《某風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線及二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)》10000字（論文）

某風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線及二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u140731工程問(wèn)題的背景描述 1204712畢業(yè)實(shí)踐的工作目標(biāo)與工作進(jìn)程 2138403風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)方案 311443.1風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 369983.2主變臺(tái)數(shù)的選擇 310013.3小結(jié) 4267114電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5121684.1電氣主接線 520403第一，是巡檢斷路器及其他電氣設(shè)備時(shí)必須保證電能的順利產(chǎn)出； 521606（2）經(jīng)濟(jì)性 6868（1）主接線的基本形式及其優(yōu)缺點(diǎn) 6146164.2電氣總平面布置及配電裝置布置 887374.3防雷接地及絕緣配合 946205電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1094525.1二次接線 10228745.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 11302275.3風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)裝置 1211852（1）220kV母線保護(hù) 1225895（2）主變壓器保護(hù) 1216880（3）220kV側(cè)后備保護(hù) 121974（4）35kV側(cè)后備保護(hù) 13167536評(píng)價(jià)所學(xué)專業(yè)與工程的關(guān)聯(lián) 13217087談?wù)剬I(yè)的前景與應(yīng)用 14297087.1智能技術(shù)電網(wǎng)的應(yīng)用 14311097.2遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用 14127657.3電力計(jì)量中的應(yīng)用 155948參考文獻(xiàn) 161工程問(wèn)題的背景描述伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步，工業(yè)革命爆發(fā)，大量消耗了煤、石油和天然氣等非可再生能源，導(dǎo)致氟利昂、一氧化碳和二氧化碳等排放量極大增加。然而，化石燃料的儲(chǔ)藏與使用并不是無(wú)窮無(wú)盡的，因此，人類開始探索對(duì)可再生能源的開發(fā)與利用。尤其是在1970年爆發(fā)的丹麥?zhǔn)臀C(jī)中，能源危機(jī)問(wèn)題進(jìn)一步引發(fā)了人類的思考，尋找替代有限的化石能源的新能源也成為了人類刻不容緩的任務(wù)。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，世界能源結(jié)構(gòu)已發(fā)生巨變，數(shù)字化，經(jīng)濟(jì)化和智能化高質(zhì)量發(fā)展時(shí)代隨之而來(lái)，傳統(tǒng)化石能源的發(fā)電形式已不再成為主流，利用現(xiàn)有的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和技術(shù)實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電勢(shì)不可擋。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電中存在的不足，增強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，文章將從風(fēng)電場(chǎng)選址、風(fēng)力發(fā)電機(jī)選擇和接地點(diǎn)模式選擇等方面入手，主要圍繞電氣設(shè)備選型和風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)展開了論述，希望本文的研究能夠提高風(fēng)能資源的利用率，并促進(jìn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行可靠性的提高，從而保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本次風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)包括風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)區(qū)和220kV升壓站，分成兩個(gè)部分開展，分別是電氣一次系統(tǒng)和電氣二次系統(tǒng)進(jìn)行研究。而由于外部環(huán)境因素，除去電氣設(shè)計(jì)外的進(jìn)站道路規(guī)劃、給排水設(shè)施以及系統(tǒng)通信問(wèn)題，并不屬于本次設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。在本次風(fēng)電場(chǎng)的主接線設(shè)計(jì)中，必須滿足的首要條件是風(fēng)力發(fā)電與電網(wǎng)之間的適應(yīng)性，基于此再堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)一致、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行高效和投資合理的原則?？