風(fēng)力發(fā)電電氣線路能源是世界發(fā)展的動(dòng)力,2010年BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒的題目為《衰退與復(fù)蘇》，根據(jù)該統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)顯示從2009年6月開始世界能源消費(fèi)的總量又開始了新的攀升，能源消費(fèi)量同比年增長已經(jīng)達(dá)到了3%。巨大的消費(fèi)基數(shù)伴隨著不斷加快的增長趨勢(shì)，能源的“開源”已經(jīng)是一個(gè)世界性的問題。不僅如此，能源結(jié)構(gòu)也亟需調(diào)整。即將枯竭的傳統(tǒng)化石能源由于其不可再生性以及對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害性已經(jīng)不能滿足人們的能源消費(fèi)需求了。因此，發(fā)展一種干凈的、可再生的新型能源成為迫在眉睫的要?jiǎng)?wù)。風(fēng)能是一種便于利用的可再生能源，每年可以利用的風(fēng)能估計(jì)有*****TW.h（53萬億度）之多，可以說它取之不盡用之不竭，而且干凈環(huán)保、對(duì)環(huán)境的危害很小，因此是一種很有前景的新型能源。目前，風(fēng)能的利用技術(shù)已經(jīng)基本成熟，在可再生能源技術(shù)領(lǐng)域僅次于水電技術(shù)。我國的風(fēng)能儲(chǔ)量豐富分布廣泛，因此發(fā)展風(fēng)能成為我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、增加能源產(chǎn)量的較好選擇。另外，風(fēng)能在解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電方面也有不可替代的作用。本文首先對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和工程概況分析，選定集電線路主接線，再由電能通過集電線路進(jìn)入升壓站參數(shù)，進(jìn)行電氣設(shè)備選型。1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組概述風(fēng)力機(jī)依風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)及其在氣流中的位置大體上可分為水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)兩類。水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪圍繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn),工作時(shí),風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直,如圖1.1所示。風(fēng)輪上的葉片是徑向安置的,與旋轉(zhuǎn)軸相垂直,并與風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面成一角度申（安裝角）。風(fēng)輪葉片數(shù)目的多少，視風(fēng)力機(jī)的用途而定。用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)力機(jī)一般葉片數(shù)取1?4（大多為2片或3片）,而用于風(fēng)力提水的風(fēng)力機(jī)一般取葉片數(shù)12?24。葉片數(shù)多的風(fēng)力機(jī)通常稱為低速風(fēng)力機(jī),它在低速運(yùn)行時(shí),有較高的風(fēng)能利用系數(shù)和較大的轉(zhuǎn)矩。它的起動(dòng)力矩大,起動(dòng)風(fēng)速低,因而適用于提水。葉片數(shù)少的風(fēng)力機(jī)通常稱為高速風(fēng)力機(jī),它在高速運(yùn)行時(shí)有較高的風(fēng)能利用系數(shù),但起動(dòng)風(fēng)速較高。由于其葉片數(shù)很少,在輸出同樣功率的條件下比低速風(fēng)輪要輕得多,因此適用于發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)顧名思義是由風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，并由系統(tǒng)控制控制。風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)主要包括風(fēng)輪、機(jī)艙、偏航系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)主要包括發(fā)電機(jī)、歷次調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速傳感器等。圖1.1風(fēng)輪的氣流圖1.1風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)風(fēng)力機(jī)從外部結(jié)構(gòu)分為風(fēng)輪、機(jī)艙、塔筒、基礎(chǔ)。風(fēng)輪風(fēng)力機(jī)區(qū)別于其他機(jī)械的最主要特征就是風(fēng)輪。風(fēng)輪一般由2?3個(gè)葉片和輪轂所組成，其功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。小型風(fēng)力機(jī)的常用優(yōu)質(zhì)木材加工制成,表面涂上保護(hù)漆,其根部與輪轂相接處使用良好的金屬接頭并用螺栓擰緊。大、中型風(fēng)力機(jī)葉片表皮是采用復(fù)合材料玻璃纖維，中間兩根大梁是負(fù)荷材料，中間夾層是輕質(zhì)泡沫材料。上下層分別成型，然后與大梁粘接。風(fēng)力機(jī)的葉片都要在輪轂上。