风电场大型主接线设计.docx

摘要风能作为一种清洁能源，现在已越来越受到各个国家重视。虽然风电场主接线设计与常规的设计原理几乎一样，但是由于其本身的装机容量小等原因，又与常规的设计有一定的区别。此次风电场主接线设计主要包括以下几方面：方案的设计及确定、风电场设备的选取、短路电流计算和开关器件的选取及校验。风力发电机出口电压一般为690v，通过箱式变压器升高到35kv，并通过架空线连接到升压变电站，主变压器升高到110kv，送入电网。计算电压偏移，来校验导线的性能。计算三相短路电流，来校验开关器件是否满足要求。本次的风电场设计方案采用的双母线接线方式，适合于能够扩建的电厂。只建设一期工程的风电场不适用于本次设计。关键词：风电场，主接线设计，集电线路第一章 绪论1.1 研究背景随着煤炭等化石能源渐渐的枯竭，风能作为一种清洁的可再生能源已经越来越受到各个国家的重视。2013年3月，中国可再生能源学会风能专业委员会发布了中国总体装机情况，中国在2013年新增装机容量为16088.7MW,同比增长24.1%，累计装机容量为91412.89MW，同比增长21.4%，为世界第一。这些数据表明我国正大力发展风力发电这项产业。但由于我国的风电产业起步较晚，相应的技术不成熟，所以在我国的很多风机制造企业的风力发电机都需要从外国风机制造商引进技术。在我国缺少能够真正自主研发且性能稳定的风机制造商。2013年全球风电的累计装机容量已达到318.137GW，新装机容量每年都在快速的提升，这说明风电产业在全球都在快速发展。以丹麦的vistas、美国的ge、西班牙的gamasa等公司为其中的龙头。欧洲的风电事业起步早、技术成熟，在全球的风机市场占有很高的份额。2013年全球风电的累计装机容量已达到318.137GW，这说明风电产业在全球都在快速发展。且从2013年的全球总体装机情况来看，非洲国家将会成为下一个风力发电事业大力发展的地区。风力发电产业还有许多缺陷。因为风的波动性和随机性导致其输出特性的复杂化，频率不稳定。所以现在火电还是作为向电网输电的主要部分，风电的频率不稳对电网的冲击大，可能会导致电网的崩溃。1.2 研究的目的及意义风力发电作为一种清洁的可再生能源的发电方式,已越来越受到世界各国的欢迎和重视。由于我国风力发电事业起步较晚，相应的风力发电设计也不成熟。风电场主接线设计与常规电厂的主接线设计，在电气原理上是相同的，但是在实际主接线设计的时候又有所不同。风电场主接线的很多设计方法都是按照常规电厂主接线的方法进行设计，但由于风力发电与常规发电的区别，这些设计方法并不一定适合风力发电设计。在进行风电场主接线设计时，应根据风力发电机容量小、分布分散、出口电压低等特点来进行特殊的设计。本次通过对国内外主接线设计现状和风电设备的研究，根据此次风电场的设计情况，来进行这接线设计。希望此次的设计能够对将要进行风电场的主接线设计提供参考。1.3 研究现状风电场主接线设计主要包括以下几个方面：风力发电机组的分布；风力发电机组升压接线形式的确定；无功补偿装置的选择；集电线路的选取。风力发电机的出口电压为690v，通过箱式变压器将690kv提高到35kv，再将其通过集电线路汇集到升压变电站。升压变电站中的主变压器将电压提高到110kv与电网相连。由于风力发电机组出口电压低，如果不经过箱式变压器升压，导体截面积需要做的很大，且损耗高。风的随机性和波动性导致了风力发电机组的输出电压不稳定，需要无功补偿装置进行无功功率的补偿，维持电压恒定。风力发电机组由于其单机容量很小，一般为1.5MW或2MW。风力发电机组一般采用的是叶片旋转的平面与风的风向垂直。这样能够吸收较大的风功率。且风机的分布应避免尾流效应。尾流效应会导致风机的吸收的风功率减少。风力发电机组升压方式一般为单母线接线、双母线接线、双母线分段接线方式等。风力发电机组升压方式一般需要从可靠性、灵活性、经济性三个原则出发，能够根据所要建设的风电场规模、扩不扩建、可靠性要求高不高等因素来设计一个适合设计要求的合理的设计方案。风电场的无功补偿装置一般为静止型动态无功补偿器（svg）。其既能够发出无功功率，又能吸收无功功率，能够根据母线上电压的波动，来调整其输出或吸收无功功率。但一般由于svg需要维持其工作的电能较高，一般用fc与svg配合使用，价格合理，性能好。风电场的集电线路采用的导线一般为架空线或者电缆。架空线的造价低，容易受到雷击。电缆价格高、可靠。架空线应满足载流要求、温度要求、机械强度要求和电压偏压要求。1.4本文主要工作内容本文设计的风电场由20台西门子SWT-2.3-93型风力发电机组组成。西门子SWT-2.3-93型风力发电机组额定功率为2.3 MW，电机型式为ABB异步电机，电机输出电压为690V，工频50HZ。设计此风电场电气主接线