紤]到未來(lái)風(fēng)電場(chǎng)的檢修維護(hù)和再規(guī)劃問(wèn)題，風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)需要保證方案盡可能普遍化、風(fēng)電接入盡可能規(guī)范化、升壓變電站盡可能標(biāo)準(zhǔn)化和集電線路盡可能模塊化，并且預(yù)留一定的擴(kuò)展容量。立足風(fēng)電場(chǎng)主接線的設(shè)計(jì)原則和要求，參考當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中的一般方法，設(shè)計(jì)主接線的具體方案，以電壓匹配為切入點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和箱式變壓器的低壓出線側(cè)設(shè)置為690V，高壓出線側(cè)設(shè)置為35kV；再?gòu)木€路走廊和運(yùn)行維護(hù)的視角出發(fā)，33臺(tái)單機(jī)容量1.5MWWTG3風(fēng)力發(fā)電機(jī)均分成三組，每組11臺(tái)。2畢業(yè)實(shí)踐的工作目標(biāo)與工作進(jìn)程通過(guò)對(duì)畢業(yè)論文的寫作學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識(shí)，收集和利用相關(guān)資料，分析風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線及二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題與對(duì)策研究。通過(guò)實(shí)踐提出問(wèn)題發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并能有效的分析問(wèn)題。同時(shí)，在論文工作中提高自己，為以后工作打下更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且能為有關(guān)單位提供參考。要通過(guò)畢業(yè)論文體現(xiàn)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)運(yùn)用的水平、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。本文第一部分介紹工程問(wèn)題的背景描述；本文第二部分闡述畢業(yè)實(shí)踐的工作目標(biāo)與工作進(jìn)程；本文第三部分闡述風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)方案；本文第四部分闡述電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)；本文第五部分闡述電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)；本文第六部分評(píng)價(jià)所學(xué)專業(yè)與工程的關(guān)聯(lián)；本文第七部分談?wù)剬I(yè)的前景與應(yīng)用；3風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)方案3.1風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀在本次接線設(shè)計(jì)中，將33臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)平均分成3回，每回11臺(tái)。在每臺(tái)機(jī)組出口處通過(guò)1kV電壓等級(jí)的電纜線連接到變電箱，將出口電壓690V升至35kV，連接到35kV母線上。35kV母線再通過(guò)220kV電壓等級(jí)、容量為100MW的主變壓器與220kV母線相連，把電壓35kV提高至220kV。然后初步制定本次風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)方向。在本次風(fēng)電場(chǎng)的主接線設(shè)計(jì)中，必須滿足的首要條件是風(fēng)力發(fā)電與電網(wǎng)之間的適應(yīng)性，基于此再堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)一致、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行高效和投資合理的原則?？紤]到未來(lái)風(fēng)電場(chǎng)的檢修維護(hù)和再規(guī)劃問(wèn)題，風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)需要保證方案盡可能普遍化、風(fēng)電接入盡可能規(guī)范化、升壓變電站盡可能標(biāo)準(zhǔn)化和集電線路盡可能模塊化，并且預(yù)留一定的擴(kuò)展容量。3.2主變臺(tái)數(shù)的選擇本風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)中在主變壓器型號(hào)選擇，臺(tái)數(shù)選擇及容量選型時(shí)，需實(shí)現(xiàn)當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)工作，為后續(xù)擴(kuò)建工程奠定基礎(chǔ)，重點(diǎn)考慮變壓器有無(wú)兩線圈，有無(wú)三相，損耗及噪音小等技術(shù)參數(shù)以及有載調(diào)壓及自然油循環(huán)風(fēng)冷電力系統(tǒng)所需功能的實(shí)現(xiàn)情況。因具體地說(shuō)，需要滿足下列3點(diǎn)：第一，確保了主變壓器選擇原則的合理性。在電力線路負(fù)載較高，或?qū)σ唬?jí)負(fù)載電力線路選用2臺(tái)及2臺(tái)以上主變壓器以確保電能傳輸安全穩(wěn)定，降低電力線路故障率及減少電力線路維修成本，在電力線路負(fù)載較低時(shí)選用1～2臺(tái)主變壓器以確保電力系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，避免電能浪費(fèi)的情況，保證工程上的經(jīng)濟(jì)效益。