輪轂是風(fēng)輪的樞紐,也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力,都通過輪轂傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng),再傳到風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。同時(shí)輪轂也是控制葉片槳距（使葉片作俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)）的所在，通過改變?nèi)~片仰角可實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)稱為變槳系統(tǒng)。在大型風(fēng)力機(jī)中,常采用帶控制系統(tǒng)的電機(jī)或液壓機(jī)構(gòu)來控制葉片的槳距。如圖1.2所示。圖1.2變漿系統(tǒng)1.1.2機(jī)艙由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不同，機(jī)艙可分為同步型機(jī)艙和異步型機(jī)艙。（1）異步型機(jī)艙機(jī)艙大致由齒輪箱、發(fā)電機(jī)、機(jī)座、調(diào)速器或限速器、調(diào)向器、停車制動(dòng)幾個(gè)部分組成。機(jī)艙結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。圖1.3機(jī)艙結(jié)構(gòu)圖低速軸、高速軸、齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)和制動(dòng)器組成了風(fēng)力機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。其作用為，將低轉(zhuǎn)速的動(dòng)能轉(zhuǎn)化并且控制為高轉(zhuǎn)速的動(dòng)能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)主要有雙速異步發(fā)電機(jī)、滑差可調(diào)繞線式異步發(fā)電機(jī)、雙饋異步發(fā)電機(jī)三種類型。本設(shè)計(jì)選用的WT1650/82型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用的是水冷雙饋異步發(fā)電機(jī)，主要特點(diǎn)有采用強(qiáng)迫風(fēng)冷（IC666或IC616）或水冷（IC41W）；安裝方式為IMB3、防護(hù)等級(jí)IP54、滑環(huán)防護(hù)等級(jí)IP23;轉(zhuǎn)子采用類似牽引電機(jī)的成熟的變頻絕緣結(jié)構(gòu)，具有抗高頻諧波沖擊能力：采用絕緣軸承系統(tǒng)及接地電刷，消除軸電流對(duì)軸承壽命的影響：定子繞組裝有熱電阻傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控定子繞組溫升：碳刷工作壽命長，且具有碳刷磨損自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能；所需變頻器功率小，風(fēng)機(jī)整機(jī)價(jià)格低；功率因數(shù)調(diào)節(jié)范圍寬，無需功率因數(shù)補(bǔ)償裝置；轉(zhuǎn)速范圍寬，并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊及干擾小；輸出諧波畸變小。主要參數(shù)見表1.1。表1.1YFF005型1.65MW水冷雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要參數(shù)表額定功率1670KW額定效率97％冷卻方式IC41W定子/轉(zhuǎn)子額定電壓690V/443V定子/轉(zhuǎn)子額定電流1167A/394A定額類型S1定子輸出頻率50Hz轉(zhuǎn)子開路電壓2188V額定轉(zhuǎn)速1800r/min定/轉(zhuǎn)子接線方式△/Y重量6300KG發(fā)電機(jī)防護(hù)等級(jí)IP54滑環(huán)防護(hù)等級(jí)IP23絕緣等級(jí)H運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍1000?2000r/min運(yùn)行環(huán)溫-30?40C。切入風(fēng)速3m/s切出風(fēng)速25w/s額定風(fēng)速12m/s生存風(fēng)速52.5m/s（2）同步型機(jī)艙同步型機(jī)艙與異步型機(jī)艙區(qū)別在于，前者沒有增速系統(tǒng)，比如齒輪箱、高低速軸等，發(fā)電機(jī)也不在機(jī)艙內(nèi)。機(jī)艙主要包括偏航軸承與本地輪轂操作盤，主要起到實(shí)現(xiàn)偏航系統(tǒng)、維護(hù)時(shí)鎖定輪轂和主軸承與輪轂的冷卻等作用。機(jī)艙結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。圖1.4同步型機(jī)艙機(jī)構(gòu)圖1.1.3偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)相配合，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分利用風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電效率。主機(jī)架上內(nèi)嵌有滑動(dòng)元件，使其在偏航齒圈上滑動(dòng)。偏航齒圈又與塔筒連接。根據(jù)風(fēng)向記錄的信號(hào)，由安裝在主機(jī)架上的偏航系統(tǒng)的同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使機(jī)艙在與塔筒連接的偏航齒圈上轉(zhuǎn)動(dòng)。偏航系統(tǒng)主要由：偏航軸承、偏航驅(qū)動(dòng)裝置、偏航制動(dòng)器、偏航計(jì)數(shù)器、紐纜保護(hù)裝置、偏航液壓回路組成。