我国风电场电气一次系统设计问题及对策分析

王宗琦

摘要：现代经济建设的快速推进和科技的飞速进步下，电力能源消耗急剧上涨，由此使得化石能源自然界存量开始大幅度消耗，为此，新能源发电技术得以研发和应用，风能即为其中之一。风力发电技术虽然正在逐步稳健发展，但却仍然会出现一些问题，尤其在设计方面仍在一定程度上限制了我国风电事业的良好发展。本篇文章将针对我国风电场电气一次系统设计所存在的问题进行仔细分析，主要集中在变压器设备选择、电缆故障以及短路电流计算等几个方面，并提出几点解决对策上的建议。

关键词：风电场;电气一次系统;设计问题;解决对策

随着经济生产规模的不断扩大和市场需求的急剧增长，资源短缺问题已经在全球范围内得到人们的重视，对人们日常生活和社会文明的健康发展都产生了很大的影响，为此，世界各国开始致力于对新能源和可再生能源的开发与利用。我国对于新能源与新资源的开发方面主要集中在太阳能与风能等可再生能源开发利用研究，并取得了显著的成果，特别在风能的开发利用方面较为突出。目前，我国大多数通过风电场的建设这一形式来提高风能的高效利用，但在风电场电气一次系统设计当中，却仍然存在一定的问题，对风力的利用效率产生了一定的影响这就需要相关技术部门积极研究，并提出切实可行的有效解决方案。

一、目前我国风电场电气一次系统设计当中存在的问题分析

首先，变压器设备的选择问题。

我国风电场电气一次系统设计当中，针对变压器设备的选择是有效保证电气一次系统设计与实施后投入运行稳定安全的根本基础和基本保障。然而，目前我国风电场电气一次系统设计当中，部分设计对变压器设备的选择并不合理，往往只过分追求变压器设备的性价比，却忽略了变压器设备在系统中的适用性，导致电气一次系统投入运行后，由于变压器与系统实际标准要求不相容而导致电能损耗过大，减少了动力电缆长度，在一定程度上对系统运行的安全性与稳定性以及可靠性、高效性都会产生不小的影响[1]。

其次，电力电缆故障问题。

我国风电场电气一次系统设计当中，电力电缆是其重要的基础，同时也是极为重要的设备之一，是能够保证整个系统顺利运行的基础是确保电力转化为电能，并实现稳定传输的重要途径，虽然在设计过程中，电力电缆设计问题相对较少，但其故障问题却较为突出，主要表现在：一方面，电力电缆容易发生损伤，系统实施过程当中，电力电缆损伤大多表现为机械损伤，主要是指电力电缆运行过程中，由于受到冲击性负荷或振动影响而导致其角顽皮出现损伤，由于电力电缆绝缘包皮损伤属于隐性故障因素，导致无法被及时发现，长时间运行下不但会造成电力能源损耗的增大，同时也会由于损伤的进一步扩大而影响整个系统运行的安全性[2]。另一方面，风电场电气一次系统当中的电力电缆大多长期暴露在屋里的环境当中，也容易受到外界环境、气候条件等因素的影响，进而导致电力电缆绝缘老化速度加快，长时间运行后会出现绝缘外皮开裂、穿孔和绝缘性能下降的问题，从而影响系统的正常运行。

最后，短路电流计算问题。

在风电场电气一次系统设计当中，短路电流计算问题主要表现在其计算不准确方面。事实上，短路电流计算不准确是风电场电气一次系统当中较为常见但影响较大的一个问题，短路电流计算直接影响着系统的性能发挥，同时对于系统的其他设备选择也会产生一定的偏差影响，如果短路电流计算不准确就会造成系统运行不稳定，从而留下安全隐患，导致运行风险加大。在日常运行当中，导致短路电流计算出现误差的主要原因较多，但主要体现在两点，其一是技术人员的专业水平不足或责任心不足而导致计算结果出现误差，其二则是操作不规范或计算由于较高的复杂电气网络精简化转化后依据系统设计需求构建知识计算的电路数学模型不准确而导致短路电流计算出现误差[3]。