第二，保證主變壓器的臺(tái)數(shù)選擇準(zhǔn)確。主變壓器的臺(tái)數(shù)選擇與風(fēng)電場(chǎng)所在地區(qū)的主要用電量有關(guān)。若風(fēng)電場(chǎng)所在地區(qū)為城市或城郊，用電量較大，應(yīng)先了解該地的中低壓環(huán)網(wǎng)情況，一般選擇兩臺(tái)主變壓器；若風(fēng)電場(chǎng)所在地區(qū)為工業(yè)區(qū)或開發(fā)區(qū)，或者位置較為偏僻，通常選用3臺(tái)及3臺(tái)以上主變壓器，以確保供電安全，減少電力線路故障的發(fā)生。第三，確保了主變?nèi)萘康倪x取是正確的。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)的變電站都是按照電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、負(fù)荷量、以及將來(lái)的負(fù)載規(guī)劃來(lái)確定主變壓器的容量。因此，必須考慮風(fēng)電場(chǎng)所在地區(qū)的以上影響因素進(jìn)行主變壓器的容量選擇。同時(shí)，主變壓器接地方式應(yīng)采用220kV中性點(diǎn)接地，35kV采用消弧線圈接地。在此基礎(chǔ)上，本風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)還要考慮風(fēng)電場(chǎng)所處區(qū)域的實(shí)際情況，思考后保養(yǎng)與維修情況，盡量減少開支。本風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，分析變壓器市場(chǎng)產(chǎn)品，選用技術(shù)先進(jìn)和運(yùn)行高效的主流變壓器；根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量，風(fēng)電場(chǎng)所在區(qū)域地形地貌，建設(shè)難易程度及經(jīng)濟(jì)效益情況確定主變壓器臺(tái)數(shù)。參考變壓器設(shè)計(jì)方案中的慣例，制定了以下兩種設(shè)計(jì)方案。方案一：目前采用一臺(tái)容量為50MVA的主變壓器，之后風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行擴(kuò)建時(shí)再投入變壓器。這個(gè)方案在擴(kuò)建時(shí)將增加電力系統(tǒng)回路數(shù)。方案二：目前采用一臺(tái)容量為100MVA的主變壓器，之后風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行擴(kuò)建時(shí)共用本臺(tái)變壓器。這個(gè)方案在擴(kuò)建時(shí)將減少電力系統(tǒng)回路數(shù)。對(duì)比方案一和方案二，方案二所需要的配電裝置明顯較少?？紤]到單臺(tái)不同容量的主變壓器在占地面積上只有細(xì)微的區(qū)別，因此，第二個(gè)方案比第一個(gè)方案更經(jīng)濟(jì)，而且投入也很少。為此，在本次風(fēng)電廠的主變壓器設(shè)計(jì)中，采用了方案二的50MVA主變壓器，之后擴(kuò)建風(fēng)電場(chǎng)時(shí)也不會(huì)增加回路。3.3小結(jié)本章基于風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，初步制定了本次風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)方向，確定設(shè)計(jì)范圍，即電氣一次系統(tǒng)和電氣二次系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合之后擴(kuò)建的實(shí)際情況制定本次風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)原則和要求，確定主變壓器的設(shè)計(jì)方案。4電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1電氣主接線4.1.1主接線設(shè)計(jì)原則在電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，其中最為關(guān)鍵的步驟是主接線設(shè)計(jì)，由于電氣主接線與電力系統(tǒng)選用不同設(shè)備、不同模塊有關(guān)，關(guān)系到電力系統(tǒng)是否能夠正常工作。所以，本風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)，需要在保證發(fā)電系統(tǒng)的可靠安全、并網(wǎng)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定和輸出優(yōu)質(zhì)的電能的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證接線盡可能簡(jiǎn)單，便于后續(xù)維護(hù)和檢修，甚至擴(kuò)建，提高工程經(jīng)濟(jì)效益。在本次風(fēng)電場(chǎng)的的主接線設(shè)計(jì)上，尤其應(yīng)該指出，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障后，能不能準(zhǔn)確查找到故障的部位，并且快速排除故障設(shè)備出線，以便維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障原因并及時(shí)修復(fù)。。4.1.2主接線設(shè)計(jì)要求（1）可靠性主接線可靠性是確保生活生產(chǎn)供電質(zhì)量最根本的原則，它由宏觀可靠性與微觀可靠性兩部分組成，宏觀可靠性即電氣一次系統(tǒng)與電氣二次系統(tǒng)配合可靠度，微觀可靠性即主接線可靠度。其中最為關(guān)鍵的就是電氣設(shè)備的可靠性問(wèn)題，一個(gè)可靠的電氣設(shè)備會(huì)極大地降低對(duì)電力線路方面的投入。