如圖1.4所示。圖1.5偏航系統(tǒng)實(shí)圖1.1.4塔筒塔架有張線支撐式和懸臂梁式兩種基本形式。塔架所用的材料可以是木桿、鐵管或其它圓柱結(jié)構(gòu)，也可以是鋼材做成的桁架結(jié)構(gòu)。塔筒有為風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲得較高且穩(wěn)定的風(fēng)速，即讓風(fēng)輪處于風(fēng)能最佳的位置：給風(fēng)輪及主機(jī)（機(jī)艙）提供滿足功能要求的、可靠的固定支撐；提供安裝、維修等工作的平臺(tái)等作用。1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理恒速/恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)一般來說比較簡(jiǎn)單，所采用的發(fā)電機(jī)主要有兩種：同步發(fā)電機(jī)和鼠籠式異步發(fā)電機(jī)。前者運(yùn)行于由電機(jī)極對(duì)數(shù)和頻率所決定的同步轉(zhuǎn)速，后者則以稍高于同步速度的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。其中同步型主要包括：永磁同步發(fā)電機(jī)和電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)；異步型主要包括：籠型異步發(fā)電機(jī)和繞線式異步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電中所用的同步發(fā)電機(jī)絕大部分是三相同步電機(jī)，其輸出連接到鄰近的三項(xiàng)電網(wǎng)或輸配電線。三相電機(jī)一般比相同額定功率的單相電機(jī)體積小。效率高而且便宜，所以只有在功率小和僅有單向電網(wǎng)的少數(shù)情況下，才考慮采用單相發(fā)電機(jī)。（1）三相同步發(fā)電機(jī)的原理普通三相同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理如圖1.6所示。在定子鐵心上有若槽，槽內(nèi)嵌有均勻分布的、在空間彼此相隔120°電角的三相電樞繞組。轉(zhuǎn)子上裝有磁極和勵(lì)磁繞組，當(dāng)勵(lì)磁繞組同意直流電流IT后，電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子被風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，則磁場(chǎng)與定子三相繞組之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而在定子三相繞組之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而在定子三相繞組中感應(yīng)出三個(gè)幅值相同、彼此相隔120°電角度的交流電勢(shì)。（2） 三相同步發(fā)電機(jī)交流電勢(shì)頻率三相同步發(fā)電機(jī)交流電勢(shì)的頻率決定于電機(jī)的擠兌數(shù)p和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n即f=pn60每相繞組的電勢(shì)有效值為E0=k1w0式中，3=2nf；0是勵(lì)磁電流產(chǎn)生的每極磁通；k1是一個(gè)與電機(jī)極對(duì)數(shù)和每相繞組匝數(shù)有關(guān)的常數(shù)。圖1.6三相同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖（3）同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是或負(fù)載提供無功功率，一臺(tái)額定容量為125kVA、功率因數(shù)為0.8的同步發(fā)電機(jī)可以在提供100kW額定有功功率的同時(shí)，向電網(wǎng)提供+75kW和-75kW之間的任何無功功率值。它不僅可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以單獨(dú)運(yùn)行，滿足各種不同負(fù)載的需要。同步發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是他的機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，或本比感應(yīng)發(fā)電機(jī)高。異步發(fā)電機(jī)（1）異步發(fā)電機(jī)原理異步發(fā)電機(jī)也陳偉感應(yīng)發(fā)電機(jī)，有鼠籠式和繞線式兩種。在恒速/恒頻系統(tǒng)中一般采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)，他的定子貼心和定子繞組的結(jié)構(gòu)與同步發(fā)電機(jī)相同。轉(zhuǎn)子采用鼠籠型結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子鐵心由硅鋼片疊成，呈圓筒形，槽中嵌如金屬導(dǎo)條，在鐵心兩端用鋁或銅端環(huán)將導(dǎo)條短接。轉(zhuǎn)子不需要外加勵(lì)磁，沒有滑環(huán)和電刷，因而其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固，基本上無需維護(hù)。（2）異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式異步發(fā)電機(jī)可以有兩種運(yùn)行方式，即并網(wǎng)運(yùn)行和單獨(dú)運(yùn)行。在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，異步發(fā)電機(jī)一方面向電網(wǎng)輸出有功功率，另一方面又必須從電網(wǎng)吸收落后的無功功率。