风电场电气设计要点综述

郑清淼

摘 要： 风电场电气设计是整个电控系统的核心。这是保证电气设备按照指令工作的前提条件，是保证风电场稳定工作的基础。风电场的电气设计在电气设备的设计、生产、使用阶段发挥着无可替代的作用。风电场的电气设计是否安全合理直接关系到电气设备的性能和服务寿命，并直接确定电气设备的使用效果。通过介绍风电场电设计的重要性，阐述了风电场电设计的一些原则，并描述了风电设计过程中需要注意的几个主要问题。风电场的电气设计旨在确保科学合理，并进一步改进和发展风电场的电气设计。

关键词： 风电场;电气设计

【中图分类号】TM64     【文献标识码】B     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.124

1 風电场电气设计应该遵循的几点原则

1.1 政策性设计原则。

风电场的电气设计应遵循国家的法令和相关行业的规章制度，不违反中国经济发展、环境保护、生态建设等重要战略的实施。对于风力发电产业来说，各级党和政府要切实贯彻落实精神，节约土地，减少植被损伤长期规划和开发原则进行。

1.2 通用化设计原则。

电气设备的工作原理几乎相似，根据装置的功能和工作要求设计有一定程度的不同。将来，为了满足一般电气设备设计的要求，必须遵循共同的通用化设计原则。

1.3 可靠性设计原则。

电气设计是一个完美的整体有机组合，有很多分支组成，只有分支之间相互协调，才可以以确保电气设备的可靠有效工作。在设计过程中，设备的实际布局和负载容量应基于操作所需量和技术要点来考虑。

1.4 合理性设计原则。

利润是各企业开发的基础，为了获得利润和控制经费，必须考虑所有链接的生产到销售的电气装置。在风电场的电设计过程中，需要根据实际设计和实际情况合理规划设计计划。电气设计必须经济实用，必须考虑大量生产的要求，合理控制成本输入。

2 风电场电气主接线的设计要点

2.1 风电场高压侧主接线。

风电场增压站中高压侧配电装置的基本布线方式主要包括传输单元连接和单总线连接。用于收集单个风电场的电能的升压站采用变压器线路单元连接和单总线连接。必须收集来自多个风力发电机的电能，或者对于具有风力发电收藏和风力发电提升功能的升压站，采用单一的母线或单一的母线断面连接。

2.2 风电场低压侧主接线。

风电场的增压站的低压侧（35kV或10kV）连接通常是单个总线部分。而且，区域的号码必须和主变压器的号码一致。区域断路器可以在总线各部分之间设置。在主变压器维护期间，主要是为了便于母线部分的电气和机械能的传输。另外，为了节约主变压器的无负荷损失，也可以在小风月操作无负荷主变压器。

2.3 风电场场用电主接线。

风电场的增压站的电力系统由两个独立的电源构成，一是引导到独立变压器的低电压侧，二是从站外电源引接，如果原风力发电机的建设电源是永久的，或者从本地助推器站得到电源，还可以设置柴油发电机组。现场电源系统采用三相四线系统，将系统的中性点直接接地，系统的额定电压为380/220v，220kv的升压站采用单母线切断，110kv升压站采用单总线连接。

3 风电场集电线路设计要点

根据风电场场的规模和连接条件来决定回收线的电压的选择。收集线优选为35kV的电压电平。分布式函数系统应当用于小容量风扇，塔和升压站之间的近距离或大的本地功率负载。回收线可以采用10kv的电压等级。一般来说，对于固件线收集线，架空线是优选的。当受森林地区、鱼池、公路、其他电力线等地形和特征的限制时，必须使用电缆线。

3.1 架空线路设计要点。

风电场架空线的导体由钢丝铝绞线制成，接地线由镀锌钢丝制成。架空电线必须设置在35kV线的全线上。10kv依赖于风电场的雷电活动。为了实现经济，合理，安全，应用，综合考虑机位分配，运用，建设，交通状况，路径长度等因素，比较多种方式。政府计划被批准时，架空线路必须在丘陵地带、山岳地带和沙漠平原地区使用。超头线和埋设电缆的组合可以在海岸沙滩、河流网络和沼泽地区使用。风电场的开销光缆可以采用ADSS的所有介质自支撑光缆线或OPGW架空接地线复合电缆。光缆和架空线在网站的推进器变电站上设置在同一个杆上，并且不设置单独的开销光缆线。

3.2 电缆线路设计要点。

埋设的电缆线，当风电场的收集线通过森林面积、盐池面积、鱼虾繁殖地区和高补偿费用和高难度的头条线建设技术横渡其他地区时，可以使用。选择风电场收集线的电缆线应避免机械力、过热、腐蚀、白蚁等损害。直接嵌入的光缆通常沿着沟道和电源线缆嵌入。可以选择CYFTA 53（聚乙烯非金属强化芯钢带装甲光缆）。光缆进入塔时，必须接地外部金属零件。选择非金属装甲光缆后使用保护管。

4 风力机组设计

4.1 风力机组的起停和并网。

风扇启动后，必须有特定的条件，所以风速的最小速度应该是3m/s。发电机的速度设定为27R/min时，绕组可以通过软启动装置进入输电网。进入电源网格时，由于旁路基础设施的使用，其启动器的功能将丢失。连接到功率网格后，发电机的电流必须受到限制。而且，那个不能低于其自身电流的1.2倍。而且，与电力网的合并时间相对短，通常不足1分钟。风电场的风力涡轮输出数与风速直接成正比。风速快，量大。风速慢的情况下量少。如果风速在14-15m/s之间，则输出不增加。

4.2 风力机组的特点。

风力涡轮机的构成非常复杂。该组件主要包括旋翼，刀片等空气动力学设计，是适用于今天生产的风力涡轮技术的具体性能。另外，由于刀片的边缘必须与地球相比较，其旋转了角度，因此刀片对空气具有非常明显的刹车功能，而且刀片的边缘一般是碳纤维，所以它具有躲开雷闪的功能。另外，支撑负荷部的材料主要是不锈钢。刀片制动的话，彼此独立不会产生坏影响。即使刀刃边缘异常，也能正常工作。另外，齿轮箱的高速轴上也配备有刹车装置，能够有效地抑制故障。在紧急情况下，它可以立即停止机器，以确保单位正常运作。

5 防雷系统设计

5.1 风电场直击雷过电压保护。

在风机设计过程中，雷保护系统的设计是重要的。仅此链接的更加完整的设计，就可以实现风扇的有效操作。在特定设计过程中，接地电缆的主要连接模式确保接地网格的电阻不能超过相应范围，其中，从刀片尖端的下部通过塔到主接地网格。风扇和箱型变电站如果使用相同的接地格子，则不能使用其他的防雷措施。

5.2 风电场雷电侵入波过电压保护。

对于雷电侵入波，使用具有适当参数的氧化锌避雷器作为连接到风车保护装置、箱式变压器、线路和线路端子的高压开闭器。

总结：风电场的设计对今后风电场的稳定运行有很大的影响。总结了风力发电工程设计中的几个主要问题的设计点，总结了可以作为将来设计参考使用的风电场设计过程中可以使用的几个结论。

参考文献

[1] 孟海燕，乔大雁，韩仲卿.风电场电气设计要点综述[J].华北电力技术，2014 （03）：64-66.

[2] 马剑.风电场电气设计特点探讨[J].通讯世界，2014（23）：181-182.