在主接線可靠性問(wèn)題上，具體提出了如下4點(diǎn)要求：第一，是巡檢斷路器及其他電氣設(shè)備時(shí)必須保證電能的順利產(chǎn)出；第二，檢修母線、斷路器等電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)針對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷分開對(duì)待；第三，就風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和大容量發(fā)電機(jī)組而言，要保證電能的穩(wěn)定；第四，是如風(fēng)電場(chǎng)電能上游供給側(cè)一定要確保電能可靠。靈活性主接線的靈活性主要是應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生的調(diào)度不同、日常檢修和擴(kuò)展容量等問(wèn)題，具體有以下三點(diǎn)要求：第一，調(diào)度時(shí)需要保證一定的靈活性。只有發(fā)電機(jī)、電力線路和變壓器實(shí)現(xiàn)靈活地投切，才能與電力系統(tǒng)的負(fù)荷的不確定性和發(fā)生故障時(shí)的不確定性相適應(yīng)。第二，檢修時(shí)需要保證一定的靈活性。任何電氣設(shè)備在保證不間斷供電的基礎(chǔ)上靈活地投切，才能同時(shí)實(shí)現(xiàn)供電與檢修。第三，擴(kuò)容時(shí)需要保證一定的靈活性。電力線路之間實(shí)現(xiàn)靈活地修改，才能在新的機(jī)組與舊的機(jī)組之間達(dá)到融合。（2）經(jīng)濟(jì)性主接線的經(jīng)濟(jì)性取決于其可靠性與靈活性，若不能兼顧其可靠性與靈活性，則其經(jīng)濟(jì)性就更不用說(shuō)了。關(guān)于主接線的經(jīng)濟(jì)性具體有以下三點(diǎn)要求：第一，投資盡可能少。首先，在主接線上選擇最為節(jié)省線材的設(shè)計(jì)，從而減少主接線上的保護(hù)設(shè)備，例如避雷器和互感器等。其次，在主接線的設(shè)計(jì)上盡可能保證二次接線的簡(jiǎn)易。第二，占地面積盡可能小。風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)不僅有一次設(shè)備的安裝，還有二次設(shè)備的安裝。因此，考慮到其他二次設(shè)備的布置，必須保證主接線設(shè)計(jì)的占地面積較小。第三，電能損失盡可能少。主要表現(xiàn)為升壓站主變壓器選型中，若能采用一級(jí)升壓則盡量不用二級(jí)升壓。4.1.3主接線設(shè)計(jì)方案（1）主接線的基本形式及其優(yōu)缺點(diǎn)單母線接線變電站的電氣主接線設(shè)計(jì)一般都是單母線接線。單母線接線是用一只開關(guān)來(lái)控制與這一組母線相連的全部電源及回路，所有的電氣設(shè)備均串聯(lián)在該組母線上運(yùn)行。單母線接線的最大好處是接線比較簡(jiǎn)單、操作更方便、連接設(shè)備更少、經(jīng)濟(jì)性較高、且母線易于向兩端伸出、易于擴(kuò)建；最大的缺點(diǎn)在于可靠性不高、靈活性較差、母線或母線側(cè)的隔離開關(guān)檢修或失效、全部裝置及回路必須停止工作。所以單母線接線形式在出線回路少、電能供應(yīng)可靠性要求不高的變電站應(yīng)用。雙母線接線雙母線接線是指兩套母線同時(shí)工作，并由母聯(lián)斷路器并列運(yùn)行，均分電源與負(fù)荷的接線。雙母線的主要優(yōu)勢(shì)在于電源可靠，在對(duì)一組母線進(jìn)行維修時(shí)，另一組母線可以用倒閘操作來(lái)完成。，不影響正常供電；調(diào)度靈活，不同電源與回路負(fù)荷根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況隨意分配到任一組母線中；方便擴(kuò)建，擴(kuò)建母線時(shí)不影響其正常工作。主要不足之處在于加大母線長(zhǎng)度，配電裝置結(jié)構(gòu)不合理，增加占地面積，提高工程成本；當(dāng)改變主接線形式后，倒閘操作極易造成操作失誤；檢修回路斷路器，回路會(huì)停電；任一母線故障集合短時(shí)斷電，母聯(lián)發(fā)生故障后，2組母線全部斷電。橋形接線橋形接線有外橋和內(nèi)橋兩種。其中，外橋接線最大的好處就是調(diào)節(jié)變壓器比較方便，不需要更多的裝置；而主要不足在于當(dāng)斷路器發(fā)生故障后，變壓器工作不得不停下，對(duì)正常電能供應(yīng)有直接影響。內(nèi)橋接線最大的好處就是高壓斷路器數(shù)量少，開關(guān)的路線比較簡(jiǎn)單；主要不足在于當(dāng)斷路器發(fā)生故障后，需要的檢修時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，且線路必須要處于斷電的狀態(tài)。角形接線角形接線最大的好處就是在線路或者設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，有效地降低了投資成本，只需切除故障元件，且不影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行；主要缺點(diǎn)是選擇電器設(shè)備時(shí)考慮的影響因素較多，不利于后續(xù)擴(kuò)建變電站。變壓器—線路單元接線變壓器—線路單元接線最大優(yōu)勢(shì)在于操作簡(jiǎn)單、連接設(shè)備較少、有效地降低了投資成本，最大劣勢(shì)在于線路或者變電站電氣設(shè)備發(fā)生故障后線路不得不停電，極大地影響到了供電。升壓站電氣主接線該風(fēng)電場(chǎng)220kV升壓站采用單母線接線方式進(jìn)行電氣主從線。由于220kV升壓站的出線為1次，因此，當(dāng)電力線路出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)升壓站就會(huì)斷電，因此，出線上安裝斷路器似乎是畫蛇添足，且增加了工程成本，提高了電氣設(shè)備故障率。