在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，感應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓的建立需要有一個(gè)自勵(lì)過程。自立條件，一個(gè)是電機(jī)本身存在一定的剩磁；另一個(gè)是在發(fā)電機(jī)的定子端與負(fù)載并聯(lián)一組適當(dāng)容量的電容器，使發(fā)電機(jī)的磁化曲線與電容特性曲線交于正常的運(yùn)行點(diǎn)，產(chǎn)生所需的額定電壓。在負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一方面由于轉(zhuǎn)差值增大，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)維持頻率f不變，必須相應(yīng)提高轉(zhuǎn)子的速度。另一方面，還需要補(bǔ)償負(fù)載所需的感性電流（一般的負(fù)債大多是電感性的）以及補(bǔ)償定子和轉(zhuǎn)子產(chǎn)生漏磁通所需的感性電流。因此，由外接電容器所產(chǎn)生的電容性電流必須比空載時(shí)大大增加，也即需要相應(yīng)地增加其電容值。上述兩個(gè)要求如果不能滿足，則電壓、頻率將難以穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電壓的消失，所以必須有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，否則負(fù)載變化時(shí)，很難避免端電壓及頻率的變化。（3） 異步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較異步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較如表1.2所示。表1.2感應(yīng)發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較項(xiàng)目異步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)定子與同步發(fā)電機(jī)相同，轉(zhuǎn)子鼠籠型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁繞組和阻尼繞組，機(jī)構(gòu)復(fù)雜勵(lì)磁由電網(wǎng)取得勵(lì)磁電流，不需要?jiǎng)?lì)磁裝置及勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置需要?jiǎng)?lì)磁裝置及勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置尺寸及質(zhì)量無勵(lì)磁裝置，尺寸較小，質(zhì)量較輕有勵(lì)磁裝置，尺寸較大，質(zhì)量較重并網(wǎng)強(qiáng)制并網(wǎng)，不需要同步裝置需要同步重合閘裝置穩(wěn)定性無失步現(xiàn)象，運(yùn)行時(shí)只需適當(dāng)限制負(fù)荷負(fù)債急劇變化時(shí)有可能失步維護(hù)檢修定子的維護(hù)與同步電機(jī)相同，轉(zhuǎn)子基本上不需要維護(hù)除定子外，勵(lì)磁繞組及勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置要要維護(hù)缺點(diǎn)功率因素功率因數(shù)由輸出功率決定，不能調(diào)節(jié)。由于需要電網(wǎng)供給勵(lì)磁的無功電流，導(dǎo)致功率因數(shù)下降功率因數(shù)可以很容易地通過勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)，既可以在滯后的功率因數(shù)下運(yùn)行，也可以在超前的功率因數(shù)下運(yùn)行沖擊電流強(qiáng)制并網(wǎng)，沖擊電流大，有時(shí)需要限流措施由于有同步裝置，并網(wǎng)時(shí)沖擊電流小電壓調(diào)節(jié)及單獨(dú)運(yùn)行單獨(dú)運(yùn)行時(shí)電壓、頻率調(diào)節(jié)比較困難單獨(dú)運(yùn)行時(shí)可以很方便地調(diào)節(jié)電壓1.3變速/恒頻發(fā)電機(jī)系統(tǒng)變速/恒頻系統(tǒng)風(fēng)力機(jī)除有高的能量轉(zhuǎn)換效率外，在結(jié)構(gòu)上和實(shí)用中還有很多優(yōu)越性能，利用電力電子裝置是實(shí)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速運(yùn)行最佳化的最好方法之一。這種發(fā)電系統(tǒng)主要由兩部分組成，即發(fā)電機(jī)和電力電子變化裝置。電力電子裝置有交流/直流/交流變換器和交流/交流變化器等。下面結(jié)合發(fā)電機(jī)和電力電子變化裝置介紹兩種連續(xù)變速的發(fā)電系統(tǒng)。1.3.1同步發(fā)電機(jī)交流/直流/交流系統(tǒng)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輪轂與風(fēng)速相匹配。通過輪轂轉(zhuǎn)速和風(fēng)速的匹配，可實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到機(jī)械能的最佳轉(zhuǎn)化。但變化的輪轂轉(zhuǎn)速也會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出頻率發(fā)生變化，所以此發(fā)電機(jī)輸出的電能不能直接的并入電網(wǎng)。因此，需要使用電力變頻器或者交-直-交變頻器，首先將這個(gè)頻率變化的交流點(diǎn)轉(zhuǎn)化成中間直流電，然后再將直流電逆變成與電網(wǎng)頻率一致的交流電。