49.5mw風(fēng)場(chǎng)電氣方向畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　我國(guó)風(fēng)能資源豐富，在能源極度緊缺的今天，風(fēng)力發(fā)電不但是解決我國(guó)能源和電力供應(yīng)短缺最現(xiàn)實(shí)的戰(zhàn)略選擇，也是改善和優(yōu)化電力能源結(jié)構(gòu)的要求。同時(shí)，開發(fā)和使用風(fēng)力發(fā)電這種清潔可再生能源，也是保護(hù)大氣環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境的迫切需要，符合二十一世紀(jì)人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)要求。</p><p>　　本設(shè)計(jì)根

2、據(jù)設(shè)計(jì)要求及結(jié)合工程實(shí)際需要，以現(xiàn)實(shí)中投產(chǎn)的49.5MW風(fēng)電場(chǎng)為原型，對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。主要包括風(fēng)電機(jī)組的選型和整體布局，箱式變電站的選型，220KV升壓站的設(shè)計(jì)以及電氣設(shè)備的選型，其中涵蓋升壓站主接線、短路電流計(jì)算、電氣二次設(shè)備選型、電氣二次設(shè)備配置、升壓變電站整體布局、無功補(bǔ)償、監(jiān)控系統(tǒng)配置等方面。設(shè)計(jì)完成后的風(fēng)電場(chǎng)將會(huì)成為電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分，為社會(huì)輸送清潔的電能。</p><p>　　關(guān)鍵詞

3、：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 電氣設(shè)備 無功補(bǔ)償 電力系統(tǒng) </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Wind energy resources are rich in our country, in today's extreme shortage of energy, wind power is not only to

4、solve the energy and power supply shortage in China's strategic choice, is to improve and optimize the structure of electric energy requirements.Wind power at the same time, the development and use of this kind of cl

5、ean and renewable energy, and protect the atmospheric environment, improve the ecological environment is an urgent need to conform to the 21st century the human and the nat</p><p>　　This design according to

6、the design requirements and to meet the needs of practical engineering, production of 49.5 MW wind farm in reality as the prototype, the overall design was carried out on the electrical system. Mainly includes the select

7、ion of wind turbines and the overall layout, selection of box-type substation, the design of 220 KV booster stations and electrical equipment selection, which covers the main booster station wiring, short-circuit current

8、 calculation, electrical equipment </p><p>　　Keywords：Wind turbine Electrical equipment Static var compensation </p><p>　　electric system </p><p><b>　　目 錄</b>&

9、lt;/p><p><b>　　前 言1</b></p><p><b>　　第一章 緒論2</b></p><p>　　1.1 中國(guó)能源現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)3</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的目的及意義3</p>&l

10、t;p>　　第二章 風(fēng)電機(jī)組選型與布置4</p><p>　　2.1 風(fēng)能資源4</p><p>　　2.2 機(jī)組選型7</p><p>　　2.3 風(fēng)電機(jī)組布置10</p><p>　　第三章 風(fēng)電機(jī)組與箱式變電站接線方案及35KV集電線路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 箱式變電站主

11、要設(shè)備選型12</p><p>　　3.2 風(fēng)電機(jī)組與箱式變電站接線方案設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3 集電線路15</p><p>　　第四章 220KV升壓站整體設(shè)計(jì)方案17</p><p>　　4.1 電氣一次部分17</p><p>　　4.2 電氣二次部分27</p>

12、<p>　　第五章 無功補(bǔ)償裝置34</p><p>　　5.1 無功補(bǔ)償方式選擇34</p><p>　　5.2 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算35</p><p>　　第六章 風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案38</p><p>　　6.1 設(shè)計(jì)原則38</p><p>　　6.2 電力系統(tǒng)現(xiàn)況38&

13、lt;/p><p>　　6.3 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)后在系統(tǒng)中作用39</p><p>　　6.4 接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)39</p><p>　　第七章 過電壓保護(hù)及接地42</p><p>　　7.1 升壓變電所的過電壓保護(hù)及接地42</p><p>　　7.2 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)電氣設(shè)備的過電壓保護(hù)和接地42</p>

14、;<p>　　第八章 總結(jié)43</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　致 謝45</b></p><p><b>　　附錄46</b></p><p><b>　　前 言</b>&

15、lt;/p><p>　　本設(shè)計(jì)采用綠色能源——風(fēng)能，并在設(shè)計(jì)中采用先進(jìn)可行的節(jié)電、節(jié)水及節(jié)約原材料的措施，能源和資源利用合理，設(shè)計(jì)中嚴(yán)格貫徹了節(jié)能、環(huán)保的指導(dǎo)思想，技術(shù)方案和設(shè)備、材料選擇、建筑結(jié)構(gòu)等方面，充分考慮了節(jié)能的要求，減少了線路投資，節(jié)約了土地資源，并能夠適應(yīng)遠(yuǎn)景年風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模和地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)展。大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，不但是解決我國(guó)能源和電力供應(yīng)短缺最現(xiàn)實(shí)的戰(zhàn)略選擇，也是改善和優(yōu)化電力能源結(jié)構(gòu)的要求。同時(shí)，開

16、發(fā)和使用風(fēng)力發(fā)電這種清潔可再生能源，也是保護(hù)大氣環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境的迫切需要，符合二十一世紀(jì)人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)要求?？梢姡L(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)是十分必要的，也是勢(shì)在必行的。</p><p>　　主要包括風(fēng)電機(jī)組接線、箱式變電站接線、集電線路接線、升壓變電站接線，短路電流計(jì)算、電氣一次設(shè)備選擇、電氣二次設(shè)備配置，升壓變電站布置、無功補(bǔ)償配置、監(jiān)控系統(tǒng)配置等方面問題進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行整體規(guī)劃，了解和掌握

17、風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，鞏固風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，了解國(guó)家關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理的相關(guān)規(guī)程規(guī)范，提高綜合分析問題與解決問題的能力，同時(shí)為以后從事風(fēng)電行業(yè)相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)既能夠改善生態(tài)環(huán)境、又能獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)也具有顯著的社會(huì)效益，是十分必要的。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 中國(guó)能源現(xiàn)狀&l

18、t;/p><p>　　風(fēng)能是一種潔凈、可再生的一次能源，風(fēng)力發(fā)電是一種不消耗礦物質(zhì)能源、不污染環(huán)境、建設(shè)周期短、建設(shè)規(guī)模靈活、具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的新能源項(xiàng)目。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，以及國(guó)家有關(guān)部門對(duì)風(fēng)力發(fā)電工程項(xiàng)目在政策方面的扶持，風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)得到了迅猛發(fā)展。</p><p>　　我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，煤炭約占商品能源消費(fèi)構(gòu)成的76%，已成為我國(guó)大氣污染的主

19、要來源。大力開發(fā)太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿刃履茉春涂稍偕茉蠢眉夹g(shù)將成為減少環(huán)境污染的重要措施之一。</p><p>　　“十一五”期間我國(guó)在能源領(lǐng)域?qū)?shí)行的工作重點(diǎn)和主要任務(wù)是首先加快能源工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，努力提高清潔能源開發(fā)生產(chǎn)能力。以風(fēng)力發(fā)電、太陽能熱水器、光電、大型沼氣工程為重點(diǎn)，以“設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、市場(chǎng)規(guī)范化”為目標(biāo)，加快可再生能源開發(fā)。</p><

