试论风电场电气系统设计技术的研究与应用

刘思洋

摘要：当前，风电场呈现着日益迅猛发展的态势。而在风电场中，电气系统设计技术，是其中重要的构成部分，且属于其中较为关键性的计算要点。因而，在风电场迅速发展的形势下，电气系统设计技术日益备受关注。从而有效的发挥电气系统技术在风电场中的功能优势，为风电场的可持续发展奠定重要的基础。

关键词：风电场；电气系统；设计技术；设计原则；有效应用；

前言：

随着国家相关节能环保文件的下发，给风电场建设单位带来了新的发展契机。在国家的大力扶持下，风电场建设数量逐渐呈现着增长趋势。在风电场的建设中，电气系统技术是其中最为基础性的技术应用，更是重要的系统构成。在一定程度上，电气系统技术能够直接影响风电场的建设。因而，为了进一步加快风电场的建设发展步伐，就必须对电气系统设计技术提高重视。

1、风电场电气系统的设计原则

其一，在进行风电场的电气系统设计时，应当实时的遵守国家的相关政策与法律规范，将国家的相关建设方针与程序深度的贯彻落实。除了要保证风电场电气系统设计的科学性、合理性与可靠性外，还要为后续的检修与施工提供便利；

其二，风电场电气系统设计，应当与实际的工程建设情况，制定相应的工程设计方案与可行性方案。同时，还应当制一个系统化的长期规划，有效的将近期与长期的发展关系进行明确，为后续的风电场扩建奠定基础；

其三，风电场电气系统设计，应当遵循用地节约性的原则；

其四，风电场电气系统设计，应当遵循环保原则，尽可能的将地面植被破坏的几率将至最低；

最后，节能降耗是国家提出了重大环保概念与举措。因而，在进行风电场电气系统设计过程中，应当极大的迎合国家的节能降耗概念，采用先进的工艺与技术，实现节能降耗。

2、风电场电气系统的设计技术要点

2.1低压侧的主接线

在风电场电气系统中的低压侧主接线中，低压一般在10kV或者35kV。接线多数是分段式的单母线，在主变压器的台数上，应当与分段数宜保持一致性。同时，在每段的母线之间，应当进行分段式的断路器设置。而进行这一设置主要是基于主变压器在进行检修时，会对母线的段风机送出。

2.2高压侧的主接线

在风电场电气系统中的高压侧主接线，其升压站的高压侧配电装置中主要的接线方案设计，是由变压器的单母线与一线路单元接线两种方法构成。同时，通过变压器一线路单元接线与单线母方法的应用，对单个风电场电能升压站进行汇集。风电升功能与多汇集的升压站主要适用于单母线分段式接线与单母线为主要的形式进行风电场电气系统高压侧主接线设计。

2.3用电的主接线

在风电场电气系统中的用电的主接线，主要是两路相对独立的电源所构成。一路电源是引自主变压器的低压侧，而另一路则是通过站外的电源实现引接。如从地方升压站所引入的电源，或者从原风电场内的施工电源永久化引接电源，也可以对柴油的发电机组进行合理的设置。通常，220kV的升压风电场电气系统，所应用的是单母线分段式的接线。而110kV的升压风电场电气系统，则是要应用单母线进行接线。

3、集成电路设计技术要点

3.1电缆线路的设计要点

在风电场电气系统中的电缆线路设计，主要是在鱼虾养殖区域、盐池地区一级跨越性的林区等，进行电气线路设计。在进行风电场电气的线路埋设施工环节，应当选择合理的线路埋设路径，并对整体的线路埋设进行综合性的设计，避免电缆遭受外热、机械外力、白蚁与腐蚀等自然环境所影响。如果所应用的是非金属的铠装光缆，则应当应用穿保管的方式来进行接地。