這種由同步發(fā)電機(jī)和交流/直流/交流變換器組成的變速/恒頻發(fā)電系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，電力電子變化器處于系統(tǒng)的主回路，因此容量較大，價(jià)格也較貴。雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)雙饋發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)類似于繞線型感應(yīng)電機(jī)其定子繞組直接接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由一臺(tái)頻率、電壓可調(diào)的低頻電源（一般采用交-交循環(huán)變流器）供給三相低頻勵(lì)磁電流，如圖1.7給出的這種系統(tǒng)的原理框圖。圖1.7雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)原理圖當(dāng)個(gè)轉(zhuǎn)子繞組通過三相低頻電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度（n2）與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速（n1）相疊加，使其等于定子的同步轉(zhuǎn)速（n1）,即nr±n2=n1，從而在發(fā)電機(jī)定子繞組中感應(yīng)出相應(yīng)于同步轉(zhuǎn)速的工頻電壓。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)速nr隨之變化。在nr變化的同時(shí)，相應(yīng)改變轉(zhuǎn)子電流的頻率和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度，以補(bǔ)償電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，保持輸出頻率恒定不變。系統(tǒng)中所采用的變頻器是將一種頻率變化成另一種較低頻率的電力變化裝置。半導(dǎo)體開關(guān)器件采用線路換向，為了獲得較好的輸出電壓和電流波形，輸出頻率一般不超過輸入頻率的1/3.由于電力變化裝置處在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路（勵(lì)磁回路），其容量一般不超過發(fā)電機(jī)額定功率的30%。這種系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)可以超同步運(yùn)行（轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與機(jī)械旋轉(zhuǎn)方向相反，n2為負(fù)），也可以次同步速運(yùn)行（轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與機(jī)械旋轉(zhuǎn)方向相反，n2為正）。在前一種情況下，則在定子想電網(wǎng)饋送電力的同時(shí)，需要向轉(zhuǎn)子饋入部分電力。上述系統(tǒng)由于發(fā)電機(jī)與傳統(tǒng)的繞線式異步發(fā)電機(jī)類似，一般具有電刷和滑環(huán)，需要一定的維護(hù)和檢修。目前正在研制一種新型的無刷雙饋發(fā)電機(jī)，它采用雙極定子和嵌套耦合的籠型轉(zhuǎn)子。這種電機(jī)轉(zhuǎn)子類似于鼠籠式轉(zhuǎn)子，定子類型但繞組雙饋異步電機(jī)的定子，有6個(gè)出線端，其中3個(gè)直接與三相電網(wǎng)相連，其余3個(gè)則通過變頻器與電網(wǎng)相連。前3個(gè)端子輸出的電力，其頻率與電網(wǎng)頻率一樣，后三個(gè)端子輸入或輸出的電力，其頻率相當(dāng)于轉(zhuǎn)差頻率，必須通過電力變化裝置（交/交變頻器）變換成與電網(wǎng)相同的頻率和電壓后再聯(lián)入電網(wǎng)。這種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)除具有普通雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)外，還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)就是電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，由于沒有電刷和滑環(huán)，基本上不需要維護(hù)。雙饋發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由于電力電子變化裝置容量較小，很適合用于大型變速/恒頻風(fēng)電系統(tǒng)。1.4風(fēng)電機(jī)組電氣部分1.4.1控制系統(tǒng)概述風(fēng)力機(jī)的所有功能都是通過微處理器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，該控制系統(tǒng)使用多處理器機(jī)構(gòu)按時(shí)方式進(jìn)行工作。它通過光纖連接到很多控制傳感器上。這保證了在最高安全性下達(dá)到最大的信號(hào)傳輸速度，同時(shí)還能保護(hù)它不受雜散電壓或雷擊破壞。操作計(jì)算機(jī)確定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)值和葉片漿距，用于電力系統(tǒng)和輪轂上的變槳距機(jī)構(gòu)的控制。操作控制系統(tǒng)包括三個(gè)PLC，兩個(gè)位于機(jī)艙處，另一個(gè)位于塔架基礎(chǔ)處。位于機(jī)艙處中的一個(gè)PLC作為主機(jī)工作，另外兩個(gè)PLC作為從屬工作。每個(gè)PLC均有各自定義的功能范圍，并且分別控制WEC的一部分。位于機(jī)艙處作為主機(jī)操作的PLC主要控制WEC的安全鏈，電源變頻器以及冷卻系統(tǒng)。機(jī)艙處另一個(gè)作為從屬操作的PLC主要控制輪轂系統(tǒng)的UPS系統(tǒng)。