高海拔風電場電氣設備選型方法研究

摘要：本文主要針對高海拔風電場電氣設備選型方法展開研究，目的是可以為風電場工程建設相關單位提供相應參考。

關鍵詞：高海拔;風電場;電氣設備;選型方法

高海拔風電場工程建設與平原地區風電場工程建設存在明顯不同，高海拔地區受到的熱輻射和紫外線輻射均較強，且氣溫較低、空氣密度較低，因此加大了風電場工程建設的難度。尤其是電氣設備選型環節是高海拔風電場工程建設研究的重點。

1高海拔氣候特點分析

高原高山氣候的總體特點為全年低溫，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，濕度大、多云霧、降水多;愈向山地上部，風力愈強。在中緯度地區的高原地區，如中國青藏高原，海拔高，氣溫低，但輻射強，日照豐富，降水少，冬半年風力強勁。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。高山多風是因為高山上地形起伏相差懸殊，地面接受太陽輻射熱及熱力分配不平均，所以經常產生空氣流動的現象。又因為高山上對空氣流動阻力較風大而多。風電場建設項目如果處在高海拔地區，受當地氣候條件的影響較大，加大了風電場設備選型難度。因此高海拔地區風電場設備選型時需要考慮多種因素，如溫度、太陽輻射情況、濕度、風速、降水量等。結合氣象條件選擇最佳的電氣設備[1-2]。

2高海拔對風電場電氣設備的影響

一是高海拔對風電場電氣設備外絕緣的影響。電氣設備固體絕緣和空氣間隙會裸露在空氣中，受海拔高度、空氣濕度以及污染程度等的影響，電氣設備外絕緣強度與海拔高度呈現負相關關系，海拔高度升高，外絕緣強度則會降低，因此高海拔地區的風電場電氣設備外絕緣介質性能一定要良好;二是高海拔對風電場電氣設備安全凈距的影響。空氣密度和空氣壓力均會影響電氣設備，高原環境下使用的電氣設備需要具有加強的耐擊穿能力，確保設備和人們的安全性，提高電氣設備安全凈距。

3高海拔風電場電氣設備選型方法

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，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、隔離開關以及PT等是GIS裝置主要的電氣設備，該裝置被封裝在SF6套管腔內，SF6氣體是套管腔內的絕緣介質。海拔高度不會對GIS裝置內絕緣產生影響，因此不需要校核海拔高度。在校驗配電裝置時需要注意以下幾點。一是GIS設備出線套管安全凈距、GIS設備及外絕緣正常工作的電流;二是內絕緣及設備正常工作的電流、敞開式裝置/高壓成套開關配置安全凈距。其中室外和室內配電裝置安全凈距不一樣，需要根據實際情況來定。絕緣配合需要依據GB311.1-2012《絕緣配合第1部分：定義原則和規劃》設定。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絕緣不受海拔高度的影響，此時需要借助固體絕緣變壓器對內外絕緣設備進行校驗。高海拔地區校驗變壓器時需要考慮以下幾點問題，一是變壓器的溫升限制;二是變壓器的安全凈距和內外絕緣;三是變壓器正常運行的電流和容量。其中校驗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方法。溫升限值校驗，風冷變壓器或者自冷變壓器溫升限值需要考慮安裝地點，安裝地點超過一千米的部分，每五百米為一級需要降低使用。其中風冷變壓器每一級和自冷變壓器每一級分別是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，全部的溫升限值均需要相應降低，將其修正到最接近的整數值。高海拔地區使用的標準型變壓器，采用相應冷卻條件和額定條件下溫升限值計算容量降低值。計算過程中需要參考變壓器冷卻方式、當地氣象條件、變壓器工作電流和設備容量等。

3.3SVG裝置選擇

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

4結語

綜上所述，高海拔地區的風電場建設工程，在選擇電氣設備時需要考慮的因素較多。以上就是本文分析的高海拔地區風電場建設工程電氣設備選型應注意的問題，希望對該領域研究有一定幫助。

參考文獻

[1] 陳宇，龔雪峰. C-GIS在高海拔山地風電場的應用[C]. //中國水力發電工程學會電氣專業委員會2015年電氣學術交流會議 論文集. 2015：47-51.

[2] 劉偉，葉楊，張晶，等. 高海拔風電場電氣設備選型[J]. 云南水力發電，2018，34（5）：9-12.

[3] 王鑫，倪彬彬，湯桂榮，等. 高海拔環境對風力發電電氣設備性能的影響及應對措施[J]. 電氣時代，2016（2）：48-50.

[4] 史柳，劉騏，姜龍杰，等. 基于CDEGS的風電場接地系統設計及應用[J]. 電瓷避雷器，2018（5）：80-83，88.

作者簡介：

楊春（1983—），男，漢族，四川安岳人，西華大學學士，華潤電力控股有限公司，主任工程師，研究方向：項目管理;