20、;p>　　煤炭燃燒向大氣中排放的二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、煙塵等環(huán)境污染嚴(yán)重威脅全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命健康。發(fā)展可再生能源，提高風(fēng)電、小水電、光伏電源等可再生能源在能源消耗中的比例是內(nèi)蒙古自治區(qū)能源結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的必然選擇。</p><p>　　風(fēng)能被譽(yù)為二十一世紀(jì)最有開發(fā)價(jià)值的綠色環(huán)保新能源之一。我國(guó)是風(fēng)能蓄量較豐富的地區(qū)，但是風(fēng)能資源利用工作開展的較為緩慢，隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人類對(duì)環(huán)境的

21、保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng)，人們更注重生存質(zhì)量，開發(fā)綠色環(huán)保新能源成為能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，作為綠色環(huán)保新能源之一的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的開發(fā)建設(shè)是十分必要的。同時(shí)風(fēng)電的開發(fā)，特別是風(fēng)電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化能拉動(dòng)、促進(jìn)本地的機(jī)械、電器、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。通過“市場(chǎng)換技術(shù)”的合作方式，可以獲得國(guó)外風(fēng)電現(xiàn)代化技術(shù)，迅猛提升本省風(fēng)電設(shè)備的制造水平和生產(chǎn)能力。</p><p>　　大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，不但是解決我國(guó)能源和電力供應(yīng)短缺最

22、現(xiàn)實(shí)的戰(zhàn)略選擇，也是改善和優(yōu)化電力能源結(jié)構(gòu)的要求。同時(shí)，開發(fā)和使用風(fēng)力發(fā)電這種清潔可再生能源，也是保護(hù)大氣環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境的迫切需要，符合二十一世紀(jì)人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)要求?？梢姡L(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)是十分必要的，也是勢(shì)在必行的。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)以現(xiàn)實(shí)中的華能內(nèi)蒙古科右中旗高力板風(fēng)電場(chǎng)一期（

23、49.5MW）工程為原型，對(duì)49.5MW風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要包括風(fēng)電機(jī)組接線、箱式變電站接線、集電線路接線、升壓變電站接線，短路電流計(jì)算、電氣一次設(shè)備選擇、電氣二次設(shè)備配置，升壓變電站布置、無功補(bǔ)償配置、監(jiān)控系統(tǒng)配置等方面問題進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行整體規(guī)劃，了解和掌握風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，鞏固風(fēng)電場(chǎng)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，了解國(guó)家關(guān)于風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理的相關(guān)規(guī)程規(guī)范，提高綜合分析問題與解決問題的能力，同時(shí)為以后從事風(fēng)電行業(yè)相關(guān)工作打

24、下基礎(chǔ)。建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)既能夠改善生態(tài)環(huán)境、又能獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)也具有顯著的社會(huì)效益，是十分必要的。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)的目的及意義</p><p>　　本風(fēng)電場(chǎng)工程裝機(jī)容量49.5MW，每年可為電網(wǎng)提供電量1.148億kW·h。與目前的燃煤火電廠相比，按消耗標(biāo)準(zhǔn)煤363.06g/kw.h計(jì)，每年可為國(guó)家節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4.167萬噸；按消耗純凈水4L/kw.h計(jì)

25、，每年可節(jié)水45.9萬噸。同時(shí)還可極大的節(jié)約建設(shè)火電廠所需要的永久征地和灰渣儲(chǔ)存所用的土地。</p><p>　　與目前的火力發(fā)電廠相比，若煙塵排放量按6.2g/kWh計(jì)，SO2排放量按30g/kW·h計(jì)，NOX排放量按15g/kW·h計(jì)，CO2排放量按997g/kW·h計(jì)，灰渣排放量按119.45g/kW·h計(jì)。則本期風(fēng)電工程減少的污染物排放量：煙塵7117.7噸/年，S

26、O23444噸/年，NOX1722噸/年，CO211.5萬噸/年，灰渣排放量1.371萬噸/年。</p><p>　　本風(fēng)電場(chǎng)工程的建設(shè)，不僅具有明顯的環(huán)境效益和節(jié)能效益，而且隨著工程的建設(shè)，該區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)新的人文景觀，改善了區(qū)域的面貌，美化了環(huán)境，對(duì)水土保持將有積極地促進(jìn)作用。</p><p>　　風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)可以節(jié)約煤炭等一次能源及水資源，減少各類污染物的排放量，降低發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行成本，

27、本工程的建設(shè)屬清潔能源，有明顯的環(huán)境效益。</p><p>　　因此，該項(xiàng)目建成后，不僅提供電力，減少污染，節(jié)約資源，有著積極的社會(huì)、環(huán)境意義，而且具有償債能力，資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率較好，項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益諸方面均可行。</p><p>　　第二章 風(fēng)電機(jī)組選型與布置</p><p><b>　　2.1 風(fēng)能資源</b>&l

28、t;/p><p>　　科爾沁右翼中旗（簡(jiǎn)稱科右中旗）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟西部，大興安嶺南端，旗南部為松嫩平原的西緣。地處東經(jīng)119°34′-122°18′，北緯44°15′-46°41′，東鄰吉林省通榆縣、洮南市和突泉縣，南接通遼的科爾沁左翼中旗，西與通遼扎魯特旗交界，西北與錫盟東烏珠穆沁旗、通遼的霍林郭勒市相連，北與科爾沁右翼前旗相鄰。旗人民政府駐地白音胡碩鎮(zhèn)，東北距烏蘭浩

29、特市160公里，南距通遼市200公里。擬建的華能內(nèi)蒙古科右中旗高力板風(fēng)電場(chǎng)一期工程位于科右中旗東南方向50km處。</p><p>　　科右中旗屬北溫帶亞干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。春秋風(fēng)大，天氣多變，夏季短促溫?zé)?。日照充足，冬季?yán)寒漫長(zhǎng)。氣溫：年平均北部l℃，白音胡碩以南5-6℃，7月氣溫最高，平均23.1℃，1月最低平均-13.7℃，極端最高氣溫42.5℃(2007年6月10日，白音胡碩鎮(zhèn))。極端最低氣溫-30.9

30、℃(1980年1月16日，白音胡碩鎮(zhèn))。生長(zhǎng)期：年日均7.5℃的持續(xù)日數(shù)為200天左右，無霜期由北向南87-145天。日照時(shí)數(shù)3000-3200小時(shí)，年日照百分率為71％，年日均7.1℃的氣溫持續(xù)日數(shù)220天。降水量：多年平均降水量388.3毫米，極端最高降水量586.5毫米(1969年)，極端最低降水量233.4毫米。夏季雨水集中，占全年降水量的75％，秋季占15％，春季占9.4％，冬季占0.6％。根據(jù)科右中旗氣象站多年逐月平均風(fēng)速資

31、料統(tǒng)計(jì)， 1980年平均風(fēng)速最大（4.9m/s），1900年風(fēng)速最小（3.7m/s）。風(fēng)速最大月份（1月）風(fēng)速為5.5m/s，最小月份（8月）為2.6m/s，差值2.9m/s。春季和冬季風(fēng)速較大，夏季風(fēng)速較小，風(fēng)速變化明顯，具有較強(qiáng)的季節(jié)性變化。</p><p>　　風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)共設(shè)了3座測(cè)風(fēng)塔，通過對(duì)1#測(cè)風(fēng)塔30m高度測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正，通過風(fēng)切變推算70m高度年平均風(fēng)速為7.67m/s，年有效風(fēng)速（3m/s～