二、有效解决风电场电气一次系统设计问题的几点建议

（一）重视对变压器设备的合理选择

我国风电场电气一次系统设计过程中，对于变压器的选择问题主要的原因在于技术人员盲目地过度追求高性能性价比的变压器，而对电压器与系统之间的契合度却有所忽略，所以，为了解决这一问题，需要在风电场电气一次系统设计当中明确系统的对于变压器设备的相关标准参数，并选择与实际系统相符合的变压器设备。实际设计过程中，要仔细分析风电机组容量与超负荷余量，并根据分析所得的参数数据来选择合适的变压器，在整体情况平稳运行的基础上，研究如何提高变压器性能，降低电力能源损耗以及电缆长度，以提高电气一次系统运行的稳定性与安全性。另外，再选择变压器过程当中，还必须要注意的是为确保有效。避免系统中短路电流误差，实现短路电流的高度控制，降低电流值，如无特殊要求，要尽量选择短路抗阻满足系统要求的变压器，如此就能够在一定程度上有效解决变压器选择不合理的问题。

（二）重视对电力电缆的实时监测与巡检，降低故障发生概率

我国风电场电气一次系统设计当中，电力电缆是其重要的组成部分之一，而电力电缆绝缘层发生老化的问题和电能运输过程中发生电缆损坏的问题应得到相关技术部门的重视，一方面，要加强对电力电缆质量检测，要选择质量与性能均能够满足电气一次系统设计标准要求的电力电缆。另一方面，在施工之前，对电力电缆要进行统一的质量检查，对明显存在问题的电力电缆要进行保修或及时更换，以保证电力电缆的完整性和质量[4]。此外，电力企业要借助现代化信息技术、大数据技术以及先进的无线通信网络技术，构建全覆盖的电力电缆监控网络，一旦发现电力电缆异常或存在问题，要及时进行修补或予以更换，以确保电缆的完好性，从而降低对系统运行稳定与安全的影响。同时，也能够在一定程度上减少工作人员对电力电缆检修的工作量，节省维修成本，而且在实际的操作环节当中，设计人员也要充分考虑环境对电力电缆所带来的影响，对电缆所存在的不同环境，要给出针对性的防护措施，以减少自然因素、气候条件对电力电缆的损害强度，降低电力电缆发生故障的概率，保证电气一次系统整体运行的可靠性[5]。

（三）降低短路电流计算误差的产生

短路电流主要是指由于发生短路反应，电路导线中流经电流相比日常情况下超出十数倍甚至几十倍的情况。在正常电压或低电压情况下，短路电流所产生的影响较小，然而，风电场电气一次系统当中如果发生短路电压就会对整个系统产生极大的威胁，对整个系统运行的安全与稳定造成巨大的影响，直接引起的损失相对较大。所以，在日常工作当中要重视技术人员的责任意识，并提高其专業能力和责任心以及专业化的技术水平，系统设计过程中要求技术人员对短路电流要进行精确的设计，通过数学电路模型方式来准确的计算出短路电流值以及可能发生的变化范围，依据准确的结果对电气一次系统进行设计，以保证系统运行的安全[6]。

结束语：

结合上述文章内容所述，能源消耗过巨且匮乏的问题日益突出，各国对于新能源的应用和技术开发也给予了高度的重视。对于风力发电技术而言，风能的利用效率和相关系统的设计直接影响着风能的利用率，为此，相关技术部门和设计人员要能够重视对风电场电气一次系统的合理设计，科学选择变压器设备和做好电力电缆的维护与质量监控，减少短路电流计算的误差，以此来确保电气一次系统运行的安全性与稳定性。

参考文献：

[1]邵巍.风电场电气一次系统的相关设计研究[J].中国战略新兴产业，2018，04（11）：1.

[2]蒙宏仕.分析风电场电气一次部分的无功补偿技术问题[J].电子乐园，2019，01（02）：98.

[3]张燕好.风电场电气一次部分的无功补偿技术的问题研究[J].数码世界，2019，09（13）：78.

[4]吴西生.风电场电气运行常见故障及应对措施分析[J].建筑工程技术与设计，2018，000（028）：2873.

[5]王力.关于风电场电气设计特点及标准化思考[J].建筑工程技术与设计，2018，09（11）：60.

[6]胡月笛，肖增弘，潘嵩，等.风电场电气主接线设计及优化[J].福建质量管理，2019，05（09）：110.