3.2架空线路的设计要点

在风电场电气系统中的架空线路设计，主要是应用钢芯的绞线作为导线，在进行地接施工时可以应用镀锌钢绞线的方式。35kV的线路全线的安装架空地线。而10kV的线路，则可以依据风电场的雷电活动规律，来进行合理的设计。在集电线路的路径中，应当对电气机位的运行、分布、施工、路径长度与交通条件进行周全的考虑与分析，并制定多种可行性设计方案，依据现实的风电场情况进行有针对性的完善与弥补设计。在架空线路与光缆之间的同杆敷设至风电场内的升压变电站，还应当单独进行架空光缆线路的设计。

4、基础设备选型技术的应用

4.1主变压器的选型

主变压器的选型，主要应当依据国家的相关技术标准，进行具体的技术设计与应用。同时，要与风电场的实际施工情况进行综合性的分析。选择低损耗、油侵式、自冷或者风冷式的有载调压变压器、自然油循环等型号的变压器。此外，对于大变压器的选择，应当选择S10型号的，尽量以自冷为主要的型号选择要求，变压器的压力在100MVA以下为宜。

4.2箱变的选型

对于箱变的选型，机组的容量应当选定在1500kW以下的容量。在这一容量内，风力发电机组可以找找相关的单元接线进行美式箱变的配置。而机组的容量在1500kW以上时，则应当进行欧式的箱变配置。而变压器应当选择节能型的材料，如S11型。在机组的功率因数上相对滞后，在实际的运行中，硬的那个发出容量的配置箱变，并分别接头于高压的绕组上。同时，通过无励的磁调压手段，对变压器间短路阻抗设计，这一环节应答选择阻抗值较为标准化的变压器。

4.3风电机组的选型

风力发电机组的电气性能，不仅要与风力发电的机组规范相符合，还要满足相关的风电场电气系统技术标准要求。如功率的因数应当在超前的0.95-0.95的滞后范围内，对风电机组进行有效的调控操作。

5、电气系统设计技术的有效应用

5.1继电保护系统装置

对于风电场电气系统中的继电保护系统装置设计，主要包括对母线的继电保护、变压器继电保护、无功补偿设备继电保护、风电场电气站内的继电保护、风电场内的及集成电线路继电保护等。

5.2直流电源的系统

风电场内的电气系统直流电源系统设计，主要要符合国家的相关电气工程直流系统设计技术标准来进行合理的、科学的设计。同时，对于直流电源系统的电视，应当进行独立空間的布置设计。

5.3升压站调度的自动化系统

在风电场电气系统中的升压站调度自动化系统设计，主要是包含着发电功率的控制系统、运动系统、电能量的计量系统、故障录波系统、风电功率的预测系统、安全自动的装置系统等。同时，在具体的设计技术环节，应当严格遵守国家的相关电气系统设计标准与规范进行。同时，要依据风电场的风能运行与特殊性的相关稳定性与安全性要求，进行规范化的设计。对于故障录波的装置系统，应当按照128路的开关量与64路模拟量进行合理的系统配置设计。此外，对于电网的调度设计，应当尽量按照风电场的实际发电量调度要求，对多配置的风功率进行系统预测。

6、结语

综上所述，随着节能降耗这一环保概念的提出，在一定程度上带动了风电场行业的发展。在风电场中，电气系统设计技术占有重要的系统比重。合理的电气系统设计技术，不仅能够为风电场提供强大的技术支持，还能够切实的保障风电场运行的安全性与稳定。因而，需要风电场通过不断的实践，来分析电气系统设计技术的要点与有效应用。从而进一步提高风电场内的电气系统设计技术，推动风电场的可持续发展。

参考文献：

[1]刘轶哲.大安新艾里49.5兆瓦风电场电气系统设计[D].吉林大学，2016.

[2]陈楠.风电场升压站电气设计及其可靠性评估[D].华南理工大学，2014.

[3]潘柏崇.风电场电气系统设计技术的研究与应用[D].华南理工大学，2015.endprint