32、25m/s）時(shí)數(shù)為8196h，平均風(fēng)能密度為472W/m2。</p><p>　　風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域的代表年50m、60m、65m、70m、80m、85m高度的風(fēng)速分別為7.11m/s、7.51m/s、7.54m/s、7.67m/s、7.82m/s、7.92m/s，相應(yīng)的風(fēng)功率密度分別為342 W/ m2、443 W/ m2、449 W/ m2、472 W/ m2 、454 W/ m2、472W/ m2；由1#塔所計(jì)算代

33、表年風(fēng)功率密度達(dá)到3級(jí)，風(fēng)資源較豐富，具有很大的開發(fā)潛力；風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址內(nèi)地形平坦，風(fēng)功率密度變化不大，65m高度50年一遇最大風(fēng)速為31.00m/s，70m高度的50年一遇最大風(fēng)速為31.02m/s。</p><p>　　科右中旗風(fēng)電場(chǎng)所處地區(qū)屬于風(fēng)能資源豐富區(qū)，年平均風(fēng)速4.15米/秒，多西北風(fēng)，八級(jí)以上大風(fēng)年均達(dá)到20天左右，4、5級(jí)以上風(fēng)日年均達(dá)到280天～300天左右。旗內(nèi)有220kV主干線和一次變電所，風(fēng)

34、電場(chǎng)建設(shè)投產(chǎn)后可就近并網(wǎng)送電、建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的條件十分優(yōu)越。</p><p>　　根據(jù)科右中旗氣象站1977-2006年30年逐月平均風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)（表2.2歷年平均風(fēng)速，表2.3多年逐月平均風(fēng)速），多年平均風(fēng)速為4.15m/s，1980年平均風(fēng)速最大（4.9m/s），1990年風(fēng)速最?。?.7m/s）。</p><p>　　表2-1 科右中旗氣象站歷年平均風(fēng)速變化表</p>

35、<p>　　根據(jù)科右中旗氣象站多年風(fēng)向資料，多年平均風(fēng)速頻率分布表2-2和多年平均風(fēng)向玫瑰圖2-1如下。</p><p>　　表2-2 科右中旗氣象站多年平均風(fēng)向頻率分布表（單位：%）</p><p>　　圖2-1 科右中旗氣象站多年平均風(fēng)向玫瑰圖</p><p>　　從圖2-1中可以看出，科右中旗氣象站多年風(fēng)向頻率出現(xiàn)最多的方向?yàn)镹W，相應(yīng)頻率為3

36、5％。</p><p>　　測(cè)風(fēng)塔風(fēng)向頻率和風(fēng)能密度方向分布基本一致：測(cè)風(fēng)塔代表年70m高度主導(dǎo)風(fēng)向均為NW、NNW，其次為SSW和S，風(fēng)能密度最大方向70m為NW，其中主導(dǎo)風(fēng)向上，NW和NNW所占頻率70m為14.2%、11.95%；風(fēng)能方向上，NW和NNW所占頻率70m為26.83%、17.14%。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)測(cè)風(fēng)塔代表年70m高度的風(fēng)向和風(fēng)能密度方向分布見圖2-2。</p><p>　　

37、70m代表年風(fēng)向玫瑰圖 70m代表年風(fēng)能玫瑰圖</p><p>　　圖2-2 風(fēng)電場(chǎng)70m風(fēng)向、風(fēng)能玫瑰圖</p><p><b>　　2.2 機(jī)組選型</b></p><p>　　2.2.1 風(fēng)電機(jī)組選型要考慮的幾個(gè)因素</p><p>　　1、風(fēng)輪輸出功率控制方式&l

38、t;/p><p>　　風(fēng)輪輸出功率控制方式分為失速調(diào)節(jié)和變槳距調(diào)節(jié)兩種。兩種控制方式各有利弊，各自適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行要求。從目前市場(chǎng)情況看，采用變槳距調(diào)節(jié)方式的風(fēng)電機(jī)組居多。</p><p>　　2、風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行方式</p><p>　　風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行方式分為變速運(yùn)行與恒速運(yùn)行。恒速運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組的好處是控制簡(jiǎn)單，可靠性好。缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)速基本恒定，而風(fēng)速經(jīng)常變化

39、，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組經(jīng)常工作在風(fēng)能利用系數(shù)(Cp)較低的點(diǎn)上，風(fēng)能得不到充分利用。變速運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組一般采用雙饋異步發(fā)電機(jī)或多極永磁同步發(fā)電機(jī)。變速運(yùn)行方式通過控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，能使風(fēng)力機(jī)的葉尖速比接近最佳，從而最大限度的利用風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。</p><p><b>　　3、發(fā)電機(jī)的類型</b></p><p>　　發(fā)電機(jī)的類型包括異步發(fā)電機(jī)、雙饋感應(yīng)

40、型發(fā)電機(jī)和多極永磁同步電機(jī)。</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用普通的異步發(fā)電機(jī)，正常運(yùn)行中在發(fā)出有功功率的同時(shí)，需要從電力系統(tǒng)吸收一定的無功功率才能正常運(yùn)行(機(jī)端的電容補(bǔ)償只能減少?gòu)碾娏ο到y(tǒng)吸收無功功率的數(shù)量)。</p><p>　　雙饋感應(yīng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)(cosφ)可以在+0.95～-0.95之間變化，也就是說可以根據(jù)電網(wǎng)的需要發(fā)出或者吸收無功功率，改善當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電壓質(zhì)量，

41、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。</p><p>　　采用多極永磁同步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電機(jī)是外轉(zhuǎn)子型，轉(zhuǎn)子位于定子的外部，電機(jī)的尺寸和外徑相對(duì)較小，重量輕，易于運(yùn)輸。</p><p>　　4、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳動(dòng)方式</p><p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)方式包括齒輪傳動(dòng)方式與無齒輪箱直驅(qū)方式。</p><p>　　目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多采用齒輪

42、傳動(dòng)，成本較低，但是降低了風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率、產(chǎn)生噪音，是造成機(jī)械故障的主要原因，而且為了減少機(jī)械磨損需要潤(rùn)滑清洗等定期維護(hù)。采用無齒輪箱的直驅(qū)方式提高了電機(jī)的設(shè)計(jì)成本的同時(shí)有效地提高了系統(tǒng)的效率以及運(yùn)行可靠性。</p><p>　　2.2.2 單機(jī)容量和機(jī)型選擇</p><p>　　根據(jù)科右中旗（一期49.5MW）風(fēng)電場(chǎng)位置地形、地質(zhì)特點(diǎn)、風(fēng)資源分布情況，以及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)成熟、先進(jìn)、可靠

43、等要求，選擇多種適合的機(jī)型，按單一機(jī)型方案進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化布置。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外風(fēng)電場(chǎng)工程的經(jīng)驗(yàn)表明，在風(fēng)電場(chǎng)地形平坦、交通便利，風(fēng)電機(jī)技術(shù)可行、價(jià)格合理的條件下，單機(jī)容量越大，越有利于充分利用風(fēng)電場(chǎng)土地，越能充分利用風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力資源，整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性就越高。然而，在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，對(duì)于一個(gè)已知的風(fēng)電場(chǎng)，單機(jī)容量選擇在某個(gè)確定的范圍內(nèi)，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性會(huì)相對(duì)較高。在進(jìn)行單機(jī)容量選擇時(shí)，首先應(yīng)

