摘要：伴随当前经济发展的速度进一步加快，产业结构逐步优化和升级，各行各业在电能方面的需求也逐步增多，传统的煤炭发电已经无法达到社会和经济发展的需求。风电发电是一种清洁能源，在我国的中西部地区发展速度非常迅猛，逐步成为清洁能源的主力军。本文对风电用电系统优化改造进行探讨和分析，以供参考。
关键词：风电场；现状；用电系统；优化改造
1 风力发电现状
具体分析世界风电发展的现状，可以发现美国的风电装置数量逐步增加，2003年美国的风电新装机容量已经达到了1687兆瓦。在以后的几年内，风力发电装置的数量逐步增加，另外风电占国家用电电力发电比例也非常高，美国风电发电技术也出现了一定的问题，而丹麦是对风力发电应用最早的国家之一，他们是风电使用比例最高的一个国家，风电产业是他们的经济支柱产业，丹麦有一半的电力都是通过风力发电获取的。德国也是世界上使用风力发电规模比较大的一个国家，风力发电机的制造水平和制造能力非常强，在国内安装的设备都是由他们本国进行制造的，依照美国风能协会的统计发现，风力发电最为发达的国家是西班牙、德国、美国。
中国在风能利用方面也非常早，可以进行风能资源的开发，我国的风力发电主要是政府重视风力发电工程。当前装机容量正在逐步增加，依照统计，我国南方某省的累计风电组就有1850台，当前国家对外发展兆瓦级风电。计划在2015年左右，让风力发电总量超过7GW。
2 风电场用电系统优化改造实践
2.1 工程概况
某省市风电场共有4个风电场，并且建立了1座220kV升压变电站，位置在桂林市的兴安县，与兴安县中心的距离约为17km，与桂林市中心的距离约为80km。风场前4期就有116台风机投入使用，装机容量达到了大约19.9MW。风机发出的电力为690V交流电，通过整流，变成直流，接着通过逆变使其变为交流，再利用箱式变压器对其进行升压，使其成为35kV，在将电力输送到升压站35kV母线当中，在通过升压站220kV变压器转入到电网当中。升压站需要进行4台变压器的配置、站内的35kV共进行4段划分进行运行，220kV系统通过GIS产品，对两个部分的220kV母线进行联络运行，利用220kV渡坵线连接侧供电局变电站。
2.2 400V厂用电系统优化改造
如下图1所示为风电场原400V厂用电系统：
图1 风电场原400V厂用电系统图
2.2.1 400V厂用电运行方式分析
（1）正常运行方式
该风电场厂用电400V母线通过可联络接线、分线的手段进行连接，其组成主要是3#接地变兼厂用变、1#厂用变、2#厂用变和3#厂用变。具体的运行如下：自35kVIM母线1#厂用变柜中接入的是1#厂用变，自10kV外来电源中接入的4#厂用变，这主要是作为站用电的备用电源而设置。自35kVIM母线1#厂用变柜中接入的是2#厂用变，自35kVIIIM母线3#厂用变柜中接入的是3#接地变兼厂用变。在风电场运行无异常的条件下，400V母线的运行方式为分段形式分，1#厂用变低压侧1QF进行合闸操作，备用电源开关4QF所呈现的状态为合闸状态，而带400VI段被1#厂用变带动运作。2#厂用变低压侧2QF进行合闸操作，备用电源开关3QF的状态处于合闸的状态，400VI段则在2#厂用变的带动下运作；4#厂用变的状态则是热空载状态，是站用电自己使用的备用电源。
（2）特殊运行方式
为了避免备用电源和主要电源出现同时向母线送电，造成开关出现跳闸，甚至造成设备出现损坏的情况。在400VI段、400VII段母线进线的主用电源和备用电源间进行带机械闭锁双切装置的安装，以确保只有一路电源投入使用，整个双切装置是有两种工作模式，分为“自投不自复”、“自投自复”，工作过程中一般在“自投自复”模式下运行，也就是如果发现主要电源失压之后，自动将送电线路移至备用电源工作，如果发现主用电源能够正常使用后，自动向主用电源工作400VIII段进行切换，进线的位置进行了带机械闭锁的双切装置安装，这套双切装置没有自动切换的能力，需要进行人为的切换操作，如果3#厂用变由于故障等原因无法运行之后，第一步需要将400VIII线进线双切装置向6QF侧转换，再将联络开关7QF合上，通过2#厂用变带400VII段以及III段来进行联络运行。
