路器的下列地點(diǎn)也應(yīng)裝設(shè)電流互感器：發(fā)電機(jī)和變壓器中性點(diǎn)，發(fā)電機(jī)和變壓器出口。選擇結(jié)果110KV處:根據(jù)UN=110KV及室外布置要求,初選為L(zhǎng)CWD-110型電流互感器，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為:UN=110KV>IN/iN=2*150A/5A。校驗(yàn)熱穩(wěn)定:滿足要求校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定:滿足要求以上計(jì)算表明,所選電流互感器可滿足要求。35KV處:根據(jù)UN=35KV,及室內(nèi)布置要求,初選為L(zhǎng)DJ-35型電流互感器，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為:UN=35KV,IN/iN=900A/5A。校驗(yàn)熱穩(wěn)定:滿足要求校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定:滿足要求以上計(jì)算表明,所選電流互感器可滿足要求。隔離開關(guān)的選取110KV處:主變110KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇263.57A具體選擇及校驗(yàn)過程如下：(額定電壓選擇：=110KV(額定電流選擇：EMBEDEquation.KSEE3=263.57A根據(jù)UN=110KV及室內(nèi)布置要求，選為GW13-126/630型隔離開關(guān)可滿足要求，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：絕緣電壓：690V額定電壓：380V額定電流：0-3200A35KV處:根據(jù)UN=35KV及室內(nèi)布置要求，選為GN2-35T/1000型隔離開關(guān)可滿足要求,其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為:imax=70KA,I2tt=27.52*5。無功補(bǔ)償裝置目前國(guó)內(nèi)發(fā)電場(chǎng)主要使用在發(fā)電機(jī)機(jī)端并聯(lián)固定電容的方法進(jìn)行補(bǔ)償，但是異步發(fā)電機(jī)出線端的變壓器也會(huì)產(chǎn)生無功耗損，這種方法沒有辦法同時(shí)滿足兩者的無功補(bǔ)償。因此，在風(fēng)電場(chǎng)中應(yīng)用動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償方案是非常重要的。目前風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的主要目的是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償風(fēng)電場(chǎng)的變壓器和線路負(fù)載的無功功率。無功補(bǔ)償方式選擇靜止無功補(bǔ)償器SVC+并聯(lián)固定電阻這種方案在風(fēng)電場(chǎng)異步發(fā)電機(jī)端并聯(lián)安裝固定電容器組，幾組并聯(lián)的風(fēng)電發(fā)電機(jī)組群的出口電壓分別通過變壓器升高，之后在匯總的輸電線路上安裝SVC裝置，也有的風(fēng)電場(chǎng)采用每個(gè)風(fēng)電發(fā)電機(jī)組使用一個(gè)SVC裝置后再匯總的方法。這種方案已經(jīng)在很多風(fēng)電場(chǎng)得到了應(yīng)用，在遇到短路問題時(shí)可以很快的重建電壓但是如果設(shè)置的SVC容量不合適，就可能會(huì)發(fā)生補(bǔ)償過高的現(xiàn)象，從而升高沖擊電壓，造成電壓不穩(wěn)。所以對(duì)于這種方案，也根據(jù)風(fēng)電成的實(shí)際情況選擇合適的容量，設(shè)置位置，控制方式等，避免過電壓的危險(xiǎn)。靜止同步補(bǔ)償器STATCOM+并聯(lián)固定電阻這種方案在風(fēng)電場(chǎng)異步發(fā)電機(jī)端并聯(lián)介入固定電容組，在風(fēng)電發(fā)電機(jī)的出口電壓經(jīng)變壓器升高后但是未再次升高接入無窮大系統(tǒng)的輸電線上安裝靜止同步補(bǔ)償器，安裝位置與靜止無功償器類似。靜止同步補(bǔ)償器在無功補(bǔ)償時(shí)需要一定的無功容量，所以不同的風(fēng)電站需要預(yù)先估計(jì)出其容量大小，在相同條件下，靜止同步補(bǔ)償器所需的無功容量和靜止無功補(bǔ)償器SVC的容量相近，運(yùn)行費(fèi)用也接近，但是靜止同步補(bǔ)償器每兆乏的價(jià)格比靜止無功補(bǔ)償器貴得多。在線路出現(xiàn)短路問題時(shí)，這種方案的電壓恢復(fù)速度最快，無功補(bǔ)償能力較強(qiáng)。同步調(diào)相機(jī)+并聯(lián)固定電阻這種方案的結(jié)構(gòu)與上述兩個(gè)方案形同，只是將放置的SVC或者STATCOM設(shè)備換成同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)能夠在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)立刻向電網(wǎng)提供無功，SVC方案則是在清除故障后，電網(wǎng)電壓在一定值之上時(shí)開始作為無功源使用，在限定的電壓值之下SVC設(shè)備則達(dá)到增壓限值。同步調(diào)相機(jī)恢復(fù)電壓用的時(shí)間落后于SVC和STATCOM方案，所以現(xiàn)在已經(jīng)被逐漸套件。綜合比較三個(gè)方面，靜止同步補(bǔ)償器方案的補(bǔ)償效果最好，但是價(jià)格偏貴，同步調(diào)相機(jī)的補(bǔ)償效果較差，靜止無功補(bǔ)償器SVC+并聯(lián)固定電容的方案性價(jià)比最優(yōu)，而且對(duì)于三相短路等問題有很好的處理能力，所以在本次風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中選用靜態(tài)無功補(bǔ)償器SVC+并聯(lián)固定電阻進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算風(fēng)電場(chǎng)無功負(fù)荷主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、主變壓器、箱式變壓器、集電線路等組成。