毕业设计（论文）-风电场电气主接线设计与优化华北电力大学本科毕业设计(论文)摘要风力发电作为一种清洁的可再生能源发电方式,已越来越受到世界各国的欢迎，与此同时，风电场设计也备受重视。
虽然风电场电气设计与传统电厂设计的原理相同,但传统的设计方法并不一定适合风电场设计。
所以有必要进行专门针对风电场电气主接线设计的研究。
风电场的电气设计主要包含几个方面:风力发电机组升压方式、风电场集电线路选择、风机(风电机组)分组及连接方式。
现国内外风力发电机组出线电压多为690V，多采用升至35kV方案。
风电场集电线路方案一般采用架空线或电缆敷设方式。
架空线的成本较低,但可靠性较低,电缆的成本高,可靠性也高;集电线路结构有4种常用方案，链形结构;单边环形结构;双边环形结构;复合环形结构。
链形结构简单，成本不高。
环形设计成本较高，但其可靠性较高。
风力发电机分组多为靠风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。
作者主要针对风电场电气主接线进行设计和优化,通过对风机的分组和连接方式、风电场集电线路方案、风电场短路电流计算及设备选取等的问题进行深入的计算与讨论，提出一些关于风机分组连接、集电线路设计的可行方案。
并通过现有风电场的数据，对方案进行技术和经济方面的比较，确定最终方案并对其进行优化。
为今后的风电场设计提供一些经验和参考意见, 便于今后找出一套适用于风电场电气主接线设计的方法。
关键词:风电场,电气设计, 集电系统,优化I华北电力大学本科毕业设计(论文)ABSTRACTBy the wind power as one kind of clean renewable energy source the electricity generation way, the design of wind farm has been popular and been paid attention to with the world. Although the electrical design of wind farm and the traditional design technology at the electrical principle is the same, but sometimes the methods are not suitable in fact. So specifically forthe electrical design of wind farm has come into being.The electrical design of wind farm mainly includes several aspects: wind turbine generators, wind energy booster way of electrical collector system, WGTS’s groupand connection. Now the WGTS’s voltage qualifies for 690V, and much taking the voltage to 35kV. Wind farm electrical collector system generally uses the bus or cable.The cost of bus is relatively lower, but reliability is low, cableis high costs and high reliability; The electrical collector system has four common solutions, stringclustering; Unilateral redundancy clustering; Bilateral redundancy clustering;Composite redundancy clustering. String clustering is simple structure, cost is not high. With redundancy design cost is higher, but it has high reliability. For more on WTGS group and combining lay on its location and the convenient of building.We will discuss about the main points of the wind farm electrical design and optimized. It will get some design which is about thegrouping and connection and the connection lines that can be used, by calculating and discussing, include the grouping