風(fēng)電場(chǎng)電氣主接線從前面所選風(fēng)力發(fā)電機(jī)WTG3中可以看出，它的出口電壓是690V，并通過(guò)安裝升壓變壓器以及一系列升壓過(guò)程接至220kV變電站中。其中，裝設(shè)升壓變壓器有兩個(gè)方案，分別是將690V升至10kV或35kV。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)為兆瓦級(jí)時(shí)，若將690V升至10kV，每回10kV的匯流母線上可接3-4臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)；若將690V升至35kV，每回35kV的匯流母線上可連接更多的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。由此可知，將690V升至35kV的升壓方案更加合適，減小線損，節(jié)省電力線路投資成本，提高工程經(jīng)濟(jì)性。為此，綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)主接線設(shè)計(jì)原則及要求，并參照目前風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)通用做法，進(jìn)行了主接線方案設(shè)計(jì)，首先從電壓匹配角度考慮，風(fēng)力發(fā)電機(jī)與箱式變壓器低壓出線側(cè)設(shè)690V,高壓出線側(cè)設(shè)35kV;其次從電能輸送經(jīng)濟(jì)性角度考慮，33臺(tái)單機(jī)容量1.5MWWTG3風(fēng)力發(fā)電機(jī)均分成三組，每組11臺(tái)。最終實(shí)現(xiàn)本風(fēng)電場(chǎng)的電能供應(yīng)。風(fēng)電場(chǎng)的電氣主接線圖如圖4-1所示。圖4-1風(fēng)電場(chǎng)的電氣主接線圖4.2電氣總平面布置及配電裝置布置4.2.1220kV配電裝置220kV電氣設(shè)備和配電裝置通常都裝在室外?？紤]到風(fēng)電場(chǎng)所處區(qū)域地理?xiàng)l件，本風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)為戶外安裝、分相中型型式、單列排列、共設(shè)四個(gè)區(qū)間、每區(qū)間13m。4.2.235kV配電裝置和220kV電氣設(shè)備相似，35kV配電裝置通常都設(shè)置在室外?？紤]到風(fēng)電場(chǎng)所處區(qū)域自然資源，本風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)為戶外安裝及一般中型型式，共設(shè)九個(gè)區(qū)間，每區(qū)間5.5m。該設(shè)計(jì)雖然占地面積較大，但布置簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效，母線的檢修較為方便，且建設(shè)工作量小，建設(shè)時(shí)間短，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。4.2.3配電裝置由于電力線路的交叉將影響風(fēng)電場(chǎng)的正常運(yùn)行，故配電裝置的布置應(yīng)系統(tǒng)規(guī)劃，間隔設(shè)置。4.2.435kV無(wú)功補(bǔ)償裝置35kV無(wú)功補(bǔ)償裝置緊貼風(fēng)電場(chǎng)35kV電氣設(shè)備布置。4.2.5380/220V場(chǎng)用配電裝置因380/220V場(chǎng)用配電裝置和其他低壓設(shè)備的電壓等級(jí)偏低，為保證其經(jīng)濟(jì)效益，需要與用電端臨近布置。4.2.6風(fēng)機(jī)塔箱式變壓器風(fēng)機(jī)塔箱式變壓器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組臨近布置。4.2.7電纜設(shè)施當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)電壓等級(jí)是220kV的電力線路時(shí)，需跨越圍墻，電纜設(shè)施通常是由絕緣套管或者地下高壓電纜排列。該風(fēng)電場(chǎng)主變壓器出站220kV電力線路電纜需埋設(shè)于地下，也可在井下修建電纜通道，地下修建電纜通道時(shí)，需要用橋架將電纜固定起來(lái)。因電纜利用開關(guān)柜和配電盤進(jìn)入室內(nèi)，所以要使用防火絕緣的材料，將電纜路徑進(jìn)行封堵。4.3防雷接地及絕緣配合4.3.1防雷保護(hù)結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)所在地區(qū)的具體情況可知，本風(fēng)電場(chǎng)處于露天環(huán)境，由于雷電極易直接擊中現(xiàn)場(chǎng)的電器設(shè)備，引起雷擊過(guò)電壓，設(shè)備損壞，甚至是意外，所以在風(fēng)電場(chǎng)中應(yīng)裝設(shè)避雷針。按照《交流電氣裝置的過(guò)電壓和絕緣配合》DL/T7620-1997的參考標(biāo)準(zhǔn)，本次風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)是裝設(shè)七根避雷針構(gòu)成防雷保護(hù)，其中在主變電站裝設(shè)兩根220kV用避雷針，在風(fēng)電場(chǎng)其余位置裝設(shè)五根避雷針。除此之外，還要在母線安裝一套復(fù)合絕緣氧化鋅避雷器，以防雷電侵入波引起電能質(zhì)量惡化，主變壓器高、低側(cè)安裝氧化鋅避雷器，旨在保證安全。4.3.2接地保護(hù)根據(jù)《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997參考標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)主變壓器在接地時(shí)，需要和地保持一定的水平距離，并且在更高的電壓等級(jí)下，采用水平和垂直相結(jié)合的接地方式，確保熱穩(wěn)定性。