大风坝风电场电气设计综述
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第37卷2009年12月云 南 电 力 技 术YUNNANELECTRICPOWERVol137No16Dec12009
收稿日期
:2009-08-03
大风坝风电场电气设计综述
李正然 叶 杨 张晓梅 祁 勇
(中水顾问昆明勘测设计研究院规划环保分院,云南 昆明 650000)
摘要:介绍了云南大风坝风电场电气设计及运行的基本概况,包括风电场内的接线,风机及箱变选型
,
升压站的电气主接线及电气设备选型,防雷接地措施,风电场投运后的上网电量及事故情况,并进行了
总结。
关键词:风电场 电气设计 综述
中图分类号:TM64 文献标识码:B 文章编号
:1006-7345(2009)06-0053-02
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工程简介
大风坝风电场海拔高度2420m~2820m,是
西南地区的第一个山区风电场,也是目前国内已
建成海拔最高的风电场。大风坝场址年平均风速
为811m/s,年平均风功率密度为3301
5W/m2,
风功率密度等级属3级,风向和风速和风功率密
度的年内变化和日变化均较小,湍流强度适中
,
可以较好地应用于风力发电。本工程安装64台
750kW的风机,
风机沿山脊呈长条形单排布置。
场址区域长约12km。在风电场内建设110kV升压
变电站1座,出线2回,同时建设3回35kV集电
线路汇集64台风机的电能送出。
2
电气主接线及设备选择
211
主接线
变电站110kV侧主接线按单母线接线考虑
,
低压侧为风电场电源进线,电压等级35kV,接线
按单母线设计,架空馈线3回,预留2回备用。
212
风电场接线
大风坝风电场共有风机64台,其中西区
35
台(1#~35#),东区29台(36#~
64
#
)
。采用一
机一变的接线方式,每台箱变引出一条电缆至架
空集电线路,用3回35kV线路输送风电场的电
能,集电线路采用铁塔和水泥杆混合架设。
213
电气设备
21311
风力发电机系统
风机:采用国产的WD49-750kW风电机
,
切入风速315~4m/s,切出风速25/S,额定风速
15m/S,
为定桨距风力发电机。
发电机:采用单绕组异步发电机,4极,额
定功率750kW,额定电压690V,功率因数01
99,
额定转速1520rpm。
控制系统:MITA控制器,额定补偿容量
28kVAR,可控硅软并网装置,8组补偿,
功率因
数0199。
21312
箱式变电站
箱变低压侧按发—变组接线,高压侧接线为
线路—变压器接线,采用负荷开关+熔断器保护
,
两侧出线采用电缆馈出,升压变压器电压比为
35
±2×215%/0169kV。
21313 110kV
配电装置
110kV
配电装置选用户外六氟化硫全封闭组合
电器(GIS),线路间隔3个,母线PT间隔1个。
21314
主变压器
主变压器1台,考虑今后风电场扩建的需要
,
主变容量为63MVA,型号
SFZ9-63000/110GY,
121±8×1125%/35kV型风冷有载调压变压器,
接线组别YN,d11。
21315
站用变压器
为保证供电可靠性,选用2台站用变,型号
分别为:1号变S11-250/10GY,102×21
5%/
014kV,引入站外电源;2
号变引入站内电源。为
补偿单相接地电容电流,采用接地变,型号
DKS1
-630/35-200/014GY,352×215%/014kV;
油
浸自冷消弧线圈型号XDZ1-430/35。
21316
电容器组
采用DWZT—35/12000—12%/12000/W无功
35
2009年第6期云南电力技术第37卷