44、確定一個(gè)適合于本項(xiàng)目的容量范圍，然后在該范圍內(nèi)選擇一種技術(shù)成熟、市場(chǎng)業(yè)績(jī)良好并且經(jīng)濟(jì)性較高的機(jī)型。</p><p>　　根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外風(fēng)電機(jī)市場(chǎng)的現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)已建風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)情況，并考慮華能科右中旗（一期49.5MW）風(fēng)電場(chǎng)工程的風(fēng)能資源、地形和交通條件，同時(shí)考慮本項(xiàng)目的本地化率的要求和風(fēng)機(jī)安全風(fēng)速、湍流強(qiáng)度等要求，初步選擇WTG-750、WTG-850、WTG-1000、WTG-1250、WTG-1500和WT

45、G-2000風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行比選。這6種風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)見表5.1。以上6種機(jī)型均為3個(gè)葉片，額定功率750～2000kW，風(fēng)輪直徑50～80m，切入風(fēng)速2.8～4m/s，切出風(fēng)速20～25m/s，額定風(fēng)速12.3～16m/s，安全風(fēng)速50.1～70m/s，輪轂高度60～70m。</p><p>　　表2-3 比選機(jī)型的主要參數(shù)表</p><p>　　750kW機(jī)組，適合安裝在地形復(fù)雜的風(fēng)電場(chǎng)

46、，國(guó)外這類機(jī)組已開始慢慢退出風(fēng)電機(jī)市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這個(gè)級(jí)別風(fēng)電機(jī)的有新疆金風(fēng)和浙江運(yùn)達(dá)。</p><p>　　850kW級(jí)機(jī)組，由于這類機(jī)組技術(shù)成熟，并有良好的運(yùn)行業(yè)績(jī)，適合場(chǎng)地條件較差和運(yùn)輸困難的中、小風(fēng)電場(chǎng)，在市場(chǎng)上仍有一定的空間和潛力。這個(gè)級(jí)別的風(fēng)電機(jī)組在國(guó)內(nèi)安裝數(shù)量較多。</p><p>　　1000kW級(jí)以上機(jī)組，這類機(jī)組在技術(shù)上比較成熟，適合于交通運(yùn)輸方便、場(chǎng)地比較平坦的風(fēng)電場(chǎng)，

47、在國(guó)外風(fēng)電機(jī)市場(chǎng)所占份額較大。</p><p>　　在風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，風(fēng)電機(jī)的類型主要是依據(jù)其調(diào)節(jié)技術(shù)的不同而區(qū)分的，目前的風(fēng)電機(jī)市場(chǎng)，主要有定槳距和變槳距兩種，變槳距的調(diào)節(jié)技術(shù)主要有：滑差、變槳、變速、變頻以及雙饋等。定槳距風(fēng)電機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)牢固，中小型機(jī)組采用較多，適合安裝在風(fēng)況復(fù)雜的風(fēng)電場(chǎng)，但大型風(fēng)電場(chǎng)使用定槳距風(fēng)機(jī)，在小風(fēng)或無風(fēng)的情況下，突然發(fā)生大風(fēng)，將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，必須引起足夠的重視

48、；變槳距較定槳距風(fēng)電機(jī)重量輕，構(gòu)造復(fù)雜，可根據(jù)風(fēng)速的變化調(diào)節(jié)以獲得較多電量，MW級(jí)機(jī)組大多采用變槳、變速、雙饋等先進(jìn)技術(shù)。</p><p>　　2.2.3 不同機(jī)型發(fā)電量計(jì)算</p><p>　　對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組初步布置后，可以利用測(cè)風(fēng)資料對(duì)不同種類機(jī)型進(jìn)行發(fā)電量計(jì)算。考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電量的一系列折減因素，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)電量進(jìn)行計(jì)算。其中：風(fēng)電場(chǎng)空氣密度為1.225kg/m3，修正系數(shù)為

49、1.000，除尾流外，其他折減暫按28.50%計(jì)算。理論發(fā)電量統(tǒng)一采用1.225kg/m3的功率曲線計(jì)算。通過計(jì)算得到下表所示的各種風(fēng)機(jī)的一系列指標(biāo)。</p><p>　　表2-4 風(fēng)電機(jī)組機(jī)型選擇的上網(wǎng)電量指標(biāo)表</p><p>　　從上表可以看出，WTG-1500機(jī)型的風(fēng)電機(jī)組年上網(wǎng)電量1.148億kW·h，等效利用小時(shí)2319h，指標(biāo)最優(yōu)；WTG-850機(jī)型年上網(wǎng)電量為1

50、.145億kW·h，等效利用小時(shí)2323h；WTG-1250機(jī)型年上網(wǎng)電量為1.067億kW·h，等效利用小時(shí)2134h；WTG-2000機(jī)型年上網(wǎng)發(fā)電量為1.030億kW·h，等效利用小時(shí)2060h；WTG-1000機(jī)型年上網(wǎng)電量為0.947億kW·h，等效利用小時(shí)1894h；WTG-750機(jī)型年上網(wǎng)電量為0.939億kW·h，等效利用小時(shí)1869h。單純從發(fā)電量指標(biāo)來看，WTG-15

51、00風(fēng)機(jī)最優(yōu)，WTG1-850次之，WTG-750和WTG-1000較低。</p><p>　　本設(shè)計(jì)最終選擇華銳科技的SL1500-77型號(hào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。</p><p>　　2.3 風(fēng)電機(jī)組布置</p><p>　　華能科右中旗（一期49.5MW）風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址內(nèi)地形較平坦，地勢(shì)起伏不大，但是有一定的防風(fēng)林，也有季節(jié)性積水洼地，在風(fēng)機(jī)排布時(shí)要充分考慮這些環(huán)境因素

52、。考慮到風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)主能風(fēng)向是以NW向?yàn)橹行牡纳?形，為了充分利用風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃面積，減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的相互影響，最大限度利用風(fēng)能資源，盡量將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組排布在風(fēng)電場(chǎng)范圍內(nèi)的地勢(shì)較高處，并且離開防風(fēng)林一定距離。</p><p>　　風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的布置及每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的計(jì)算，主要依靠的Windfarm優(yōu)化軟件計(jì)算完成。影響該軟件計(jì)算成果的有：粗糙度、障礙物的大?。坏匦挝募?shù)字化、復(fù)雜地形處理的精度；風(fēng)電機(jī)

53、組功率曲線、推力系數(shù)的準(zhǔn)確性；機(jī)組的排布等因素。對(duì)科右中旗風(fēng)電場(chǎng)而言，上述諸多因素中，關(guān)鍵的因素是粗糙度及邊界條件。</p><p>　　風(fēng)機(jī)的一般布置原則按下述方法確定：首先根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)能玫瑰圖確定主導(dǎo)風(fēng)向，而后遵循在盛行風(fēng)向上按照機(jī)組間距5～9倍以上風(fēng)輪直徑，垂直于盛行風(fēng)向上3～5倍以上風(fēng)輪直徑的方式。對(duì)于比較平坦的風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)，這種布置比較適合，可以減少風(fēng)電機(jī)組之間的尾流影響，保證比較合適的尾流折減。但考慮到