塔架基礎(chǔ)處的PLC主要為用戶接口。PLC之間的通訊由Ethernet實(shí)現(xiàn)。變槳和偏航系統(tǒng)，以及電源變頻器通過兩個(gè)獨(dú)立的CAN總線連接。機(jī)艙和塔架基礎(chǔ)之間的通訊通過光纖連接實(shí)現(xiàn)，其他通訊為電鍍連接。所有的智能設(shè)備均為機(jī)上或遠(yuǎn)程可編程可置位。*****能夠監(jiān)控渦輪所有工作狀態(tài)，并檢查所有子系統(tǒng)的狀態(tài)。所有傳感器，例如，溫度，速度，壓力等均通過操作控制系統(tǒng)測(cè)量和檢驗(yàn)。某些傳感器，如風(fēng)向傳感器直接影響WEC。其他測(cè)量用來查看WEC工作狀態(tài)是否穩(wěn)定。蓄電池由于存在風(fēng)力的季節(jié)性變化，特別是風(fēng)速變化的隨機(jī)性，當(dāng)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速小于最小啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，主控制室和開關(guān)站面臨著停電的狀況，將給風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)帶了巨大的不明危險(xiǎn)，這時(shí)候蓄電池及時(shí)的續(xù)上電源，給風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)消除了未知故障使風(fēng)險(xiǎn)降低。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中最常用的是鉛酸蓄電池、其次是堿性蓄電池。猶豫鉛酸蓄電池具有運(yùn)行溫度適中、放電電流大、可以根據(jù)電解液比重的改變檢查電池的荷電狀態(tài)、儲(chǔ)存性能好及成本較低等優(yōu)點(diǎn)。目前在蓄電池生產(chǎn)和使用中仍保持著領(lǐng)先地位。1.4.4變頻器風(fēng)力機(jī)使用變速發(fā)電機(jī)+變頻器系統(tǒng)。在變槳系統(tǒng)的共同作用下，通過變速系統(tǒng)，能夠保證在電能產(chǎn)出、效率、機(jī)械壓力和電能質(zhì)量等方面達(dá)到最佳值。系統(tǒng)最大程度地避免了出現(xiàn)浪涌和峰值負(fù)荷，為發(fā)電機(jī)提供的運(yùn)行控制裝置允許在偏載時(shí)有平滑的能量輸出，而功率波動(dòng)最小。在額定定負(fù)載范圍內(nèi)，風(fēng)力機(jī)能夠在幾乎恒定的功率下運(yùn)行。風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生無功功率的能力也允許按照用戶和電網(wǎng)運(yùn)營商的要求進(jìn)行無功功率的目標(biāo)管理。變速發(fā)電機(jī)的工作原理是根據(jù)雙饋繞線式發(fā)電機(jī)加上使用IGBT技術(shù)的變頻器的理念。無論在風(fēng)輪轉(zhuǎn)速如何，系統(tǒng)能保證按照與電網(wǎng)匹配的電壓和頻率持續(xù)發(fā)電。根據(jù)風(fēng)速大小，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和功率能夠自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)定子向電網(wǎng)輸送100%的電能。此外，變頻器通過發(fā)電機(jī)的滑環(huán)向轉(zhuǎn)子提供轉(zhuǎn)差功率。在高于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)通過定子將大約83%的功率輸送給電網(wǎng)，剩余的功率（大約17%）由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通過變頻器輸送到電網(wǎng)。變頻器使用最新的IGBT技術(shù)，并由微處理器控制的電力電子器件來控制，使用脈寬調(diào)制技術(shù)。由此獲得接近無閃變的電能，可調(diào)節(jié)的無功功率管理低失真和最低諧波含量，提供一個(gè)新的高質(zhì)量的：“風(fēng)能”。2工程概況某風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)座落在海拔1200多米高山區(qū)，總裝機(jī)容量是3.63萬千瓦，設(shè)計(jì)安裝22臺(tái)1.65兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組機(jī)，年發(fā)電量將近6千萬度。2.1電力系統(tǒng)情況該市現(xiàn)擁有電源裝機(jī)容量2263.616MW，其中水電1467.116MW，火電796.5MW。擁有220KV變電所5座，110KV變電所10座。風(fēng)力發(fā)電廠所屬的縣目前無火力電源現(xiàn)有水電裝機(jī)100MW，區(qū)內(nèi)主要電源為某水電站(3x12MW)。2006年統(tǒng)調(diào)電量約為70MW,0.294TWh預(yù)計(jì)到2010年為92MW,0.394TWh;2015年為147MW,0.689TWh;2020年為214MW,1.039TWh。目前擁有220kV變電所1座,110kV公用變電站3座。預(yù)計(jì)到2010年110kV電網(wǎng)將新建110kV變2座擴(kuò)建110kV變1座。因此，從該縣電網(wǎng)的整體供電趨勢(shì)來看，近期縣電網(wǎng)供電形勢(shì)還將非常嚴(yán)峻。改變這一局面的有效辦法就是在增加變電容量的同時(shí)開發(fā)新的電力資源。該風(fēng)電場(chǎng)投產(chǎn)后，對(duì)改善和緩解供電壓力起到積極作用。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)規(guī)劃裝機(jī)22臺(tái)，總?cè)萘繛?.63萬千瓦。