在站内需要进行4冲程、6缸、100kW•h柴油发电机的设置，在正常的条件下出口开关8QF处于断开的位置，如果全厂出现失电的情况（含10kV外来电源出现失电），需要把1QF、2QF、3QF、4QF开关断开，再将柴油发电机启动，等到电压恢复正常之后，再将柴油发电机的出口8QF开关合上，对400VI段、II段双切装置进行检查，判断其有没有切换到备用电源侧，如没有进行切换，需要通过手动切换的方法切换到备用电源侧。
2.3 用电系统存在的不足
分析图1能够发现，如果400VI段出现停电检修的情况，或者是400VI段出现进线双切装置检修的时候，为了确保整个电力系统的安全，一定要将所有来电侧切断，并需要将明显断开点切断，因此一定要将1QF、4QF、3QF、8QF断开。这个时候就会让10kV外来电源及柴油发电机都停止运行，这个时候厂用电系统就会变成2#厂用变带400VII段进行运行、4#厂用变带400VIII段进行运行，并造成外来电源及柴油发电机电源无法送入的情况，让厂用电的安全性大大降低。400VII段在检修或者400VII段进线双切装置进行检修的过程中，同样由于外来电源与柴油发电机电源无法送入，对厂用电系统的运行安全产生了非常不利的影响。
2.4 400V厂用电系统优化改造
对于原400V厂用电系统的不足的情况，需要根据具体的不足情况来对该用电系统进行相应的改造：根据上述的问题，首先需要对柴油发电机的出口线路进行一定的改造，同时需要增加一个小车9QF开关安装于403B低压侧，然后需要对柴油发电机进行出线改造，该出线主要改造到靠近403B处。在系统正常运行的前提下，8QF开关的状态是断开状态，9QF开关的状态则是合闸状态，不会对用电系统的运行造成相关的影响（如图2所示为风电场400V厂用电系统改造图）。
图2 风电场400V厂用电系统改造图
2.5 优化改造效益
首先，为了让风电场运行的社会效益，提高厂用电在让风场自发电的程度最大化，避免出现化石能源的消耗，让环境保护的目的得以实现。其次，从风电厂厂用电供电回路可靠性方面来看，改造后的电回路得到了极大的增强，因此对于两路相对独立线路电源的选择更加方便灵活，从而可以极大程度地降低农用电使用概率和停电概率。第三，需要让风电场运营效率提高，对用电电源切换方式进行灵活转变。第四，本次改造不会影响工程附近的环境。
结束语
综上所述，本文根据改造某风电400伏厂用电系统，对柴油发电机的出线情况进行改造，可以让400伏用电系统更为灵活，让用电系统的运行可靠性和安全性提高。
参考文献:
[1]GB/T19963—2011风电场接人电力系统技术规定[S]．
[2]辛永恒.风电场场用电系统优化改造的探讨[J].水利水电工程设计,2017,36(1):41-42.
[3]于润权.风力发电场集电线路优化改造研究及应用[J].科技资讯,2015,13(25):19-20.
[4]陈丙文.风电场监控系统的优化探讨[J].电工技术,2015(11):193.
[5]吴亚杨，付雪辉.坵坪风电场400V厂用电系统优化改造[J].广西水利水电,2017(4):53-54.
论文作者:李宪智
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/14
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