54、本風(fēng)電場(chǎng)地表自然植被狀況比較復(fù)雜，有許多防護(hù)林不能布置風(fēng)機(jī)。所以風(fēng)機(jī)布置的時(shí)候要考慮如下因素：</p><p>　?。?）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組垂直于主導(dǎo)風(fēng)能方向排列；</p><p>　?。?）充分利用風(fēng)電場(chǎng)的土地；</p><p>　?。?）控制尾流、滿足風(fēng)電機(jī)組之間行、列距的要求，在主導(dǎo)風(fēng)向上要求機(jī)組間隔（行距）5～9倍風(fēng)輪直徑，在垂直于主導(dǎo)風(fēng)向上要求機(jī)組間隔（列距）3

55、～7倍風(fēng)輪直徑；</p><p>　　（4）綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)地形、地表粗糙度、障礙物等，將其影響降到最低；考慮風(fēng)電機(jī)組之間的相互影響后盡量縮短機(jī)組之間的距離，從而減少集電線路的長(zhǎng)度；因此，風(fēng)輪直徑是決定風(fēng)機(jī)間距的主要因素之一。</p><p>　　圖2-2 風(fēng)電場(chǎng)WTG-1500機(jī)組最終優(yōu)化布置圖</p><p>　　第三章 風(fēng)電機(jī)組與箱式變電站接線方案及35KV

56、集電線路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 箱式變電站主要設(shè)備選型</p><p>　　首級(jí)升壓站選用35kV箱式變壓器33臺(tái)，每臺(tái)箱式變壓器內(nèi)均附帶有高壓熔斷器，負(fù)荷開關(guān)、避雷器等元件作箱變的開斷和過電流及防雷保護(hù)。</p><p>　?。╝）為了使戶外變壓器安全可靠地運(yùn)行和安裝施工的簡(jiǎn)便，風(fēng)電場(chǎng)選用美式箱式變電站。美式箱變與歐式箱變比較，具有價(jià)格低，運(yùn)行靈活、操

57、作方便、免維修、價(jià)格性能比優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。雖然體積大，但對(duì)于邊遠(yuǎn)地區(qū)來說，不是問題。美式箱式變可將變壓器器身、開關(guān)設(shè)備、熔斷器等設(shè)備均安裝在同一密閉的箱體內(nèi)與外界環(huán)境完全隔離，不受外部環(huán)境的影響。其操作部分在高壓室進(jìn)行。箱變安裝在基座上，箱體下設(shè)電纜溝，電纜從箱體的預(yù)留孔進(jìn)出高低壓室。</p><p>　　箱式變壓器選用油浸式三相雙繞組自冷式無勵(lì)磁調(diào)壓節(jié)能升壓變壓器，參數(shù)如下：</p><p>

58、;　　型號(hào)：BS-1600； 額定容量：1600KVA；</p><p>　　電壓：35/0.69KV； 短路阻抗： </p><p>　　連接組標(biāo)號(hào)：D，yn11。</p><p>　　（b）0.69KV斷路器主要參數(shù)如下：</p><p>　　選擇型號(hào)：ZN5-10/630</p>

59、<p>　　額定電壓：10KV 額定電流：630A</p><p>　　來斷電流：20KA 合閘時(shí)間：0.1S</p><p>　　熱穩(wěn)定電流有效值: 20KA（2S）</p><p>　　動(dòng)穩(wěn)定電流有效值: 20KA</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)

60、間，以此校核熱穩(wěn)定性是否滿足要求：</p><p>　　動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值以及有效值，以此校核動(dòng)穩(wěn)定性是否滿足要求：或</p><p>　　經(jīng)校核斷路器的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。</p><p>　?。╟）35KV油浸式負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合</p><p>　　為了節(jié)省投資，箱式變電站35KV高壓側(cè)裝設(shè)熔斷器和負(fù)荷開關(guān)，

61、負(fù)荷開關(guān)采用進(jìn)口設(shè)備，具有快速?gòu)椈刹僮鳈C(jī)構(gòu)，用于終端型變壓器。負(fù)荷開關(guān)浸在變壓器油里，采用絕緣操作桿來操作負(fù)荷開關(guān)，可免維護(hù)。 </p><p>　　每臺(tái)箱式變的高壓側(cè)裝有插入式全范圍保護(hù)熔斷器，作為箱變過載和短路故障的保護(hù)元件。熔斷器浸在變壓器油里，采用絕緣操作桿鉤住熔斷器操作孔拉出熔斷器管或插入熔斷器管。 </p><p>　　選擇型號(hào)：FZRN-40.5/T630-31.5</

62、p><p>　?。╠）35KV避雷器</p><p>　　電氣設(shè)備的絕緣配合基于避雷器的保護(hù)水平，設(shè)備所承受的大氣過電壓由避雷器來限制，即選用設(shè)備的絕緣水平取決于避雷器保護(hù)性能。氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越，且沒有串聯(lián)間隙，保護(hù)性能好，故采用氧化鋅避雷器。 避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓的計(jì)算如下：</p><p>　　由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓要長(zhǎng)期施加

63、在金屬氧化物電阻片上。為保證使用壽命，長(zhǎng)期施加于避雷器上的運(yùn)行電壓，不得超過避雷器允許的持續(xù)運(yùn)行電壓。35KV：持續(xù)運(yùn)行電壓U≥38.5KV，選取40.8KV。</p><p><b>　　型號(hào)：LW9-63</b></p><p>　　額定電壓（有效值）：63KV</p><p>　　最高工作電壓：72.5KV</p><

64、p>　　額定電流：2500A</p><p>　　額定開端電流：31.5KA</p><p>　　額定動(dòng)穩(wěn)定電流：80KA</p><p>　　額定熱穩(wěn)定電流：31.5KA/4S</p><p>　?。╡）1KV動(dòng)力電纜 </p><p>　　采用聚氯乙烯絕緣低鹵、阻燃、耐火型鋼帶鎧裝電力電纜。</p>

65、;<p>　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與箱式變電站之間采用1KV低壓電纜直埋敷設(shè)連接。</p><p><b>　　導(dǎo)體截面的計(jì)算：</b></p><p>　　負(fù)荷距=功率×長(zhǎng)度=1500×0.02=30KV/KM</p><p>　　根據(jù)“銅線：每千瓦截面積8 mm2”</p><p>　　鋁線

66、 30×8=240 mm2 實(shí)際選用300 mm2</p><p>　　校核：回路最大持續(xù)工作電流：</p><p>　　查詢電力電纜選擇手冊(cè)可知：一根ZRC-YJV22-3×300型號(hào)的電纜載流量是560A，3根載流量為1680A，符合要求。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，發(fā)機(jī)組與箱式變電站之間經(jīng)計(jì)算采用3根1KV的ZRC-YJV22-3

67、5;300電纜能滿足要求。電纜穿過風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)時(shí)，采用穿埋管敷設(shè)。 </p><p>　?。╢）風(fēng)機(jī)塔基自用變壓器</p><p>　　風(fēng)機(jī)塔基自用變壓器選用SG-3000VA690/400V三相干式隔離變壓器，適用于工礦企業(yè)、發(fā)電站、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所，供照明、電氣設(shè)施及小型動(dòng)力電源使用。主要參數(shù)如下：</p><p>　　型號(hào): SG-3000VA</p>