裝設(shè)完主變壓器接地保護(hù)后，需在主變電站的人流活動(dòng)區(qū)裝設(shè)均壓裝置，防止跨步電壓導(dǎo)致事故。5電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1二次接線5.1.1二次接線設(shè)計(jì)規(guī)則該風(fēng)電場(chǎng)電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)所分綜合樓的主控室和電子設(shè)備。其中，綜合樓的主控室裝有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)操作臺(tái)和圖像監(jiān)控操作臺(tái)間設(shè)置電子設(shè)備間操作電源，并設(shè)置繼電保護(hù)裝置等二次設(shè)備。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。電力系統(tǒng)在正常工作的情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下達(dá)控制命令。另外，風(fēng)電場(chǎng)中還安裝了監(jiān)測(cè)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，旨在監(jiān)測(cè)部分的備用操作控制指令。5.1.2信號(hào)為保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控精度，需要對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)重點(diǎn)部位采取關(guān)鍵點(diǎn)分別獲取。例如主變電站，高壓側(cè)斷路器和其他電氣設(shè)備信號(hào)使用獨(dú)立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，而低壓側(cè)僅需要串口通信。5.1.3測(cè)量該風(fēng)電場(chǎng)將三相四線制全電子多功能電能表安裝于主變壓器220kV出線側(cè)，35kV出線側(cè)及剩余的變壓器及其它節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行信號(hào)采集并測(cè)得電壓值及電流值。5.1.4電量本風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)數(shù)字式電量表連接計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓值和電流值的采集。5.1.5“五防”系統(tǒng)為了確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，本次風(fēng)電場(chǎng)二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需滿足“五防”要求：一是避免帶負(fù)荷分和合隔離開關(guān)；二是避免帶電掛（合）接地線（接地開關(guān)）；三是避免誤分、合斷路器；四是以防誤入帶電間隔；五是避免帶地線送電。具體措施是：一是為避免通電時(shí)后門打開，35kV開關(guān)柜后門和地刀或者智能操控裝置間設(shè)電氣閉鎖；二是為避免母線接地后斷路器合閘，主要是指35kV開關(guān)柜內(nèi)斷路器與母線接地手車裝設(shè)的電氣閉鎖；三是以免手車在工作位或負(fù)載側(cè)通電時(shí)合上地刀而將地刀及手車及智能操控裝置設(shè)電氣閉鎖；四是為避免線路通電或接地時(shí)向手車推入，斷路器手車和各自的斷路器以及35kV開關(guān)柜內(nèi)地刀間的電氣閉鎖；五是每35kV開關(guān)柜內(nèi)母線接地手車、斷路器手車及母線帶電顯示器間安裝電氣閉鎖，當(dāng)35kV開關(guān)柜柜中的斷路器手車全部位于試驗(yàn)位，母線未通電時(shí)即可推接地手車。5.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)5.2.1風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)包括設(shè)置在綜合樓主控室的在線風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器及集中監(jiān)控裝置。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制器還具有電源單元和計(jì)算機(jī)單元，其中，電源單元的作用主要在于使異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)位于電網(wǎng)的同一時(shí)期，計(jì)算機(jī)單元?jiǎng)t旨在為了達(dá)到控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作的目的。在綜合樓主控室中，集中監(jiān)控裝置的對(duì)象為33臺(tái)單機(jī)容量為1.5MW的WTG3型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可對(duì)其實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)開機(jī)或停機(jī)以及向順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，它主要由中央監(jiān)控層、風(fēng)機(jī)現(xiàn)地監(jiān)控層和場(chǎng)內(nèi)通信設(shè)備等組成。而在這之中，所述中央控制層被配置為操作員站、后臺(tái)監(jiān)控軟件、服務(wù)器和打印機(jī)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主控及偏航系統(tǒng)配置在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組現(xiàn)地面監(jiān)控層，完成箱變監(jiān)控系統(tǒng)變頻及變槳控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。