风电场升压站电气系统设计Word下载.doc
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3.2箱式变压器的选择 8
3.2.135kv箱变选择原则 8
3.2.2最终箱变确定参数 8
3.3风电机组与箱变接线设计 8
3.4电缆选择 9
3.4.1690V电力电缆 9
3.4.235KV电力电缆 9
3.5风电场集电环节设计及电缆选择 9
3.5.1设计总则 9
3.5.2集电线路架空线路 10
3.5.3集电线路电缆选择 10
4.变压器的选择 11
4.1主变压器的选择原则 11
4.2主变台数确定 11
4.3主变压器容量确定 11
4.4变压器类型的确定 11
4.4.1相数的选择 11
4.4.2绕组形式 11
4.4.3变压器中性点接地方式 12
4.5主变选择结果 12
5.站用电设计 13
5.1站用电系统 13
5.2站用变压器的选择 13
5.2.1站用电负荷统计表 13
6．短路电流计算 15
6.1短路电流的意义 15
6.2短路电流计算的目的 15
6.3短路电流计算条件 15
6.3.1基本假定 15
6.3.2一般规定 15
6.3.3短路电流的计算基础 16
6.3.4变压器规范 16
6.3.5发电机出口箱变：
16
6.4短路电流计算：
6.4.1三相对称短路：
17
6.4.2不对称短路电流 19
6.4.3电容对短路电流影响 19
6.4.4导线、主设备选择取电流 20
7.电气设备的配置与选择 22
7.1导体和电气设备选择的一般条件 22
7.1.1一般原则 22
7.1.2技术条件 22
7.1.3长期工作条件 22
7.2短路稳定条件 23
7.2.1校验的一般原则 23
7.2.2绝缘水平 23
7.2.3环境条件 24
7.3设备的选择 24
7.3.1110kV设备 24
7.3.235kV开关柜设备 25
7.3.3站用接地变压器、消弧线圈 26
7.3.4无功补偿装置选择 26
7.3.5导体选择 26
7.3.6110kV电气设备的绝缘配合 27
7.3.735kV电气设备及主变压器中性点绝缘配合 28
8.防雷接地方案 30
8.1建筑物的防雷措施 30
8.1.1防直击雷的措施 30
8.1.2防雷电感应措施 31
8.2避雷器 31
8.3接地装置选择的原则 31
9.继电保护方案设计 33
9.1系统继电保护技术原则 33
9.1.1线路保护原则 33
9.2母线保护原则 34
9.3主变压器保护原则 34
9.4线路保护方案 35
9.4.135kV线路保护 35
9.4.235kV母线保护 35
9.5主变压器保护 35
9.5.1基本技术条件 35
9.5.2主变压器保护方案 36
9.6保护配置总方案 36
10.直流及UPS系统 38
10.1直流系统概述 38
10.2高频开关电源 38
10.3UPS系统概述 39
10.3.1UPS电源运行方式 39
10.3.2UPS电源设计图 39
11.电气总平面布置及各级配电装置 41
11.1电气总平面布置 41
11.2各级电压配电装置 41
12.风电场一次设备总图 42
致谢 43
参考文献 44
47
1.原始资料及其分析
1.1原始资料
1.1.1电力系统接线简图
110kV系统
X1=0.0839，X0=0.0896
（Sj=100MWA）
箱变1.5MVA
35±
2x2.5%/0.69kV
风力发电机1.5MW
共三回
1.1.2建设预期
新疆布尔津县风力升压站预计建设两期共9.9MW风力发电场，本次建立一期4.95MW风力发电场同时做好二期预留，通过220龙湾变并入电网。
1.1.3环境条件
序号
名称
单位
环境条件
1
周围空气温度
最高气温
℃
+40.7
最低气温
-40
最大日温差
K
25
2
海拔
m
＜2500
3
太阳辐射强度
W/cm2
0.1
4
污秽等级
Ⅲ
5
覆冰厚度
mm
10
6
风速/风压
m/s/Pa
35/700
7
湿度
日相对湿度平均值
%
≤95
月相对湿度平均值
≤90
8
耐受地震能力（水平加速度）
m/s2
0.2g
1.2原始资料分析
布尔津县风力升压站110kV出线一回，接入布尔津县220kV变电站110kV线路，线路采用架空线长约5km，远期维持不变；
35kV本期出线3回，线路采用架空线和直埋相结合，架空线长约0.9km直埋长约22.03km，远期维持不变。
2.电气主接线
电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电气系统的主要部分。
电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。
由于本设计的变电站有三个电压等级，所以在设计的过程中首先分开单独考虑各自的母线情况，考虑各自的出线方向。