and connection of the WTGS, the connection lines, the wind farm electrical short-circuitcurrent computation , the equipment selection and so on. We will compare different schemes from the economic and technical aspects based onexciting wind farm data, then optimizing and being sure these plans. These conclusions and viewpoints can be references for the future wind farm design, and be easy finding out a set of way to be suitable the electrical design of wind farm.KEY WORDS: Wind farm, electrical design, electrical collector system, optimizationII华北电力大学本科毕业设计(论文)目录摘要..............................................................................? ABSTRACT..............................................................................? 第1章绪论 (3)1.1研究背景 (3)1.2研究意义 (4)1.3国内外研究现状 (4)1.4本文主要内容...................................................5 第2章风场介绍及主要设备选型 (6)2.1风电场基本资料 (6)2.2电气主接线设计 (6)2.3主要设备选型 (8)2.3.1风电机组的选型 (8)2.3.2风机箱变的选型 (8)2.3.3主变压器的选型................................................9 第3章风电场接线方案比选 (11)3.1概述 (11)3.2集电线路方案比选 (11)3.2.1方案描述及比较 (11)3.2.1.1技术特点 (11)3.2.1.2经济比较 (12)3.2.2结论 (13)3.3风机分组和连接方案的比选 (13)3.3.1方案描述 (13)3.3.2方案比较 (13)3.3.2.1技术比较 (13)3.3.2.2经济比较 (21)3.3.3结论 (21)1华北电力大学本科毕业设计(论文)3.4本章小结............................................................22 第4章短路电流计算及其它电气设备的选取 (23)4.1计算说明 (23)4.2系统等效简化图 (23)4.3短路电流的计算 (24)4.3.1各元件的标幺值 (24)4.3.2 各短路点的短路电流计算 (24)4.4其它电气设备的选取 (26)4.4.1 断路器的选取 (26)4.4.2隔离开关的选取 (28)4.4.3 电压互感器的选取 (28)4.4.4电流互感器的选取 (28)4.5本章小结............................................................30 第5章方案优化 (31)5.1概述 (31)5.2风机分组的优化 (31)5.2.1技术比较 (31)5.2.2经济比较 (34)5.2.3结论 (34)5.3线路优化 (35)5.3.1线路的选择 (35)5.3.2技术比较 (35)5.3.3经济比较 (38)5.3.4结论……………………………………………………38 5.4本章小结………………………………………………………………39 结论……………………………………………………………………40 参考文献..............................................................................41 附录..............................................................................42 致谢 (45)2华北电力大学本科毕业设计(论文)第1章绪论1.1 研究背景风能是一种无污染的、储量丰富的可再生能源。
70 ・ ２０１１年第９期解决方案Solutions２０１１年以来，西北区域相继发生多起并网风电机组大规模脱网事故，对电网安全运行造成很大影响。
同时，事故暴露出风电技术及风电场建设、运行管理存在诸多问题。
２月２４日，西北电网甘肃酒泉风电基地因桥西第一风电场３５ ｋＶ电缆馈线电缆头三相短路故障，导致近６００台风电机组脱网，损失电力８４万ｋＷ。
