高海拔風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備選型方法研究

摘要：本文主要針對(duì)高海拔風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備選型方法展開研究，目的是可以為風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)相關(guān)單位提供相應(yīng)參考。

關(guān)鍵詞：高海拔;風(fēng)電場(chǎng);電氣設(shè)備;選型方法

高海拔風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)與平原地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)存在明顯不同，高海拔地區(qū)受到的熱輻射和紫外線輻射均較強(qiáng)，且氣溫較低、空氣密度較低，因此加大了風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)的難度。尤其是電氣設(shè)備選型環(huán)節(jié)是高海拔風(fēng)電場(chǎng)工程建設(shè)研究的重點(diǎn)。

1高海拔氣候特點(diǎn)分析

高原高山氣候的總體特點(diǎn)為全年低溫，降水較少。在高大山地，氣溫隨高度增高而降低，氣候垂直變化顯著，在一定高度內(nèi)，濕度大、多云霧、降水多;愈向山地上部，風(fēng)力愈強(qiáng)。在中緯度地區(qū)的高原地區(qū)，如中國(guó)青藏高原，海拔高，氣溫低，但輻射強(qiáng)，日照豐富，降水少，冬半年風(fēng)力強(qiáng)勁。氣溫的年較差小，日較差大。高山上的氣候在一曰之間的變化多端，無論是在夏季或冬季，經(jīng)常霧涌至而，使得整座山陷入一白茫茫的世界里，將四周的能見度突然間降低。高山多風(fēng)是因?yàn)楦呱缴系匦纹鸱嗖顟沂猓孛娼邮芴栞椛錈峒盁崃Ψ峙洳黄骄越?jīng)常產(chǎn)生空氣流動(dòng)的現(xiàn)象。又因?yàn)楦呱缴蠈?duì)空氣流動(dòng)阻力較風(fēng)大而多。風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目如果處在高海拔地區(qū)，受當(dāng)?shù)貧夂驐l件的影響較大，加大了風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備選型難度。因此高海拔地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備選型時(shí)需要考慮多種因素，如溫度、太陽輻射情況、濕度、風(fēng)速、降水量等。結(jié)合氣象條件選擇最佳的電氣設(shè)備[1-2]。

2高海拔對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備的影響

一是高海拔對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備外絕緣的影響。電氣設(shè)備固體絕緣和空氣間隙會(huì)裸露在空氣中，受海拔高度、空氣濕度以及污染程度等的影響，電氣設(shè)備外絕緣強(qiáng)度與海拔高度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，海拔高度升高，外絕緣強(qiáng)度則會(huì)降低，因此高海拔地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備外絕緣介質(zhì)性能一定要良好;二是高海拔對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備安全凈距的影響。空氣密度和空氣壓力均會(huì)影響電氣設(shè)備，高原環(huán)境下使用的電氣設(shè)備需要具有加強(qiáng)的耐擊穿能力，確保設(shè)備和人們的安全性，提高電氣設(shè)備安全凈距。

3高海拔風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備選型方法

3.1配電裝置選擇

屋外配電裝置或GIS配電裝置是220KV和110KV電壓等級(jí)常見的配電裝置。尤其是GIS布置方案更加適合地震烈度為9度或者以上的地區(qū)，此種配電裝置布置方式可最大程度減少資金的投入。斷路器、CT、隔離開關(guān)以及PT等是GIS裝置主要的電氣設(shè)備，該裝置被封裝在SF6套管腔內(nèi)，SF6氣體是套管腔內(nèi)的絕緣介質(zhì)。海拔高度不會(huì)對(duì)GIS裝置內(nèi)絕緣產(chǎn)生影響，因此不需要校核海拔高度。在校驗(yàn)配電裝置時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)。一是GIS設(shè)備出線套管安全凈距、GIS設(shè)備及外絕緣正常工作的電流;二是內(nèi)絕緣及設(shè)備正常工作的電流、敞開式裝置/高壓成套開關(guān)配置安全凈距。其中室外和室內(nèi)配電裝置安全凈距不一樣，需要根據(jù)實(shí)際情況來定。絕緣配合需要依據(jù)GB311.1-2012《絕緣配合第1部分：定義原則和規(guī)劃》設(shè)定。詳見表1。

3.2變壓器選擇

一是絕緣配合及安全凈距選擇。不同海拔條件下安裝的氣體絕緣和油浸式變壓器的內(nèi)絕緣不受海拔高度的影響，此時(shí)需要借助固體絕緣變壓器對(duì)內(nèi)外絕緣設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。高海拔地區(qū)校驗(yàn)變壓器時(shí)需要考慮以下幾點(diǎn)問題，一是變壓器的溫升限制;二是變壓器的安全凈距和內(nèi)外絕緣;三是變壓器正常運(yùn)行的電流和容量。其中校驗(yàn)變壓器絕緣配合和安全凈距的方法可以參考配電裝置校驗(yàn)方法。溫升限值校驗(yàn)，風(fēng)冷變壓器或者自冷變壓器溫升限值需要考慮安裝地點(diǎn)，安裝地點(diǎn)超過一千米的部分，每五百米為一級(jí)需要降低使用。其中風(fēng)冷變壓器每一級(jí)和自冷變壓器每一級(jí)分別是5%和2.5%。水冷變壓器最高溫度與年平均溫度比值大于正常冷卻條件時(shí)，全部的溫升限值均需要相應(yīng)降低，將其修正到最接近的整數(shù)值。高海拔地區(qū)使用的標(biāo)準(zhǔn)型變壓器，采用相應(yīng)冷卻條件和額定條件下溫升限值計(jì)算容量降低值。計(jì)算過程中需要參考變壓器冷卻方式、當(dāng)?shù)貧庀髼l件、變壓器工作電流和設(shè)備容量等。

3.3SVG裝置選擇

控制屏、變壓器、電抗器、隔離開關(guān)、避雷器、IGBT功率設(shè)備、斷路器等是SVG裝置的主要構(gòu)成部分。校驗(yàn)絕緣配合和安全凈距的方法與校驗(yàn)配電裝置的方法一樣。在海拔不足三千米以下的地區(qū)SVG裝置IGBT功率設(shè)備元件需要不降容使用。海拔超過三千米則需要與設(shè)備供應(yīng)商確認(rèn)該設(shè)備的冷卻方式和功率曲線，以此為依據(jù)選擇SVG裝置最佳容量[3-4]。

4結(jié)語

綜上所述，高海拔地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工程，在選擇電氣設(shè)備時(shí)需要考慮的因素較多。以上就是本文分析的高海拔地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工程電氣設(shè)備選型應(yīng)注意的問題，希望對(duì)該領(lǐng)域研究有一定幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳宇，龔雪峰. C-GIS在高海拔山地風(fēng)電場(chǎng)的應(yīng)用[C]. //中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)電氣專業(yè)委員會(huì)2015年電氣學(xué)術(shù)交流會(huì)議 論文集. 2015：47-51.

[2] 劉偉，葉楊，張晶，等. 高海拔風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備選型[J]. 云南水力發(fā)電，2018，34（5）：9-12.

[3] 王鑫，倪彬彬，湯桂榮，等. 高海拔環(huán)境對(duì)風(fēng)力發(fā)電電氣設(shè)備性能的影響及應(yīng)對(duì)措施[J]. 電氣時(shí)代，2016（2）：48-50.

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作者簡(jiǎn)介：

楊春（1983—），男，漢族，四川安岳人，西華大學(xué)學(xué)士，華潤(rùn)電力控股有限公司，主任工程師，研究方向：項(xiàng)目管理;