68、<p>　　額定容量: 3000VA </p><p>　　額定電壓: 690/400V</p><p>　　聯(lián)接組標(biāo)號(hào): Dyn0 </p><p>　　3.2 風(fēng)電機(jī)組與箱式變電站接線方案設(shè)計(jì)</p><p>　　風(fēng)電場(chǎng)安裝33 臺(tái)1500KW 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，配用33臺(tái)箱式變電站，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)－變壓器組單元接線方式（一機(jī)

69、一變），單元接線具有電能損耗少、接線簡(jiǎn)單、操作方便，任何1臺(tái)風(fēng)電機(jī)組故障不影響其它風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。箱式變電站選用美式箱式變電站，箱內(nèi)變壓器容量為1600KVA，每臺(tái)箱式變電站均布置在距風(fēng)電機(jī)組約20m 左右的位置，以限制風(fēng)電機(jī)組至箱式變電站的聯(lián)結(jié)電纜不致很長(zhǎng)，減少損耗。經(jīng)計(jì)算采用3 根1KV 的ZRC-YJV22-3×300電纜能滿足要求。</p><p>　　風(fēng)電機(jī)組與箱式變壓器電氣接線方案設(shè)計(jì)見

70、圖3-1。</p><p>　　圖3-1 風(fēng)電機(jī)組與箱式變壓器電氣接線圖</p><p><b>　　3.3 集電線路</b></p><p>　　本工程風(fēng)電場(chǎng)33臺(tái)風(fēng)電機(jī)組分為3個(gè)集電單元，每單元集11回風(fēng)電機(jī)-箱式變壓器組輸出。為減少箱式變電站至風(fēng)電場(chǎng)220KV 變電所的回路數(shù)，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組和箱式變電站的位置，以及架空線走向，對(duì)風(fēng)力發(fā)電

71、機(jī)組進(jìn)行了分組，每11臺(tái)風(fēng)電機(jī)－箱式變電站為1集電線路組，共分3組。每組內(nèi)的各臺(tái)箱式變電站高壓側(cè)均采用并聯(lián)接線方式，每組的容量均為16.5MW。為簡(jiǎn)化集線線路形式、運(yùn)行與檢修方便，風(fēng)電場(chǎng)集線線路僅采用架空線形式。</p><p>　?。?）機(jī)組之間的電纜選用銅芯的交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，因?yàn)闄C(jī)組與機(jī)組連接過程中通過電纜的電流不斷增加，選擇的橫截面積不斷增大。</p><p>　

72、　選用銅芯的交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，因?yàn)闄C(jī)組與機(jī)組連接過程中通過電纜的電流不斷增加，選擇的橫截面積不斷增大。</p><p>　　回路最大持續(xù)工作電流：</p><p>　　查詢電力電纜選擇手冊(cè)可知：</p><p>　　YJV22-35-3×50 mm2的載流量是160A；</p><p>　　YJV22-35-3&#

73、215;95 mm2的載流量是260A；</p><p>　　YJV22-35-3×120 mm2的載流量是300A；</p><p>　　YJV22-35-3×240 mm2的載流量是485A。</p><p>　　所以選擇三芯截面積為95 mm2的電纜。</p><p>　　選擇型號(hào)：YJV22-35-3×5

74、0 mm2 YJV22-35-3×95 mm2</p><p>　　YJV22-35-3×120 mm2 YJV22-35-3×240 mm2</p><p>　?。?）箱變高壓側(cè)與架空線路連接</p><p>　　由箱變高壓側(cè)至架空線間電力電纜規(guī)格為：YJV22-35-3×240 mm2，總長(zhǎng)度約2010m

75、。由架空線路終端桿至變電所35KV開關(guān)柜間電力電纜規(guī)格為：YJV22-35-3×240mm2，總長(zhǎng)度約900m。 </p><p><b>　?。?）架空線路電纜</b></p><p>　　選用鋼芯鋁絞線 電纜截面積為240mm2</p><p>　　35kV架空線路導(dǎo)線型號(hào)為：LGJ-240，總長(zhǎng)度約為41km。 </p&g

76、t;<p>　　校核: 回路最大持續(xù)工作電流：</p><p>　　查電力電纜相關(guān)手冊(cè)，標(biāo)準(zhǔn)截面240 mm2的鋼芯鋁絞線所承受的電流為640A左右，符合要求，總長(zhǎng)度約為75km。 </p><p>　　圖3-2 每條集電線內(nèi)各臺(tái)箱式變電站接線方式圖</p><p>　　第四章 220KV升壓站整體設(shè)計(jì)方案</p><p>

77、　　4.1 電氣一次部分</p><p>　　4.1.1 電氣主接線</p><p>　?、俦竟こ虨?9.5MW風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)為一期工程，為以后風(fēng)電場(chǎng)擴(kuò)建二三期做準(zhǔn)備，所以主接線方式采用單母線分段方式接線。主變壓器進(jìn)線間隔中，一期工程將建成1回，預(yù)留1回，為以后擴(kuò)建所用。35KV側(cè)采用單母線分段接線方式，戶外式安裝。風(fēng)電機(jī)組—箱式變共分3組（每組11臺(tái)風(fēng)機(jī)）接入風(fēng)電場(chǎng)220KV升壓站的35

78、KV側(cè)母線。35KV母線經(jīng)低壓側(cè)開關(guān)連接主變壓器。站用變連接35KV母線為風(fēng)電場(chǎng)生活生產(chǎn)供電。無功補(bǔ)償裝置連接在35KV母線上，為電網(wǎng)提供無功功率。采用220KV電壓經(jīng)T型接線方式送入電網(wǎng)。布局清晰合理，成本低，日常倒閘操作方便可靠。</p><p>　?、?5KV系統(tǒng)單相接地電容電流大于10A。全場(chǎng)35KV集電線路單相接地電容電流為15.98A，該電流產(chǎn)生間歇熄滅引起間歇電弧過電壓，根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)對(duì)35KV系

79、統(tǒng)進(jìn)行消弧消諧補(bǔ)償。本次設(shè)計(jì)采用XHGQ-35-Ⅲ-50型消弧消諧裝置，抑制或消除諧波電流。以提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和供電可靠性。</p><p>　?、壑髯冎行渣c(diǎn)接線方式 </p><p>　　主變壓器220KV側(cè)為有效接地系統(tǒng)，220KV中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)接地，配置有并聯(lián)的中性點(diǎn)避雷器及放電間隙。主變壓器35KV繞組的接線組別選擇為d11接線,中性點(diǎn)不引出。 </p><

80、;p>　　4.1.2 主要電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　風(fēng)電場(chǎng)的電氣系統(tǒng)是由許多的電器元件、導(dǎo)體連接而成，在短路過程中它們表現(xiàn)出來的電氣特性各不相同，因此短路電流計(jì)算是電氣設(shè)備選型、導(dǎo)體選擇、繼電保護(hù)整定和校驗(yàn)的基礎(chǔ)，其計(jì)算結(jié)果將直接影響到電氣系統(tǒng)的安全可靠性和工程造價(jià),短路故障主要是各種相間短路。發(fā)生短路時(shí),電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需3～5秒。在這一暫態(tài)過程中，短路電流的