酒泉风电是国内最大的陆上风力发电场之一，电监会称该起事故是近几年我国风力发电发生的对电网影响最大的一起事故。
由于３５ ｋＶ电缆头故障引发的大规模风机脱网事故占７０％以上。
应从多次事故中吸取教训，认真分析造成３５ ｋＶ电缆头故障的原因，制订防范措施，彻底消除隐患，避免此类故障的再次发生，对风电项目的建设运营意义重大。
１ 风电场３５ ｋＶ电缆头存在的问题分析不同风电场风机馈线电缆头如此频繁地发生相同的事故，说明此类事故有共性。
１．１ 事故原因分析电缆头击穿，引起系列反应是造成这些风机脱网事故的直接原因。
经过甘肃电网调度统计，自２０１１年１月以来的４３次事故中，风机馈线电缆头造成跳闸２８次，占酒泉风电基地所有故障６５％。
电缆头安装质量问题突出。
国家电监会经专家组调查分析几起脱网事故认为，不同风电场风机馈线电缆头如此频繁地发生相同的事故，反映出几乎所有风电场电缆头施工、监理、验收和建设管理普遍存在不足，这种共性的设备缺陷必然会在风电场投运初期暴露出来，是导致风电机组大规模脱网的必然原因。
１．２ 风电场环境特点风电场的环境恶劣，多为气候复杂多变、风沙大，高寒，早晚温差大，冬夏季节冻土层冻融变化复杂地区。
１．２．１ 故障高发风电场环境共同特征环境恶劣导致了电缆终端头制作安装的困难，不可避免地造成了电缆的运行故障。
根据《３５ ｋＶ及以下电力电缆热缩型附件应用技术条件》（ＤＬ４３１－１９９１）中第１．２ 条的使用条件，户外热缩终端头用于严重污秽、强烈振动、冰雪严重地区时，应进一步采取相应的加强措施。
35kv阻燃电力电缆执行标准本标准规定了35kv阻燃电力电缆的结构、阻燃性能、电气性能、机械性能、环境适应性和安全性能的要求及试验方法。
1. 电缆结构35kv阻燃电力电缆应由以下部分组成：导体：应采用符合要求的单芯或多芯导体，材质可为铜或铝。
绝缘层：应采用符合要求的绝缘材料，如聚乙烯、聚氯乙烯等。
屏蔽层：可采用金属屏蔽层或非金属屏蔽层。
护套：应采用符合要求的阻燃护套材料，如聚氯乙烯、聚乙烯等。
2. 阻燃性能35kv阻燃电力电缆应具有有效的阻燃性能，其阻燃级别不应低于GB/T 18802.21中规定的阻燃级别。
具体来说，应满足以下要求：在试验条件下，电缆的燃烧速度应不超过规定值。
在试验条件下，电缆的残渣应不具有危害性。
在试验条件下，电缆的烟气应不具有危害性。
3. 电气性能35kv阻燃电力电缆应具有良好的电气性能，其电气性能应符合GB/T 18802.21中规定的要求，包括耐压、绝缘电阻、介质损耗等指标。
4. 机械性能35kv阻燃电力电缆应具有足够的机械强度和耐磨性能，以适应实际使用中的机械负荷和摩擦负荷。
具体来说，应满足以下要求：电缆应具有足够的抗拉强度和弯曲性能，以适应敷设和使用的需要。
电缆的耐磨性能应符合要求，以抵抗外力对电缆表面的磨损。
电缆应具有足够的抗压强度，以承受敷设和使用中的压力负荷。
5. 环境适应性35kv阻燃电力电缆应能适应各种环境条件，包括高温、低温、潮湿、干燥等环境条件。
具体来说，应满足以下要求：在高温环境下，电缆的绝缘性能和机械性能不应受到影响。
在低温环境下，电缆的绝缘电阻不应过低。
35KV电缆连接头制作工艺1. 简介35KV电缆连接头是用于将35KV电缆与设备进行连接的重要设备，它能够提供稳定的电力传输和保护电缆的绝缘性能。
本文档将介绍35KV电缆连接头的制作工艺，包括材料准备、制作过程和质量控制等内容。
2. 材料准备2.1 35KV电缆：根据需要连接的设备和电缆回路长度，选择适当规格和型号的35KV电缆。
确保电缆的质量符合国家标准。
2.2 35KV电缆连接头：根据35KV电缆的规格和型号，选择相应的35KV电缆连接头。
确保连接头与电缆规格匹配，并且符合国家标准。
2.3 资料和工具：准备所需的制作工艺资料，包括工艺流程图、设计图纸和制作标准等。
同时，确保具备必要的工具，如剥线钳、焊接设备和压接工具等。
3. 制作步骤3.1 清洁工作区：保持工作区域的整洁，并且清除杂物和灰尘，以防止污染和影响制作质量。
3.2 电缆准备：首先，对35KV电缆进行端头处理，包括去除外层绝缘材料、剥离内层绝缘材料和挤出导体。
确保电缆端部的导体露出，并保持导体的清洁和光滑。
3.3 连接头组装：根据35KV电缆连接头的制作标准和设计图纸，将连接头的零部件逐一组装起来。
确保组装的过程中，每个零部件紧密连接，并符合要求的配合间隙和接触面积。
3.4 接头连接：将组装好的连接头与电缆端部进行连接。
根据制作标准和设计图纸的要求，进行导体的焊接、压接和绝缘处理等操作。
确保连接牢固、导通良好，并且绝缘性能达到要求。
3.5 检测和测试：完成连接头制作后，进行必要的检测和测试工作。
包括直流电阻测试、绝缘电阻测试和耐压测试等。
确保连接头的质量和性能符合国家标准和设计要求。
4. 质量控制在35KV电缆连接头的制作过程中，需要进行严格的质量控制，以确保连接头的质量可靠和性能稳定。
4.1 制作标准：制定并遵守相应的制作标准，确保制作过程符合标准要求。
4.2 过程检验：在制作的每个步骤中进行过程检验，对组装工艺、焊接接头等进行检测和验证。
