我國風電場電氣一次系統設計問題及對策分析

王宗琦

摘要：現代經濟建設的快速推進和科技的飛速進步下，電力能源消耗急劇上漲，由此使得化石能源自然界存量開始大幅度消耗，為此，新能源發電技術得以研發和應用，風能即為其中之一。風力發電技術雖然正在逐步穩健發展，但卻仍然會出現一些問題，尤其在設計方面仍在一定程度上限制了我國風電事業的良好發展。本篇文章將針對我國風電場電氣一次系統設計所存在的問題進行仔細分析，主要集中在變壓器設備選擇、電纜故障以及短路電流計算等幾個方面，并提出幾點解決對策上的建議。

關鍵詞：風電場;電氣一次系統;設計問題;解決對策

隨著經濟生產規模的不斷擴大和市場需求的急劇增長，資源短缺問題已經在全球范圍內得到人們的重視，對人們日常生活和社會文明的健康發展都產生了很大的影響，為此，世界各國開始致力于對新能源和可再生能源的開發與利用。我國對于新能源與新資源的開發方面主要集中在太陽能與風能等可再生能源開發利用研究，并取得了顯著的成果，特別在風能的開發利用方面較為突出。目前，我國大多數通過風電場的建設這一形式來提高風能的高效利用，但在風電場電氣一次系統設計當中，卻仍然存在一定的問題，對風力的利用效率產生了一定的影響這就需要相關技術部門積極研究，并提出切實可行的有效解決方案。

一、目前我國風電場電氣一次系統設計當中存在的問題分析

首先，變壓器設備的選擇問題。

我國風電場電氣一次系統設計當中，針對變壓器設備的選擇是有效保證電氣一次系統設計與實施后投入運行穩定安全的根本基礎和基本保障。然而，目前我國風電場電氣一次系統設計當中，部分設計對變壓器設備的選擇并不合理，往往只過分追求變壓器設備的性價比，卻忽略了變壓器設備在系統中的適用性，導致電氣一次系統投入運行后，由于變壓器與系統實際標準要求不相容而導致電能損耗過大，減少了動力電纜長度，在一定程度上對系統運行的安全性與穩定性以及可靠性、高效性都會產生不小的影響[1]。

其次，電力電纜故障問題。

我國風電場電氣一次系統設計當中，電力電纜是其重要的基礎，同時也是極為重要的設備之一，是能夠保證整個系統順利運行的基礎是確保電力轉化為電能，并實現穩定傳輸的重要途徑，雖然在設計過程中，電力電纜設計問題相對較少，但其故障問題卻較為突出，主要表現在：一方面，電力電纜容易發生損傷，系統實施過程當中，電力電纜損傷大多表現為機械損傷，主要是指電力電纜運行過程中，由于受到沖擊性負荷或振動影響而導致其角頑皮出現損傷，由于電力電纜絕緣包皮損傷屬于隱性故障因素，導致無法被及時發現，長時間運行下不但會造成電力能源損耗的增大，同時也會由于損傷的進一步擴大而影響整個系統運行的安全性[2]。另一方面，風電場電氣一次系統當中的電力電纜大多長期暴露在屋里的環境當中，也容易受到外界環境、氣候條件等因素的影響，進而導致電力電纜絕緣老化速度加快，長時間運行后會出現絕緣外皮開裂、穿孔和絕緣性能下降的問題，從而影響系統的正常運行。

最后，短路電流計算問題。

在風電場電氣一次系統設計當中，短路電流計算問題主要表現在其計算不準確方面。事實上，短路電流計算不準確是風電場電氣一次系統當中較為常見但影響較大的一個問題，短路電流計算直接影響著系統的性能發揮，同時對于系統的其他設備選擇也會產生一定的偏差影響，如果短路電流計算不準確就會造成系統運行不穩定，從而留下安全隱患，導致運行風險加大。在日常運行當中，導致短路電流計算出現誤差的主要原因較多，但主要體現在兩點，其一是技術人員的專業水平不足或責任心不足而導致計算結果出現誤差，其二則是操作不規范或計算由于較高的復雜電氣網絡精簡化轉化后依據系統設計需求構建知識計算的電路數學模型不準確而導致短路電流計算出現誤差[3]。

