预装式变电站在风电工程中的设计

郭占泉

（特变电工衡阳变压器有限公司，湖南 衡阳 421007）

预装式变电站在风电工程中的设计

郭占泉

（特变电工衡阳变压器有限公司，湖南 衡阳 421007）

风力发电作为我国电能的一个重要来源，在我国电能供应中占据着重要的位置。通常情况下我国的风力发电使用的是“低压风力发电机”，但是这种发电方式往往对电能的消耗较大。预装式变电站相对来说规模较小，不需要人员专门进行看守。在当前风力发电发展过程中，预装式变电站在风电场中越来越重要，这种情况下就需要更好地对预装式变电站进行有效的设计，这样才能更好地满足预装式变电站的需求，促进我国风电工程更好的发展。

预装式；变电站；风电工程；设计

随着当前我国社会经济不断发展，风力发电在电能方面的应用越来越广泛，其中低压风力发电机是国内风力发电的一种常用模式，这种发电模式的输出电压为0.69kV。通常情况下风力发电机组的分布都比较分散，与风电场中心的变电站有着较远的距离，因此就会增加传输过程中对电能的消耗，要想使这一问题得到解决，可以在其中进行预装式变电站的应用，这种变电站中的配电装置以及高压开关设备和变压器都需要按照特定的方案进行安装。由于当前预装式变电站在风电场中的应用越来越广泛，因此就需要根据其特殊性进行针对性设计，下面就预装式变电站在风电工程中的设计进行具体分析。

1 风电场中预装式变电站技术概述

预装式变电站又称为箱式变电站，这种变电站主要是将低压配电装置和高压开关设备以及配电变压器按照相应的方式进行一体化的预制形成一种成套的设备，也就是将这三种设备的功能进行有效的结合。

常规的土建变电站和预装式变电站存在一定的差异，首先预装式变电站是由制造厂直接进行设计、制造以及安装完成的，另外，预装式变电站在出厂以前需要进行型式试验考核，这种变电站在实际的安装、运行、适应性等方面有着明显优势，在实际应用中能够有效降低传输中的损耗，同时还能促进供电质量的提升。除此之外，在投资以及送电周期方面与土建变电站相比也有明显的优势。在实际应用中，预装式变电站在户外的使用比较多，因此在具体的设计、安装、制造方面的要求比较高，这样才能使变电站的安全、稳定运行得到有效保证。在实际运行中。如果高压开关或者低压开关出现凝露，这种情况下就有可能导致出现网络放电，因此就需要避免这种现象的出现。变压器在运行过程中如果出现发热现象，就会影响出力，因此在实际的变电站运行中需要防止发热现象的出现，同时还要防止腐蚀现象的出现，以保证变电站正常、安全的运行。

2 预装式变电站在风电工程中的设计

风电场中预装式变电站的功能划分相当明确，其中的高压配电装置、低压配电装置以及变压器分别安装在高压室、低压室和变压器室，三个部分使用电缆建立联系，在风电工程预装式变电站设计中，散热问题、防火问题、接地问题、检修问题是其中最重要的几个部分。

首先从散热问题来说，由于预装式变电站的空间狭窄，因此这一问题就成了箱式变电站中的主要问题。此外，通风和防尘问题也是这种变电站设计中需要考虑的内容。预装式变电站几乎都是在室外工作的，这种情况下箱内的温度就会随着太阳的辐射升高，箱内温度一旦升高就会对箱内元件以及高低压设备的正常运行造成影响，要想使变电站的正常运行得到有效的保证，就需要采取有效的措施进行降温。

其次是防火问题。在变电站的相关设计规范中要求，变压器和耐火等级为二级的建筑物之前的防火净距离应该保证在10m，与可燃介质电容器以及变压器等设备的外墙净距两侧以及总高都应该加3m，如果相应的防火墙符合变电站设计的标准，并且没有空洞或者门窗，这种情况下就不会对防火墙以及建筑物之间的距离进行要求。如果其中存在防火门，防火墙和设备之间的距离就应该保持在5m以上。

第三，接地问题。由于预装式变电站中的设备较多，不同的设备具体的接地形式也存在一定的差异，这种情况下如果不能对其进行有效的处理，极有可能出现烧毁的现象，因此在实际安装中必须保证外壳以及电缆按照相应的规定进行接地，同时为了避免烧毁问题的出现，还需要采取一定的屏蔽措施。