电压自动控制装置,调节级差1100kVar,通过动态电压调节器改变无功输出容量。21317 35kV配电装置35kV配电装置采用固定式开关柜:35kV架空出线柜3面,主变进线柜1个(架空),所用变断路器馈线柜1个,母线电压互感器柜(含消谐装置)1个,电容器馈线柜1个,共计7个开关柜。3 升压变电所电气设备布置主变压器一台露天布置于35kV配电室与110kVGIS设备之间,主变110kV侧用LGJ-240软母线引上至GIS主变进线套管,35kV侧用封闭母线接至35kV配电室,主变中性点设备安装于储油坑边,采用软母线连接,35kV调压型无功补偿装置用电缆接至35kV配电室,35kV出线用架空出线接至35kV配电室。35kV开关柜单列布置于35kV配电室,110kVGIS户外布置,布置于升压站北侧,35kV调压型无功补偿装置布置于35kV配电室西侧,35kV出线塔布置于35kV配电室南侧。4 计算机监控系统风电场分为三级监控:各台风力发电机的单机监控;中央控制室对全部风电机组和电气设备进行集中监控;地调经电力系统通讯网对110kV升压站实行远方监控。风机监控系统随风机单独配置,变电站微机监控系统分为二层:站级控制层和间隔级控制层。站级网络采用10M/100M高速度以太网,双网冗余结构;间隔级控制层将采集和处理后的数据信号,经双绞线传输到站级控制层,各间隔级单元相互独立,不相互影响。计算机监控系统具有四遥及在线统计计算功能,微机五防系统与监控系统一体化,含网络安全防护设备、二次防雷设备、GPS对时设备。5 继电保护变电站的继电保护采用微机保护,主要包括主变压器保护,站用变保护,接地变保护,电容器保护,110kV和35kV线路保护。35kV部分的保护、测控装置布置在开关柜本体上。110kV测控与保护采用组一面屏方式,布置在控制室。其它智能设备可通过通信口接入监控系统。6 防雷接地与过电压保护611 风电场防雷接地大风电场风电机组地基的基岩岩性主要为砂
岩夹泥岩或泥岩夹沙岩,土壤电阻率较高。加之
塔架的高度在50m,因此风力发电设备遭受雷击
损坏的机率较大。风机叶片是最易受直接雷击的
部件,叶尖部位应装接闪器,通过电缆与叶片法
兰相连,再由轮毂通过塔架内内的接地线接入地
网形成雷电通道。风机接地装置采用基础接地和
人工接地的复合接地体,每台风力发电机组独立
敷设复合接地体,风力发电机组与箱变共用复合
接地网,接地电阻按小电流接地系统接地要求设
计,接地电阻≤4Ω。风机监测用的控制保护系统
以及远程监控系统应配置雷电保护装置和冲击抑
制装置。风电机组的避雷装置和配电盘等相关设
备与接地网可靠连接。
612 110kV
升压变电所防雷接地
110kV升压变电站设置3棵25m高的避雷针,
并在综合楼顶设置一圈避雷带,作为变电站内的
防直击雷保护。全所设置以水平接地体为主,垂
直接地体为辅且边缘闭合的复合接地网。接地按
大电流接地系统要求设计,接地电阻≤015Ω。
613
过电压保护
为防止由线路雷电侵入波以及雷电感应过电
压和断路器操作时的过电压对电气设备的损坏
,
在以下各处装设避雷器:110kV输电线路终端
;
35kV电缆馈线终端;110kV及35kV
的两级电压
母线;110kV主变压器高压侧中性点;35kV真空
断路器配置过电压保护器,防止断路器操作过电
压;35kV母线电压互感器柜内加装RXQ1-35型
消谐器,以防止35kV输电线路铁磁谐振过电压。
风电场投运至今,运行情况良好。单台风机
的瞬时最高出力达到946kW,10分钟平均最大出
力达到830kW。风况在15~16m时,出力情况较
好,2009年1月至今通过主变110kV侧最大功率
达到42MW左右,64台风机的同时率达到了
0188。电容器组的无功调节较为频繁,电容器1
天内调节6~7次,运行中最大无功补偿达到了
9900kVAR。频率较稳定,波动范围;
电压波动较
为频繁,波动范围±2%。风电场投运后对电力系
统的运行基本没有影响。
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结束语
山区风电场在云南省尚在起步阶段,设计和运
行经验较少,今后还有待积累经验和相关资料,特
别是高海拔风电场的风机选型、防雷、微观选址、
变压器选型、集电线路设计等方面值得深入探讨。
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