5.2.2升壓站監(jiān)控系統(tǒng)所述風(fēng)電場(chǎng)升壓站內(nèi)系統(tǒng)包括站控層和間隔層，并且輔之以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。站控層被配置為主機(jī)兼操作員的工作站，遠(yuǎn)動(dòng)工作站和公用接口裝置，主機(jī)和遠(yuǎn)動(dòng)工作站可靠地計(jì)量了站內(nèi)全部電氣設(shè)備，并進(jìn)行了監(jiān)視與控制，在具有遙測(cè)、遙信、遙控等功能的基礎(chǔ)上，同時(shí)達(dá)到時(shí)鐘同步，二遙調(diào)及其他功能則實(shí)現(xiàn)了與電網(wǎng)中各個(gè)調(diào)度中心的信息傳遞與交流。保護(hù)測(cè)控裝置及二次設(shè)備在區(qū)間內(nèi)均有配置，包括35kV系統(tǒng)監(jiān)測(cè)保護(hù)一體化設(shè)備的就地?cái)?shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)。5.3風(fēng)電場(chǎng)繼電保護(hù)裝置5.3.1主變電站保護(hù)（1）220kV母線保護(hù)利用縱聯(lián)電流進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)，其中通信方式為安裝獨(dú)立觀測(cè)屏光纖通信觀測(cè)信號(hào)。（2）主變壓器保護(hù)主變壓器的變比為35/220kV，且高低電壓側(cè)均為單母線接線，高壓側(cè)主要為中性點(diǎn)直接線，低壓側(cè)以小電流方式為主。主保護(hù)：微機(jī)差動(dòng)保護(hù)作用。（3）220kV側(cè)后備保護(hù)主變高壓側(cè)：在電力系統(tǒng)過(guò)電流情況下，復(fù)合電壓將過(guò)電流閉鎖，并切斷主變壓器的兩側(cè)斷路器；主變低壓側(cè)：在電力系統(tǒng)過(guò)電流情況下，復(fù)合電壓將過(guò)電流閉鎖，切斷主變壓器兩側(cè)斷路器，并起到過(guò)載保護(hù)作用。零序電流保護(hù)：在主變高壓側(cè)主要保護(hù)發(fā)生拒動(dòng)時(shí)，作為后備保護(hù)；間隙零序電流和電壓保護(hù)：在發(fā)生單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)不工作的情況下，間隙的零序電流、電壓保護(hù)功能，以及主變壓器開斷。（4）35kV側(cè)后備保護(hù)35kV復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)：先將35kV一側(cè)斷路器切斷，然后為該段的斷路器，最后，在220kV側(cè)開斷；過(guò)負(fù)荷保護(hù)：當(dāng)電力系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷時(shí)動(dòng)作，一般每相獨(dú)立運(yùn)行。5.3.235kV母線保護(hù)為了保護(hù)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的回流母線，本次風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)在35kV母線中裝設(shè)母線差動(dòng)保護(hù)。5.3.3小結(jié)該章主要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電氣二次系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)裝置配置，只有規(guī)劃好風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的通信對(duì)接與保護(hù)裝置一體化，才能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)化與數(shù)字化，保證整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)安全可靠地運(yùn)行。6評(píng)價(jià)所學(xué)專業(yè)與工程的關(guān)聯(lián)我國(guó)風(fēng)能資源比較豐富，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景廣闊。不但如此，當(dāng)前我國(guó)高度重視新能源的開發(fā)，并給予了巨大的政策支持和財(cái)政補(bǔ)貼，為實(shí)現(xiàn)風(fēng)能在我國(guó)的有效利用以及風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化創(chuàng)造了良好的條件，風(fēng)能開發(fā)已經(jīng)成為建設(shè)我國(guó)能源體系中不可阻擋的主力軍。本論文從具體區(qū)域地理環(huán)境出發(fā)，運(yùn)用場(chǎng)區(qū)特征對(duì)某風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行了規(guī)劃，并對(duì)其電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及電氣二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文在目前國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展前景，從風(fēng)電場(chǎng)所在地的風(fēng)能資源出發(fā)，結(jié)合風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)技術(shù)要求，選出合適的風(fēng)力發(fā)電機(jī)型號(hào)——WTG3，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的電氣系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，包括電氣一次系統(tǒng)和電氣二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。