二、有效解決風電場電氣一次系統設計問題的幾點建議

（一）重視對變壓器設備的合理選擇

我國風電場電氣一次系統設計過程中，對于變壓器的選擇問題主要的原因在于技術人員盲目地過度追求高性能性價比的變壓器，而對電壓器與系統之間的契合度卻有所忽略，所以，為了解決這一問題，需要在風電場電氣一次系統設計當中明確系統的對于變壓器設備的相關標準參數，并選擇與實際系統相符合的變壓器設備。實際設計過程中，要仔細分析風電機組容量與超負荷余量，并根據分析所得的參數數據來選擇合適的變壓器，在整體情況平穩運行的基礎上，研究如何提高變壓器性能，降低電力能源損耗以及電纜長度，以提高電氣一次系統運行的穩定性與安全性。另外，再選擇變壓器過程當中，還必須要注意的是為確保有效。避免系統中短路電流誤差，實現短路電流的高度控制，降低電流值，如無特殊要求，要盡量選擇短路抗阻滿足系統要求的變壓器，如此就能夠在一定程度上有效解決變壓器選擇不合理的問題。

（二）重視對電力電纜的實時監測與巡檢，降低故障發生概率

我國風電場電氣一次系統設計當中，電力電纜是其重要的組成部分之一，而電力電纜絕緣層發生老化的問題和電能運輸過程中發生電纜損壞的問題應得到相關技術部門的重視，一方面，要加強對電力電纜質量檢測，要選擇質量與性能均能夠滿足電氣一次系統設計標準要求的電力電纜。另一方面，在施工之前，對電力電纜要進行統一的質量檢查，對明顯存在問題的電力電纜要進行保修或及時更換，以保證電力電纜的完整性和質量[4]。此外，電力企業要借助現代化信息技術、大數據技術以及先進的無線通信網絡技術，構建全覆蓋的電力電纜監控網絡，一旦發現電力電纜異常或存在問題，要及時進行修補或予以更換，以確保電纜的完好性，從而降低對系統運行穩定與安全的影響。同時，也能夠在一定程度上減少工作人員對電力電纜檢修的工作量，節省維修成本，而且在實際的操作環節當中，設計人員也要充分考慮環境對電力電纜所帶來的影響，對電纜所存在的不同環境，要給出針對性的防護措施，以減少自然因素、氣候條件對電力電纜的損害強度，降低電力電纜發生故障的概率，保證電氣一次系統整體運行的可靠性[5]。

（三）降低短路電流計算誤差的產生

短路電流主要是指由于發生短路反應，電路導線中流經電流相比日常情況下超出十數倍甚至幾十倍的情況。在正常電壓或低電壓情況下，短路電流所產生的影響較小，然而，風電場電氣一次系統當中如果發生短路電壓就會對整個系統產生極大的威脅，對整個系統運行的安全與穩定造成巨大的影響，直接引起的損失相對較大。所以，在日常工作當中要重視技術人員的責任意識，并提高其專業能力和責任心以及專業化的技術水平，系統設計過程中要求技術人員對短路電流要進行精確的設計，通過數學電路模型方式來準確的計算出短路電流值以及可能發生的變化范圍，依據準確的結果對電氣一次系統進行設計，以保證系統運行的安全[6]。

結束語：

結合上述文章內容所述，能源消耗過巨且匱乏的問題日益突出，各國對于新能源的應用和技術開發也給予了高度的重視。對于風力發電技術而言，風能的利用效率和相關系統的設計直接影響著風能的利用率，為此，相關技術部門和設計人員要能夠重視對風電場電氣一次系統的合理設計，科學選擇變壓器設備和做好電力電纜的維護與質量監控，減少短路電流計算的誤差，以此來確保電氣一次系統運行的安全性與穩定性。

參考文獻：

[1]邵巍.風電場電氣一次系統的相關設計研究[J].中國戰略新興產業，2018，04（11）：1.

[2]蒙宏仕.分析風電場電氣一次部分的無功補償技術問題[J].電子樂園，2019，01（02）：98.

[3]張燕好.風電場電氣一次部分的無功補償技術的問題研究[J].數碼世界，2019，09（13）：78.

[4]吳西生.風電場電氣運行常見故障及應對措施分析[J].建筑工程技術與設計，2018，000（028）：2873.

[5]王力.關于風電場電氣設計特點及標準化思考[J].建筑工程技術與設計，2018，09（11）：60.

[6]胡月笛，肖增弘，潘嵩，等.風電場電氣主接線設計及優化[J].福建質量管理，2019，05（09）：110.