淺談風(fēng)力發(fā)電電氣主接線及主變的選擇

呂鵬

摘要：近年來在國(guó)家政策推動(dòng)下，我國(guó)風(fēng)電、光伏等新能源項(xiàng)目快速發(fā)展，相應(yīng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)也在逐步完善，對(duì)升壓站的電氣接線也有了一些基本要求，但由于實(shí)際項(xiàng)目目標(biāo)、功能、需求差別較大，接線方案在不同項(xiàng)目中還應(yīng)結(jié)合實(shí)踐和技經(jīng)比選論述適當(dāng)調(diào)整，差異化對(duì)待。因此，合理地選擇風(fēng)電站電氣系統(tǒng)的主接線方案，既能滿足送出、后期企業(yè)運(yùn)行中的可靠性、靈活性和安全性要求，又能節(jié)省投資，適合新能源這類成本敏感的項(xiàng)目。結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求及風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的特殊性，對(duì)風(fēng)電站電氣主接線選擇方案進(jìn)行分析和探討，提出意見，以供設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;風(fēng)電站;電氣主接線;主變

引言：合理地選擇風(fēng)電站電氣系統(tǒng)的主接線方案，既能滿足送出、后期企業(yè)運(yùn)行中的可靠性、靈活性和安全性要求，又能節(jié)省投資。

1對(duì)風(fēng)電場(chǎng)升壓站主接線方案的探討

作為單一風(fēng)電場(chǎng)的升壓變電站的主接線設(shè)計(jì)方案。單一風(fēng)電場(chǎng)基本是按兩種模式開發(fā)，一是一次性按終期建設(shè);二是分期開發(fā)建設(shè)。如果風(fēng)電場(chǎng)是按一次性開發(fā)建設(shè)，則通常推薦采用單臺(tái)主變和輸電線路組直接送出的接線方案，簡(jiǎn)化接線、節(jié)省投資與占地、降低故障率又便于后期運(yùn)維。但此時(shí)設(shè)計(jì)需注意兩點(diǎn)：一是主變?nèi)萘坎灰顺^125兆伏安，如超過則根據(jù)防火規(guī)范要求需要設(shè)置水噴霧滅火系統(tǒng)、合成型泡沫噴霧系統(tǒng)或其他固定式滅火裝置;二是主變低壓側(cè)（通常是35千伏側(cè)）額定電流不能超過短路器的常規(guī)最大制造標(biāo)準(zhǔn)。否則會(huì)影響經(jīng)濟(jì)性，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論述時(shí)予以考慮。如果風(fēng)電場(chǎng)是按分期開發(fā)，則通常推薦主變結(jié)合分期情況考慮設(shè)置方案，如各期開發(fā)較為連續(xù)可考慮按一次性開發(fā)建設(shè)原則進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)，否則高壓配電裝置接線宜采用單母線接線，主變結(jié)合分期分別設(shè)置。

作為幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的升壓匯集站的主接線設(shè)計(jì)方案。此處的升壓匯集是指幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)較為鄰近，均通過主變低壓側(cè)母線進(jìn)行匯集后再升壓送出的方式。這類匯集站的主接線設(shè)計(jì)原則可等同于上述分期開發(fā)模式。即使實(shí)際上可能是同時(shí)開發(fā)，由于是不同開發(fā)項(xiàng)目，考慮其獨(dú)立性及電力匯集送出、計(jì)量等的便利性，宜按上述分期模式考慮設(shè)計(jì)方案，技經(jīng)合理時(shí)主變也分別設(shè)置。

作為單一風(fēng)電場(chǎng)的升壓站的同時(shí)，還是其他本企業(yè)風(fēng)電場(chǎng)的匯集站的主接線設(shè)計(jì)方案。此處的匯集是指其他風(fēng)電場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，通過高壓線路（如220千伏、110千伏）在本站內(nèi)進(jìn)行匯集的方式。這類匯集站高壓系統(tǒng)的接線方式應(yīng)結(jié)合所匯集的總?cè)萘考捌髽I(yè)所愿承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)值確定。就目前開發(fā)的大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)而言，均采用單母線接線方式，匯集來的風(fēng)電場(chǎng)線路采用單母線的模式。但這種接線方案當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)會(huì)影響其他所有風(fēng)電場(chǎng)的電力送出，應(yīng)結(jié)合故障所造成的經(jīng)濟(jì)損失綜合考慮適宜的接線及設(shè)備配置方案，比如采用雙母線接線方案或雖為單母線但設(shè)備采用GIS型等增加可靠性的方案。總體來說，對(duì)220千伏、110千伏等級(jí)的配電裝置，此類匯集站宜采用單母線接線但設(shè)備按GIS型設(shè)計(jì)。

2主變的選擇

2.1主變形式的選擇

在330kV及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器，因?yàn)槿噍^同容量的單相式投資少、占地小、損耗小，同時(shí)配電裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)較方便。比較以上各特點(diǎn)，選三相變壓器。

2.2主變繞組數(shù)的確定

1） 只有一種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器。

2） 有兩種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及有3種電壓的變電所可采用雙繞組或三繞組變壓器。根據(jù)以上兩點(diǎn)，結(jié)合本廠只有一種升高電壓，故選用雙繞組變壓器。

2.3繞組接線組別的選擇

我國(guó)電力變壓器的三繞組所采用的連接方式為：110kV及以上電壓側(cè)均為“YN”，即由中性點(diǎn)引出并直接接地;35kV側(cè)作為高中壓側(cè)時(shí)都可采用“Y”，其中，中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，作為低壓側(cè)時(shí)可能用“Y”或“D”;35kV以下，電壓側(cè)（不含0.4kV及以下）一般為“D”，也有“Y”方式。所以，本變壓器220kV側(cè)采用“YN”，即由既有中性點(diǎn)引出并直接接地方式。

2.4調(diào)壓方式的確定

變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實(shí)現(xiàn)的。無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍只有10%（±2×2.5%），且分接頭必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié);有載調(diào)壓變壓器的分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá)30%，且分接頭可在帶負(fù)荷的情況下調(diào)壓，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴，在下述情況采用較為合理：1）出力變化大，或發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)運(yùn)行的發(fā)電廠主變壓器;2）具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器;3）電網(wǎng)電壓可能有較大變化的220kV及以上的變壓器;4）電力潮流變化和電壓偏移較大的110kV變電所的主變壓器。

結(jié)論：現(xiàn)在已建成與在建風(fēng)力發(fā)電廠接線形式越來越簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，絕大多數(shù)都采用單母線接線或單母分段接線，單從可靠性考慮，方案三較優(yōu)于其他兩種接線形式。很多設(shè)計(jì)單位考慮風(fēng)力發(fā)電前期投入較高，于是簡(jiǎn)化接線，節(jié)省設(shè)備以便節(jié)約成本。對(duì)于主變的選擇，絕大多數(shù)情況下采用風(fēng)冷足以滿足運(yùn)行條件。

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