本工程以110KV電壓接入系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)所發(fā)電能通過一回110kv架空輸電線路接入山下110kv變電所。環(huán)境概況某風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)座落在海拔1200多米高山區(qū)。當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟葹?0度，年最低溫度為-15度，年平均最高溫度20度，年均降雨量1699mm，年有霜天數(shù)28天，年雷暴日為40天。根據(jù)2005年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電場(chǎng)面所在區(qū)域10m髙處風(fēng)速大于5.84m/s，擬裝輪轂髙度70m處風(fēng)速大于6.56m/s，風(fēng)功率密度接近300W/m2。風(fēng)電場(chǎng)主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)功率密度最大方向均為SSW，場(chǎng)區(qū)實(shí)測(cè)空氣密度為1.022kg/m3。3電氣主接線現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個(gè)巨大的、嚴(yán)密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務(wù)。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本身，同時(shí)也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線必須滿足以下基本要求。運(yùn)行的可靠斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。具有一定的靈活性主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修時(shí)，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全。操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡(jiǎn)單，便于運(yùn)行人員掌握。復(fù)雜的接線不僅不便于操作，還往往會(huì)造成運(yùn)行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡(jiǎn)單，可能又不能滿足運(yùn)行方式的需要，而且也會(huì)給運(yùn)行造成不便或造成不必要的停電。經(jīng)濟(jì)上合理主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上還應(yīng)使投資和年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時(shí)還要考慮到具有擴(kuò)建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負(fù)荷的性質(zhì)、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)等。3.1風(fēng)電場(chǎng)升髙電壓選擇風(fēng)電場(chǎng)單機(jī)容量采用1650MW，出口電壓690V,每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)箱式變電站。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模及接入系統(tǒng)電壓等級(jí)，風(fēng)電場(chǎng)輸變電系統(tǒng)采用二級(jí)升壓方式。箱變電壓有兩個(gè)電壓等級(jí)可供選擇。箱變髙壓側(cè)為10kv:風(fēng)電機(jī)出口電壓690經(jīng)箱式變電站升壓至10kv后接入風(fēng)電場(chǎng)升壓站，經(jīng)升壓站主變壓器二次升壓至110kv接入系統(tǒng)；箱變髙壓側(cè)為35kv:風(fēng)電機(jī)出口電壓690經(jīng)箱式變電站升壓至35kv后接入風(fēng)電場(chǎng)升壓站，經(jīng)升壓站主變壓器二次升壓至110kv接入系統(tǒng).下面對(duì)兩種箱式升壓站進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較如表3.1所示。表3.1電能損耗(折算為經(jīng)濟(jì))比較表箱變升髙電壓10kv35kv備注序號(hào)名稱規(guī)格(萬元)/年(萬元)/年110kv箱變損耗YBF-10/0.69-180046.722臺(tái)235kv箱變損耗YBF-40.5/0.69-180050.4822臺(tái)3110/10kv主變損耗SFZ9-*****/110/1025.21臺(tái)4110/35kv主變損耗SFZ9-*****/110/3533.3510kv線路損耗10kvLGJ-12061.0635kv線路損耗35kvLGJ-12028.4合計(jì)132.9112.18差價(jià)0-20.72說明：1.變壓器負(fù)載損耗GB/T6451,線路參數(shù)查手冊(cè)；2.10kv線路電流取3臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流；3.35kv線路電流取8臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電流；4?最大運(yùn)行時(shí)間取2200h,損耗時(shí)間取1000h；5?電價(jià)取0.5元/kwh。比較結(jié)論：箱變髙壓選擇10kv，設(shè)備投資小，年運(yùn)行費(fèi)用大；箱變髙壓選擇35kv，設(shè)備投資大，年運(yùn)行費(fèi)用?。唤?jīng)綜合比較，本工程箱式變電站髙壓采用35kv電壓等級(jí)。