風(fēng)電電氣設(shè)計(jì)研究

【摘要】風(fēng)力作為大自然的可以再生的綠色資源，它的充分利用已經(jīng)越來越受各個(gè)國家的青睞，由于風(fēng)能的綠色，無污染，資源廣泛，持續(xù)性長久，并且風(fēng)力可以帶來成本較低的經(jīng)濟(jì)效益。因此電氣的風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)是我們十分重視的長期發(fā)展項(xiàng)目，只有逐步的滿足電氣設(shè)計(jì)在實(shí)際中的要求，逐步的完善各個(gè)操作環(huán)節(jié)，才能保證供電系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性。充分的利用可再生資源，更有利于社會的可持續(xù)發(fā)展的宗旨。本文主要對風(fēng)力發(fā)電的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹，并研究了實(shí)際的運(yùn)行中的基本要求。為今后的電氣設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考方案。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)力發(fā)電；電氣設(shè)計(jì)；研究

1、風(fēng)力發(fā)電電氣的設(shè)計(jì)方案

1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇

某風(fēng)力電廠的ICE參數(shù)表（表1）

年平均風(fēng)速（m/s）50年最大風(fēng)速（m/s）50年極大風(fēng)速（m/s）湍流強(qiáng)度（%）15m/s

9.02-9.2054.867.39-9.5

想要充分的利用風(fēng)力資源進(jìn)行優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的機(jī)組選擇是一項(xiàng)非常重要的前提工作。如上表所示，該表為一發(fā)電廠IEC的各個(gè)參數(shù)，這個(gè)發(fā)電廠的建筑物高度為65-70m，年最低的室外溫度為0.8℃，最高的極端溫度為38.2℃。第一，我們采取WASP對該電廠進(jìn)行建模處理，根據(jù)我們的實(shí)地考察得出表一的各種參數(shù)并判斷ICE等級，該環(huán)境的ICE等級為IC類，因此我們就將選擇常溫下的發(fā)動機(jī)組；第二，進(jìn)行不同裝機(jī)容的優(yōu)化工作，根據(jù)WINDFARNER測試得到不同需求量下的發(fā)電機(jī)組；第三，根據(jù)上述的情況，合理的選擇適合該環(huán)境下的發(fā)電機(jī)容量機(jī)組的正確選擇。

1.2 風(fēng)力發(fā)電電場的接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。通過上述的問題參數(shù)的實(shí)際考察過和分析后，我們進(jìn)行發(fā)電廠的接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案研究，從中我們還需要考慮到不同因素的影響。首先為了適應(yīng)接入電壓等級，我們一般采取110KV的主變壓器來接入相適應(yīng)的局域電網(wǎng)；其次，根據(jù)實(shí)際情況選擇具備接入條件的接入點(diǎn)，并且經(jīng)過計(jì)算，分析兩種潮流短路計(jì)算結(jié)果，比較兩種潮流下的分布合理性，以及兩種潮流下的網(wǎng)絡(luò)損耗；在合理的預(yù)算范圍內(nèi)選擇接入方案，同時(shí)酌情的考慮電機(jī)組的系統(tǒng)調(diào)壓要求；最后通過實(shí)際的試驗(yàn)確保選擇方案的合理實(shí)用性及安全性。