第四，检修问题。预装式变电站中的紧凑型变电站，由于其本身的空间相当小，为了方便后期的检修工作，在实际设计中必须将人为维修的空间问题进行考虑。电缆出线需要沿电缆沟敷设或者通过穿钢管，在实际进行设计的时候都应该将用户维修的情况考虑进去。最后关于过电压的问题。在电缆出线末端的线路终端杆上需要进行新型的过电压电缆保护器的设置，这样就能有效实现对过电压的防止。下面就具体对风电工程总的预装式变电站中的低压配电装置、高压开关设备以及变压器的设计分别进行分析。

2.1 低压配电装置

在进行风电用预装式变电站的低压配电装置设计中，需要切实按照GB 17467—2010的相关规定进行，在实际的设计中，低压配电柜需要选择 GGD 型组合式交流低压配电柜，因为这种配电柜在电气方案适用性强，同时方便安装维护，有很好的防护性能，并且具有极强的分段能力。

GGD 型配电柜的柜体使用的是通用型的柜体，20模安装孔，最后的组装使用的是SMF冷弯型钢进行局部焊接，这种结构的柜体具有较强的通用性。为了使柜体在使用中的散热得到有效的保证，GGD柜体的上下两端均有散热孔的设置，柜体内部电器元件则通过上端操控进行散热，冷风通过下端槽孔进入，这样柜体中就会形成一个自然的风道，就能使柜体运行的散热得到有效的保证。柜体的顶端能够进行拆装，其中的主母线的调整以及装配也是相当方便，在实际使用中，为了更方便地进行装运和起吊，柜顶四角都有吊环的设置，柜体内部安装的无功补偿装置和低压计量都是按照柜装的形式进行的，操作以及后期的维护都能够在班前进行，通过这种方式的设置能够使柜体的外形尺寸得到有效的控制，柜体内部能够对低压侧额定开断电流进行有效的测控，同时还能实现对非电量的保护以及对电气参数的测量，一旦发生事故，这一系统还能够对事故进行有效的记录。

2.2 高压开关设备

在风电场中进行预装式变电站的设计中，熔断器组合电器是预装式变电站中高压负荷开关的最佳选择，正常的负荷电路都需要通过高压负荷开关进行控制，如果出现过载电流或者短路的情况，都需要使用熔断器进行开断。这种模式的控制设备具有维护工作量小、结构紧凑、寿命长的优点，同时开关母线不会因为外界环境受到影响。为了保证长期、安全、稳定的使用，需要定期对设备进行巡视检查，这样才能及时发现设备中存在的问题并且及时进行解决。

2.3 变压器

风电场中的预装式变电站中的变电器通常使用的是油浸式升压变压器，常规的油浸式升压变压器为全密封型，在实际安装中需要将其单独安装在变压器室内，不能和高压开关设备进行同箱安装。在当前的实际使用中，为了更好地提高变压器的散热功能，经电磁优化后硅钢片是变压器铁心材料的最佳选择，利用这种材料能够有效降低变压器负载损耗以及空载损耗，同时能够实现三面散热，有效增强设备的散热问题，相比较以往的侧面散热、单面散热等方式都有明显的优势，有效的解决了散热死角问题，避免了由于散热对设备造成的损害。

此外，在实际使用中，由于风能本身存在间歇性以及波动性等特点，这种情况下变压器就容易不断受到冲击，因此在实际的风能预装式变电站的设计中，相应的变压器就需要能够承受较强的冲击电流能力。就目前风电场中的预装式的变电站的应用现状来说，预装式变电站的空间都比较狭窄，这种情况下变压器的散热问题和通风问题就成了预装式变电站中面临的主要问题。在实际的设计中如果对散热以及通风问题进行解决，就会出现防尘和安全防护的问题，所以在实际进行预装式变电站的设计以及安装过程中，必须将变电站所在地的自然环境和预装式变电站的防尘以及散热三者进行综合考虑，在安装时应该尽可能地在其中进行温控温显装置以及通风机的加装，这样不仅能够有效平衡散热、安全、防尘之间的关系，同时也能及时了解设备的温度，更好地进行通风防尘、散热工作。

3 结语

综上所述，在当前社会经济不断发展的过程中，人们正常的生产、生活已经越来越离不开电能，风能作为我国电能供应的重要部分，在我国的电能使用中占据着重要的位置。由于风电工程中的风电机组比较分散，这种情况下实际电能传输中电能损耗就会比较大，预装式变电站能够有效降低传输中的电能损耗，因此在风电工程中得到了推广和使用。但是由于这种变电站本身结构比较紧凑，因此其中存在散热及防尘等问题，要想在风电工程中更好地使用这种变电站装置，就需要根据风电工程所在地的环境，并结合散热、防尘几个方面的因素共同考虑预装式变电站的设计和安装，这样就能确保在降低传输损耗的同时，有效解决散热以及防尘等问题，从而促进预装式变电站在风电工程中更好的应用。

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