81、變化很復(fù)雜。它有多種分量，其計(jì)算需采用電子計(jì)算機(jī)。在短路后約半個(gè)周波將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時(shí)值，稱為沖擊電流。它會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，其大小可用來校驗(yàn)電氣設(shè)備在發(fā)生短路時(shí)機(jī)械應(yīng)力的動(dòng)穩(wěn)定性。</p><p>　　4.1.2.1 風(fēng)電場(chǎng)電氣設(shè)備短路類別</p><p>　?。?）風(fēng)機(jī)為異步電機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)短路時(shí)，風(fēng)機(jī)出口電壓大幅下降，風(fēng)機(jī)的無功電源是通過自身的補(bǔ)償電容器提供的，如果系統(tǒng)電壓降低，

82、則無功來源大幅度下降，風(fēng)機(jī)出口電壓將進(jìn)一步降低直至崩潰，沒有了勵(lì)磁磁場(chǎng)則風(fēng)機(jī)無法發(fā)電。風(fēng)機(jī)設(shè)有快速保護(hù)，低電壓或過流都會(huì)很快地動(dòng)作，即風(fēng)機(jī)不具備低電壓穿越能力。但是，系統(tǒng)側(cè)將向風(fēng)機(jī)出口0.69kV側(cè)短路點(diǎn)提供短路電流。根據(jù)風(fēng)機(jī)廠家的要求，當(dāng)出口側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)為降低系統(tǒng)提供給故障點(diǎn)的短路電流，選擇的變壓器阻抗電壓都比較大。因此風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況是若風(fēng)機(jī)出口側(cè)發(fā)生短路，相連的風(fēng)電機(jī)將退出運(yùn)行，而系統(tǒng)側(cè)經(jīng)過箱式變壓器向故障點(diǎn)提供短路電流。&

83、lt;/p><p>　　（2）集電線路及主變高壓側(cè)短路</p><p>　　風(fēng)電場(chǎng)中，風(fēng)電機(jī)組采用一機(jī)一變的單元接線，當(dāng)35KV集電線路或升壓站內(nèi)某點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，把每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和箱式變壓器看成電源與阻抗的組合，并經(jīng)集電線路連接至35KV母線上。風(fēng)機(jī)作為同步機(jī)考慮，向各短路點(diǎn)提供短路電流。此時(shí)，計(jì)算出的短路電流可能偏大，但做工程設(shè)計(jì)時(shí)，按此短路電流所選擇的設(shè)備對(duì)風(fēng)場(chǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行有更

84、大積極作用。</p><p>　　4.1.2.2 具體分析</p><p>　?。?）風(fēng)電場(chǎng)概況：風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃容量為49.5MW，安裝單機(jī)容量為1500KW的雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組33臺(tái)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電壓為0.69KV，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置1臺(tái)箱式變電站，采用一機(jī)一變接線形式，箱變內(nèi)裝設(shè)1600KVA升壓變壓器，箱變出口電壓為35KV，33臺(tái)風(fēng)機(jī)分成3組，經(jīng)3回集電線路(35KV電纜線路)接入風(fēng)電

85、場(chǎng)220KV變電站35KV母線側(cè)。風(fēng)場(chǎng)變電站內(nèi)設(shè)里一臺(tái)100000KVA的升壓電力變壓器，升壓至220KV接電力系統(tǒng)。</p><p><b>　　（2）計(jì)算參數(shù)：</b></p><p>　　風(fēng)電機(jī)組參數(shù)： 額定容量Sg:1500KW 功率因數(shù)cosφ:0.98</p><p>　　次暫態(tài)阻抗Xd:14.11%</p>

86、<p>　　箱式變壓器： 額定容量Sb: 1600KW</p><p>　　短路阻抗Ud: 4.5%</p><p>　　主變壓器： 額定容量Sb: 100MW</p><p>　　短路阻抗Ud: 14%</p><p>　　基準(zhǔn)容量： Se：100MW</p><p>　　基

87、準(zhǔn)電壓： </p><p>　　電纜型號(hào)及參數(shù)： YJV22-35-370 </p><p>　　YJV22-35-390 </p><p>　　YJV22-35-3120 </p><p>　　YJV22-35-3240 </p><p>　

88、　由于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)機(jī)和集電線路數(shù)較多，電網(wǎng)的等效、化簡(jiǎn)工作較大，且每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組及線路的短路情況不盡相同。我們選取三個(gè)典型的短路點(diǎn)；</p><p>　　d1點(diǎn)—220KV母線</p><p>　　d2點(diǎn)—35KV母線</p><p>　　d3點(diǎn)—箱變變壓器低壓側(cè)</p><p><b>　?。?）短路電流計(jì)算</b><

89、;/p><p>　　系統(tǒng)電抗：當(dāng)系統(tǒng)容量為無窮大時(shí)，系統(tǒng)的電抗為＝0 　</p><p><b>　　架空線路電抗：</b></p><p>　　箱變低壓側(cè)短路電流:</p><p><b>　　沖擊電流峰值：</b></p><p>　　35KV母線側(cè)短路電流：</p&g

90、t;<p><b>　　沖擊電流峰值：</b></p><p>　　220KV母線短路電流：</p><p><b>　　沖擊電流峰值: </b></p><p>　　根據(jù)接入系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析,經(jīng)過短路電流計(jì)算，風(fēng)場(chǎng)升壓變電站接入電力系統(tǒng)后，電網(wǎng)短路水平不大，不影響相關(guān)變電站的設(shè)備選型。依據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技

91、術(shù)規(guī)定》DL/T5222－2005，根據(jù)2010年最大運(yùn)行方式下三相短路電流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行電氣設(shè)備選擇。依據(jù)系統(tǒng)專業(yè)提供的遠(yuǎn)期最大運(yùn)行方式下系統(tǒng)阻抗，經(jīng)計(jì)算短路電流為：風(fēng)電場(chǎng)220kV變電所220kV側(cè)設(shè)備的短路電流水平按40kA進(jìn)行電氣設(shè)備選擇，35kV側(cè)設(shè)備的短路電流水平按31.5kA進(jìn)行電氣設(shè)備選擇如下。</p><p>　　4.1.2.3 220KV側(cè)主要電氣設(shè)備</p><p>

92、<b>　?。?）主變壓器</b></p><p>　　風(fēng)電機(jī)組發(fā)電時(shí)，潮流是從風(fēng)電場(chǎng)到電網(wǎng)；風(fēng)電機(jī)組不發(fā)電時(shí)，潮流是從系統(tǒng)倒送場(chǎng)用電，電壓的波動(dòng)較大，另外，為了檢修和運(yùn)行方便，擬采用一臺(tái)油浸三相雙卷風(fēng)冷有載調(diào)壓升壓變壓器。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)本期裝機(jī)49.5MW的規(guī)模，考慮集電線路、箱變、主變、場(chǎng)用電負(fù)荷等電能消耗，進(jìn)一步考慮到風(fēng)電場(chǎng)最大利用小時(shí)數(shù)不高，以及風(fēng)電場(chǎng)主變壓器與發(fā)電機(jī)組的配置經(jīng)驗(yàn)，本工程

93、主變壓器選用三相、雙繞組、低損耗（10型）、低噪音、有載調(diào)壓和自冷型電力變壓器。</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)如下：</b></p><p>　　型號(hào)：SFPZ10－100000/35；</p><p>　　容量：100000kVA；</p><p>　　電壓組合：230±8×1.25%/36