本風(fēng)電場(chǎng)所選機(jī)組功率因數(shù)可調(diào)節(jié)的范圍為一0.95?+0.95,為避免線圈過熱，保證風(fēng)機(jī)最大出力，其功率因數(shù)一般設(shè)定為1，所以不考慮發(fā)電機(jī)的無功補(bǔ)償容量。因此，補(bǔ)償容量只考慮主變壓器、箱式變壓器、集電線路。根據(jù)其它已建風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，補(bǔ)償容量主要集中在變壓器，主變壓器補(bǔ)償容量按總?cè)萘康?5%計(jì)，即50x0.15=7.5Mvar，風(fēng)電場(chǎng)的箱式變壓器無功功率損耗計(jì)算如下變壓器的無功損耗有勵(lì)磁損耗和變壓器繞組漏抗所損耗的無功功率兩部分組成，EMBEDEquation.3是用來建立磁場(chǎng)的勵(lì)磁無功損耗，與負(fù)荷電流無關(guān)，EMBEDEquation.3是與負(fù)荷電流的平方成正比的漏磁無功損耗。本工程的箱式變壓器額定容量為1.6MVA,阻抗電壓為6.5%,空載電流為0.2%。式中，為變壓器空載電流，為變壓器額定容量，EMBEDEquation.3為實(shí)際運(yùn)行電壓,為變壓器額定電壓，EMBEDEquation.3為變壓器實(shí)際運(yùn)行容量。箱式變壓器無功損耗全場(chǎng)共計(jì)33臺(tái)箱式變壓器，無功損耗為：因此變壓器總的無功損耗約為7.5+3.537611Mvar,考慮到集電線路的無功損耗及留有一定的裕度，本工程35kV側(cè)裝設(shè)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，每臺(tái)主變低壓側(cè)母線配1組12Mvar動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，選用DWZT-35/12000-6%/W型電壓無功自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，其響應(yīng)時(shí)間不大于30ms。過電壓保護(hù)和接地升壓站的過電壓保護(hù)和接地直擊雷保護(hù)根據(jù)《交流電器裝置的接地》DL/T621-1997和《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》DL/T620-1997中的規(guī)定，本工程采用在110kV配電裝置場(chǎng)地設(shè)置2支獨(dú)立避雷針、在35kV動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置場(chǎng)地設(shè)置1支獨(dú)立避雷針以及在35kV配電室、綜合服務(wù)樓等生活設(shè)施設(shè)置屋頂避雷帶的方式進(jìn)行直擊雷保護(hù)。經(jīng)校驗(yàn)，11OkV配電裝置、35kV配電室、35kV動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置、屋外主變壓器以及綜合服務(wù)樓等生活設(shè)施均可在其保護(hù)范圍內(nèi)。侵入波保護(hù)為防止線路侵入的雷電波過電壓，在110kV線路側(cè)裝設(shè)氧化鋅避雷器，在110kV、35kV每段母線上分別安裝氧化鋅避雷器，在主變低壓側(cè)分別裝設(shè)氧化鋅避雷器作為過電壓保護(hù)。為保護(hù)主變壓器中性點(diǎn)絕緣，主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙并聯(lián)氧化鋅避雷器作為過電壓保護(hù)。接地本站場(chǎng)地季節(jié)性最大凍土深度為1.62m，并且地基土對(duì)鋼材料具有強(qiáng)腐蝕性作用。根據(jù)以上情況，主接地網(wǎng)采用以水平接地網(wǎng)為主，垂直接地網(wǎng)為輔的復(fù)合地網(wǎng)，再輔以所有水平接地體包裹膨潤(rùn)土物理降阻劑進(jìn)行降阻措施。膨潤(rùn)土物理降阻劑還可以起到消除季節(jié)性凍土對(duì)接地電阻的影響，以及隔離地基土對(duì)接地體的腐蝕作用。本站水平接地網(wǎng)和設(shè)備接地引下線均采用一608熱鍍鋅扁鋼，050熱鍍鋅鋼管作為垂直接地體。在人員經(jīng)常活動(dòng)的地方如配電室、塔基四周、人員出入口、攀登塔梯等地方，接地體的布置應(yīng)考慮到人身安全，可采取接地網(wǎng)局部增設(shè)水平均壓帶和鋪設(shè)礫石地面等措施，滿足接觸電壓和跨步電壓要求。全站工作接地、保護(hù)接地、防雷接地共用接地網(wǎng)，滿足規(guī)范要求的接地電阻值。變電站四周與人行道相鄰處，設(shè)置與主網(wǎng)相連接的均壓帶，變電站大門處設(shè)帽檐式均壓帶。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)電氣設(shè)備的過電壓保護(hù)和接地⑴風(fēng)電場(chǎng)直擊雷保護(hù)通過風(fēng)電機(jī)組上的避雷針保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，保護(hù)范圍的計(jì)算采用現(xiàn)行過電壓保護(hù)規(guī)程的計(jì)算方法。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉片安裝有防雷擊系統(tǒng)，包括金屬葉尖及沿葉片后緣布置的導(dǎo)體，以及連接葉片和機(jī)艙的接地電纜；機(jī)艙外側(cè)設(shè)有保護(hù)風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)杯的避雷針；機(jī)艙內(nèi)的接地電纜引下連接在基礎(chǔ)環(huán)的接地端子上并與外圍接地網(wǎng)連接。布置在戶外的35kV箱變，其高度較低，離風(fēng)機(jī)較近，故把風(fēng)機(jī)和箱變做為