1.3 主要電氣設(shè)備的選擇。風(fēng)力發(fā)電的電廠負(fù)荷一般比較低，我們通常采用110KV的主變壓器，并且我們一般采用中性點(diǎn)接地裝置，由于所處的地理環(huán)境的不同，我們的控制臺必須設(shè)有一定的防潮能力、抗壓能力，這些功能的設(shè)置都可以有效的抵抗系統(tǒng)運(yùn)行過程中的短路問題，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)我們在輸電線的選擇時(shí)，必須保證控制回路的二次負(fù)荷誤差在10%以內(nèi)，為了達(dá)到這個(gè)要求我們通常采用加大輸電線的截面面積、盡量的減少輸電線的長度，或者采用弱電控制的電流互感器進(jìn)行有效的控制。以此來保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.4 繼電保護(hù)方案設(shè)計(jì)。繼電保護(hù)的主要作用就是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能正常進(jìn)行運(yùn)行的時(shí)候，及時(shí)的分辨出出現(xiàn)故障的具體電路位置，利于我們的維修人員在最短的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)用最小的成本進(jìn)行維修或者最小區(qū)域內(nèi)的切除或更換，確保減少由于電路故障造成的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)然，在實(shí)際的工作中，各個(gè)元件的類型以及重要程度都有著很大的不同，因此對于不同功能及設(shè)計(jì)要求的電路我們需要安裝不同的繼電保護(hù)與安全自動裝置。通常的保護(hù)有：瓦斯保護(hù)、電流突然斷裂的保護(hù)、零序電流的保護(hù)、以及各個(gè)元件的電流過負(fù)荷的保護(hù)等等。在不同的容量和性能的變壓器都采用不同的保障措施，一般電壓10KV以下、容量10MVA以下的變壓器我們采用電流速斷保護(hù)；電壓在10KV以上、容量在10MVA以上的我們采用縱差保護(hù)措施；在電壓220KV以上我們就采取數(shù)字式進(jìn)行保護(hù)。

2、風(fēng)電電氣設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 設(shè)備選擇與質(zhì)量保證。風(fēng)力發(fā)電的各個(gè)機(jī)組設(shè)施的價(jià)格一般都比較昂貴而且不易更換，在保證這些機(jī)組設(shè)備的安全性時(shí)就必須的首先保證設(shè)備本身的質(zhì)量合格性，其次就是安裝過程中全程的管理控制安裝質(zhì)量。在設(shè)備的采購中必須的嚴(yán)格的按著國家的規(guī)范進(jìn)行采購，經(jīng)過實(shí)際的試運(yùn)行進(jìn)行選擇，必須選擇嚴(yán)格生產(chǎn)合格的設(shè)備，比如110KV的變壓器必須有超過67%的自制冷的能力，必須選擇通過專業(yè)測試的并且檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品；在安裝的過程中要求嚴(yán)格進(jìn)行全程的質(zhì)量控制，安裝人員必須有專業(yè)的從業(yè)資格證書，試運(yùn)行階段在運(yùn)行250小時(shí)的對機(jī)器設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷機(jī)器的發(fā)生事故概率，確保今后的使用中萬無一失。

2.2 發(fā)動機(jī)組運(yùn)行過程中的可靠性保證。發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最核心的設(shè)備裝置，想保證發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率就必須的保證該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。由于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，因此首先必須保證發(fā)電機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)，子系統(tǒng)以及各個(gè)零部件的穩(wěn)定。一般我們采取SCADA數(shù)據(jù)來判斷分析各個(gè)數(shù)據(jù)的，一旦發(fā)生事故問題，及時(shí)的判斷故障來源，及時(shí)的進(jìn)行維修工作。

2.3 繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。為了保證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的高效運(yùn)行，繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就必須的達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，遵循可靠性、選擇性、速動性、靈敏性這四個(gè)基本的原則。根據(jù)不同的子系統(tǒng)的不同運(yùn)行功能以及運(yùn)行條件，選擇合理的繼電保護(hù)系統(tǒng)，在對故障做出處理時(shí)一定要達(dá)到及時(shí)性，在技術(shù)和管理上采取有效的措施，例如：可以設(shè)置絕緣保護(hù)材料在安裝母線橋上，防止輸電線接口處出現(xiàn)短路漏電現(xiàn)象；對于較高的等級變壓器上，應(yīng)該立即的對該變壓器設(shè)置色譜分析。當(dāng)色譜出現(xiàn)異常的現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)的停止當(dāng)前的工作，發(fā)現(xiàn)問題故障，待處理后繼續(xù)正常運(yùn)行。

3、總結(jié)

為了保障風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，減少出現(xiàn)故障，首先就要保證發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量合格性，在安裝的過程中必須做到全程的管理控制，運(yùn)行階段必須做到定時(shí)的進(jìn)行檢查維修和保養(yǎng)故障，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)也是特別重要的，必須的遵守各個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的基本要求，并不斷地完善各個(gè)系統(tǒng)的工作流程，才能有效的保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證安全高效的穩(wěn)定運(yùn)行。這樣才能一定程度上提高風(fēng)力發(fā)電的價(jià)值意義。

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