摘要：随着近年来风电的迅速发展，因此风电场也备受关注。风电能否具有一定的作用与风电场有关，而风电场的建设又离不开设计。设计包括很多的内容，风电场的规模、使用量以及电气等等。本文重点主要是讲述了在电气设计上的特点以及标准。
关键词：风电场；电气设计；标准化
1风电场设计应遵循的基本原则
首先，风电场电气设计应遵循国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序，使设计符合安全可靠、技术先进、经济合理的要求，便于施工和检修维护。其次，风电场电气设计应结合工程的中长期发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，并考虑后期发展扩建的可能。风电场电气设计必须坚持节约用地的原则。再次，风电场电气设计应本着对场区环境保护的原则，减少对地面植被的破坏，还应本着“节能降耗”的原则，采用先进技术、先进工艺，减少损耗。
2风电场电气主接线的设计要点
风电场电气主接线应根据升压站的规划容量、送电线路电压等级、升压站功能、主变连接元件总数、设备特点、系统稳定等要求进行。根据风电机组设备的特点，风电场升压站宜按用户站考虑，力求接线简单。应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于过渡或扩建等要求，应进行多个方案的经济技术比较与分析论证，最终确定升压站电气主接线。
2.1风电场高压侧主接线
风电场升压站高压侧配电装置的基本接线方案主要有变压器—线路单元接线和单母线两种形式。汇集单个风电场电能的升压站宜采用变压器—线路单元接线和单母线两种形式。汇集多个风电场电能集中送出的升压站或兼有风电汇集及风电升压功能的升压站宜采用单母线形式或单母线分段接线。
2.2风电场低压侧主接线
风电场升压站低压侧（35kV或10kV）接线一般是单母线分段，分段数宜与主变压器台数一致，各段母线间可设置分段断路器，这主要是考虑主变压器检修时便于其母线段风机电能的送出，另外在小风月也可用来使空载主变退出运行，以节约一台主变的空载损耗。
2.3风电场场用电主接线
风电场升压站场用电系统应由两路独立的电源组成，一路引自主变压器低压侧，另一路从站外电源引接，如原风场的施工电源永久化或从地方升压站获得电源，也可设置柴油发电机组。场用电系统应采用三相四线制，系统的中性点直接接地，系统额定电压380/220V。一般情况下，220kV升压站场用电系统采取单母线分段接线，110kV升压站场用电系统采取单母线接线。
3风力机组设计
3.1风力机组的起停和并网
风机启动的时候，要有一定特定的条件，就使风速，其最小速度要达到3m/s，如果发电机的速度在27r/min定在绕组可以通过软起极其进入电网。在进入电网的时候，因为使用了旁路基础器，其启动器的功能会发生损耗。并入电网之后，发电机中的电流，要有一定的限制，不能比自身的电流的1.2倍还要低，而且并入电网的时间比较短通常不超过一分钟，风电场风机输出的数量与风速成正比，风速快，数量的量就大。风速慢，数量的量就小。如果风速能够在14-15m/s，输出的数量就不增加。
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3.2风力机组的特点
风机组的组成具有非常强的复杂性，组件当中主要有转子、叶片等，叶片的空气动力设计是风力漩涡轮机技术在当今生产中应用的具体表现，此外，因为叶片的末端要和地球相比，其旋转了一定的角度，因此，叶片对空气有着非常明显的制动功能，其末端所使用的轴材料一般是碳纤维，因此有避雷防闪的作用。此外支撑负荷部分所使用的材料主要是不锈钢，叶片制动的时候，其相互之间是独立的，不会受到不利的影响，即使叶片的末端出现了运行异常，机组也可以正常的运行。此外齿轮箱的高速轴上还设置了制动装置，这样就可以有效的对故障加以制约，如果出现了紧急事故，可以立即停机，保证机组的正常运行。
4火灾检测及报警系统
在升压变电站设置一套火灾自动报警控制系统。控制系统采用总线制，报警与联动控制共线。在主控制室设置火灾报警控制器，综合办公服务楼设置火灾报警区域控制器，主控制室火灾报警控制器上设有启动消防泵的后备手操，并在综合办公服务楼设置可直接启动消防泵的消火栓按钮；在主控制室、继电保护室、蓄电池室、35kV配电装置室、所用电室、主变压器等处装设火灾报警探测装置；当火情发生时，火灾报警探测装置可自动向火灾报警区域控制器发出信号，火灾报警区域控制器探测到火情后，可根据预先设定好的逻辑，通过联动控制总线启动相关的联动设备。火灾报警区域控制器可显示发生火灾的区域、时间以及消防系统设备状态。在主要通道和重要场所设置声光报警设备，火情发生时，火灾报警区域控制器应能启动声光报警设备及时提醒及疏散人群。火灾自动报警控制系统具有自检功能，正常运行时，区域控制器可以对整个系统进行自诊断，当网络或探测器出现故障时，可以报警。
5防雷接地与过电压保护
5.1 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。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。
5.2 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。。
5.3 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0.88。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。
总结：风电场的设计将会对日后风电场的稳定运行产生较为深刻的影响，本文对风电场设计应遵循的基本原则及设计要点进行了综述，总结出一些可在风电场设计过程中用到的结论，可在今后的设计中作为参考。
参考文献：
[1]国家电网公司组编.风电场电气系统典型设计[M].北京：中国电力出版社，2011．
[2]张扬.风电场电气设计要点综述[J].华北电力技术，2014（13）
[3]孟海燕.风电场电气设计要点综述.华北电力技术，2014（3）.
论文作者:田宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/4
标签：风电场论文; 过电压论文; 接线论文; 母线论文; 火灾论文; 风机论文; 叶片论文; 《电力设备》2018年第1期论文;