论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施，拟出几个把三个电压等级和变压器连接的方案，对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。
2.1对电气主接线的基本要求
对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面
2.1.1可靠性
安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。
电气主接线的可靠性不是绝对的。
所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经验等诸多因素。
2.1.2灵活性
电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。
灵活性包括以下几个方面：
（1）操作的灵活性
（2）调度的灵活性
（3）扩建的灵活性
2.1.3经济性
在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。
通常设计应满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。
经济性主要通过以下几个方面考虑：
（1）节省一次投资。
如尽量多采用轻型开关设备等。
（2）占地面积少。
由于本变电站占用农田所以要尽量减少用地。
（3）电能损耗小。
电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择工作。
（4）主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。
2.2电气主接线的基本原则
电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
2.3变电站的主接线形式
2.3.1110kV侧主接线
对于110kV侧来说，因仅有一个出线，所以110kV采用线路-变压器组接线。
110kV母线运行方式：
采用单母线运行方式。
110kV中性点接地方式：
中性直接接地方式。
2.3.235kV侧主接线
对于35kV侧来说，因仅有三个出线及几个馈线，所以35kV采用单母线接线。
35kV母线运行方式：
35kV接地方式:
经接地变接地电阻方式接地。
2.4方案确立
本工程只建设一期项目同时为二期做好预留，建设规模如下：
计划建设单机容量1500kW风力发电机组33台，每台风力发电机组均采用一发一变组单元接线方式；
发电机出口电压690V经箱变压器升压后接至35kV集电线路，由第一条、第二条、第三条35kV集电线路并联接入风电场升压站35kV母线。
35kV侧：
终期5回电缆出线，2回SVG馈线，2回接地变馈线，1回场用变馈线，35kV单母线分段接线；
本期3回电缆出线，1回SVG馈线，1回场用变馈线，1回接地变馈线，采用单母线接线，风电场升压站2台容量50MVA主变压器。
本期建设1台容量50MVA主变压器。
升压站终期高压侧110kV为单母线接线；
终期1回进出线，单母线接线；
本期出线1回，采用单母线接线。
经主变升压后由GIS室110kV出线接至110kV龙湾变，并入电网系统。
2.5电气主接线图
3.风电机组与箱变接线设计及选择
3.1风机选择
根据当地条件，选择已在当地实验成熟机型，方便后期维护，风机参数如下。
生产厂家
广东明阳风电产业集团有限公司
总容量
49.5MW
轮毂高度
65米
单机容量
1500kW
额定功率
kw
1500
叶轮直径
82.7
切入风速
m/s
切出风速（10分钟平均值）
额定风速
10.5
抗最大风速（3s均值）
70
设计寿命
年
20
叶轮及叶片
叶片长度
40.25
叶片材料
玻璃纤维增强树脂
叶轮转速
rpm
17.4
扫风面积
m2
5320
齿轮箱
传动方式
两级行星齿轮，一级平行轴
齿轮传动比率
103.4483
发电机
类型
双馈异步发电机
kw
额定电压
v
690
额定电流
A
1169
额定转速
1720
额定频率
Hz
50
绝缘等级
F
防护等级
IP54
制动系统
主制动系统
变桨独立制动
第二制动系统
单盘式，失效安全，主动型（在电网断开期间可让传动系统停车）
变桨系统
类型
电动式
变桨轴承形式
4点接触双滚珠轴承，内齿
控制系统
控制柜
明阳/Beckhoff
变频器
IGBT双向逆变
额定输出功率因数
±
0.95（可调节）
防雷保护
描述
MY1.5
防雷设计标准
按照
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