未來(lái)的研究可以為該風(fēng)電場(chǎng)的后期維修和擴(kuò)建提供參考，并將其應(yīng)用于多個(gè)能源系統(tǒng)的整合，以提高其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。7談?wù)剬I(yè)的前景與應(yīng)用7.1智能技術(shù)電網(wǎng)的應(yīng)用人工智能可以通過(guò)計(jì)算機(jī)操作模式的優(yōu)化來(lái)分析，計(jì)算機(jī)智能可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行分析。利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)可以模擬人腦的反應(yīng)和動(dòng)作，智能技術(shù)可以行動(dòng)。人工智能作為現(xiàn)代社會(huì)的不可缺少的關(guān)鍵部分，將在我國(guó)各行各業(yè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。電力是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵支柱，其中電力公司更應(yīng)該重視人工智能，并不斷完善電氣化自動(dòng)化。人工智能可以有效的提高能源行業(yè)的自動(dòng)化程度，大大降低對(duì)于人力資源相關(guān)的浪費(fèi)，降低誤報(bào)的可能性，從而進(jìn)一步提升企業(yè)的工作效率。人工智能技術(shù)能夠在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化、自動(dòng)化操作，降低隊(duì)伍負(fù)荷。人工智能還能幫助能源公司減少對(duì)環(huán)境造成污染。停電時(shí)，經(jīng)24小時(shí)多次排查得以解決，保證了廠房正常生產(chǎn)。因此，在能源工業(yè)中，人工智能是最重要也是最難處理的部分之一。目前，能源企業(yè)普遍采用人工方式對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行管理。這種模式存在很多弊端：工作量大、容易出錯(cuò)等。如今，通過(guò)人工智能技術(shù)的應(yīng)用，能夠自主地對(duì)相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行巡檢，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)與資料?；谧詈蠓答佇畔?，小組將及時(shí)地分析和確定各類問(wèn)題的解決辦法。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)表明，人工智能技術(shù)能夠杜絕能源企業(yè)因?yàn)樾蕟?wèn)題而帶來(lái)的損失，極大地提升了企業(yè)效率、降低了企業(yè)成本、推動(dòng)了能源行業(yè)發(fā)展。7.2遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用遠(yuǎn)程控制技術(shù)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于開發(fā)、傳輸、轉(zhuǎn)換、流通等領(lǐng)域。遠(yuǎn)程技術(shù)的應(yīng)用主要是終端、信道和終端的傳輸。每個(gè)部分都連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)的所有部分都連接到同一個(gè)操作系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)實(shí)際上是計(jì)算機(jī)內(nèi)部程序（C語(yǔ)言），它插在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行信道解碼與信道編碼，電力系統(tǒng)控制的電阻及其他信息由電站經(jīng)電力系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器向電站發(fā)送。工廠對(duì)電氣系統(tǒng)信息進(jìn)行采集與開發(fā)，并把遠(yuǎn)程操作信息轉(zhuǎn)換成成功率系統(tǒng)中各階段對(duì)信息要求的成果。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)自動(dòng)化程度提高，人們對(duì)電能質(zhì)量提出了更高要求。電力系統(tǒng)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)部門，其供電可靠性直接關(guān)系著國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)旨在把傳統(tǒng)單輸出操作系統(tǒng)改造成自動(dòng)控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)將能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息，以確?，F(xiàn)代電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全面和科學(xué)發(fā)展。7.3電力計(jì)量中的應(yīng)用電力公司在承擔(dān)著生產(chǎn)與供電的同時(shí)，還要使用電力運(yùn)輸?shù)姆绞絹?lái)保證居民的用電需求能夠得到基本的滿足。因此，供電企業(yè)必須做好節(jié)能工作。而電能計(jì)量是電力企業(yè)節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段之一，也是衡量電力企業(yè)管理水平高低的標(biāo)準(zhǔn)之一。所