94、kV；</p><p>　　聯(lián)接組標(biāo)號(hào)：Yn, yn0,d11；</p><p>　　阻抗電壓：Uk=14%；</p><p><b>　　數(shù)量：1臺(tái)；</b></p><p>　　變壓器中性點(diǎn)經(jīng)接地刀和放電間隙接地；</p><p>　　在主變的高、低壓側(cè)套管內(nèi)配置套管型電流互感器。</p

95、><p>　　風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模為198MW，共四期，每期49.5MW。并考慮另一二期共用一臺(tái)主變壓器，為滿足后期建場(chǎng)需要，節(jié)約成本，特選100000KVA主變壓器將風(fēng)場(chǎng)的全部容量送往系統(tǒng)。</p><p>　?。?）220KV斷路器</p><p>　　220kV 斷路器選用戶外交流高壓瓷柱式SF6 斷路器，該斷路器開斷性能高，能可靠地開斷出線端短路、失步、近區(qū)故障

96、；滅弧室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，維修方便；壽命長(zhǎng)，操作力小；占地面積小，噪音水平低，檢修周期長(zhǎng)，維護(hù)工作量少，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間短，操作安全可靠，維護(hù)方便。</p><p>　　選用的SF6 斷路器技術(shù)參數(shù)為：</p><p>　　型號(hào)：LW-252/2500</p><p>　　額定電壓：220kV</p><p>　　最高工作電壓：252kV</

97、p><p><b>　　額定頻率：50Hz</b></p><p>　　額定電流：2500A</p><p>　　額定開斷電流：40kA</p><p>　　關(guān)合電流：100kA</p><p>　　額定短時(shí)耐受電流及時(shí)間：50kA(2S)</p><p>　　額定峰值耐受電流

98、：100kA</p><p>　　操作機(jī)構(gòu) 彈簧操作機(jī)構(gòu)</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間，以此校核熱穩(wěn)定性是否滿足要求：</p><p>　　動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值以及有效值，以此校核動(dòng)穩(wěn)定性是否滿足要求：或</p><p>　　經(jīng)校核斷路器的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。</p>&

99、lt;p>　　（3）220KV隔離開關(guān):</p><p>　　本工程220kV隔離開關(guān)采用兩種隔離開關(guān)，一種是“剪刀式”隔離開關(guān)，從220KV母線接下連接電流互感器，另一種選用三柱、水平雙斷口隔離開關(guān)，另一端接電網(wǎng)。</p><p>　?、佟凹舻妒健备綦x開關(guān)主刀閘為電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，接地刀閘為手動(dòng)機(jī)構(gòu)，技術(shù)參數(shù)如下：</p><p>　　型號(hào)：GW4-252<

100、;/p><p>　　額定電壓：220kV；</p><p>　　額定電流：1250A；</p><p>　　最高工作電壓：252kV；</p><p>　　額定沖擊耐壓：（峰值）對(duì)地950kV；</p><p>　　斷口間1050kV；</p><p>　　額定工頻耐壓：（有效值）對(duì)地395kV；&

101、lt;/p><p>　　斷口間 460kV；</p><p>　　額定短時(shí)耐受電流及時(shí)間：50kA、3S；</p><p>　　額定峰值耐受電流：100kA。</p><p>　?、谌⑺诫p斷口隔離開關(guān)主刀閘為電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，接地刀閘為手動(dòng)機(jī)構(gòu)。（單接地1組，雙接地1組）技術(shù)參數(shù)如下： </p><p>　　型號(hào)： GW

102、7-252D/2500</p><p>　　額定電壓: 220kV </p><p>　　額定最高工作電壓: 252kV </p><p>　　額定電流: 2500A </p><p>　　額定峰值耐受電流: 125kA </p><p>　　額定短時(shí)耐受電流: 50kA (3s) </p><p

103、>　　接地開關(guān): 單接地/雙接地</p><p>　?。?）220KV電流互感器</p><p>　　用油浸式電流互感器在運(yùn)行中有漏油現(xiàn)象，尤其在日溫差較大的地區(qū)，本設(shè)計(jì)采用戶外式電流互感器。</p><p>　　型號(hào)：LB7-220W1 </p><p>　　額定電壓：220kV </p><p>　　額定最高

104、工作電壓：252kV </p><p>　　額定電流比：300~600~1200/1A</p><p>　　級(jí)次組合： 0.2S/0.5/ 5P30/5P30/5P30/5P30/ 5P30/5P30</p><p>　　額定輸出：20VA </p><p>　　（5）220KV電壓互感器 </p><p>　　型式：

105、戶外、單相、單柱式、微正壓全密封、SF6戶外型電容式電壓互感器。</p><p>　　型號(hào)：TYD-220/√3-0.005H型電容式電壓互感器</p><p>　　變比：////0.1kV-</p><p>　　220kV出線電壓互感器選用電容式電壓互感器。 </p><p>　　型號(hào)： WVB-220/√3-0.001H</p>

106、;<p>　　額定電壓比：////0.1kV-</p><p>　　準(zhǔn)確級(jí)：0.5/0.2/3P/3P</p><p>　　電容量：0.005μF</p><p>　?。?）220KV避雷器</p><p>　　設(shè)計(jì)采用氧化鋅避雷器</p><p>　　型式 : YH10W-204/520</p&g

107、t;<p>　　額定電壓: 204kV</p><p>　　持續(xù)運(yùn)行電壓（有效值）： 146kV</p><p>　　操作沖擊電流殘壓不大于（峰值）：442kV </p><p>　　標(biāo)稱沖擊電流殘壓不大于（峰值）：520kV</p><p>　　爬電比距（mm/kV）：25&

108、lt;/p><p>　　4.1.2.4 35KV側(cè)主要電氣設(shè)備</p><p>　　35kV室外配電裝置選型主要包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、避雷器等設(shè)備的選型。 </p><p><b>　?。?）真空斷路器 </b></p><p>　　型號(hào)：ZN-35/1250</p><p>　　額定電

109、壓： 35kV </p><p>　　最高工作電壓：40.5kV </p><p>　　額定頻率： 50Hz </p><p>　　額定電流： 1250A </p><p>　　額定開斷電流： 16kA </p><

110、;p>　　額定關(guān)合電流： 40kA </p><p>　　額定短時(shí)耐受電流及時(shí)間： 16kA/2S </p><p>　　額定峰值耐受電流：40kA </p><p>　　熱穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間，以此校核熱穩(wěn)定性是否滿足要求：</p><p>　　動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：設(shè)備允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值以及有效值，以此校核動(dòng)穩(wěn)

111、定性是否滿足要求：或</p><p>　　經(jīng)校核斷路器的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。</p><p><b>　?。?）電流互感器</b></p><p>　　型號(hào)：LCW-35 </p><p>　　額定電壓：35kV </p><p>　　額定最高

112、工作電壓：40.5kv </p><p>　　額定電流比：1000~2000/1 </p><p>　　級(jí)次組合：5p30/5p30/5p30/0.5/0.2s </p><p>　?。?）隔離開關(guān) </p><p>　　型號(hào)：GW4-35W</p><p>　　額定電

113、壓：35KV </p><p>　　額定電流：1250A</p><p>　　熱穩(wěn)定電流峰值：31.5KA（4S） </p><p>　　動(dòng)穩(wěn)定電流峰值：80KA</p><p><b>　　（4）避雷器</b></p><p><b>　　型號(hào)：LW9-