3.2風(fēng)機(jī)——箱變組合風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量1650kw，出口電壓為690v，箱變升髙電壓為35kv。一機(jī)一變組合具有投資低、電能損耗少、接線簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn)當(dāng)一臺(tái)箱變或一臺(tái)風(fēng)機(jī)故障時(shí)不影響其他風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)單機(jī)容量小，數(shù)量多的特點(diǎn)，為減少集電線路回路數(shù)來降低投資，本工程箱變髙壓側(cè)采用聯(lián)合單元接線，按風(fēng)機(jī)的布置及線路走向劃分，風(fēng)電場(chǎng)共設(shè)兩組聯(lián)合單元，每11臺(tái)一組。3.2.135kv箱變選擇(1)臺(tái)數(shù)的確定：根據(jù)一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電搭配一臺(tái)箱式變電站的方案，供需22臺(tái)箱式變電站。容量的確定：?jiǎn)卧泳€中的箱式變電站容量SN應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的負(fù)荷后，預(yù)留10％的裕度選擇，為SN=1.1PNG(1-KP)/COSqaPNG—風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量SN—通過箱式變電站的容量KP—風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用電(KP=10%)COSg—發(fā)電機(jī)的額定功率(COSg=0.85)發(fā)電機(jī)的額定容量為1650kW,扣除機(jī)組用電后經(jīng)過變壓器的容量為：SN=1.1PNG(1-KP)/COSqa=1.65x0.9/0.85=1.747MVA由上計(jì)算結(jié)果選取容量為1800KVA的箱式變電站。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選擇緊湊型風(fēng)力發(fā)電箱式變電站——YBF-40.5/0.69空氣自冷箱式變電站。該產(chǎn)品降低了歐式箱變的造價(jià)，解決了美式箱變保護(hù)不全，歐式箱變通風(fēng)散熱不良的缺點(diǎn)。升壓變電站主接線設(shè)計(jì)3.3.1升壓變電站主接線設(shè)計(jì)的原則及基本要求（1）可靠性：供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要任務(wù)，主接線應(yīng)首先滿足這個(gè)要求；斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；斷路器或母線發(fā)生故障以及母線計(jì)劃檢修時(shí)，應(yīng)盡量減少進(jìn)出線停運(yùn)的回路數(shù)和停勻的時(shí)間，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或部分二級(jí)負(fù)荷的供電；盡量避免發(fā)電廠、升壓站全部停運(yùn)的可能性。（2） 靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度運(yùn)行、檢修和擴(kuò)建時(shí)的靈活性。（3） 經(jīng)濟(jì)型：主接線在滿足可靠性、靈活性等要求的前提下應(yīng)做到經(jīng)濟(jì)合理。投資??；占地面積?。浑娔軗p失小。升壓變電站主接線方案的確定通過綜合分析，確定35kV進(jìn)線2回，出線1回，35kV采用單母線接線；110kv出線一回，110kv采用變壓器線路主接線。圖3.1升壓變電站一次部分主接線3.4主變臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定3.4.1選擇變壓器的一般原則（1）相數(shù)的確定：330KV及以下的電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器，因?yàn)閱蜗嘧儔浩魍顿Y大，同時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量，500KV及以下電力系統(tǒng)中主變相數(shù)的選擇，更重要的是考慮負(fù)荷和系統(tǒng)情況，保證供電可靠性，一般選用單相變壓器。（2）繞組數(shù)的確定：發(fā)電廠以升高級(jí)向用戶供電，或于系統(tǒng)連接時(shí)，可以采用雙繞組變壓器或三繞組變壓器，按發(fā)電機(jī)的額定容量也可采用自耦變壓器，一般當(dāng)最大機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠，多采用三繞組變壓器。接線組別和調(diào)壓方式的確定：有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對(duì)電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電站采用一級(jí)有載調(diào)壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y連接；35kV采用Y連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用連接。升，降壓結(jié)構(gòu)的確定：分升壓結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)，發(fā)電廠一般采用升壓結(jié)構(gòu)，即低壓繞組在中間。3.4.2臺(tái)數(shù)的確定本風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)總裝機(jī)容量為36.3MW，根據(jù)容量主變壓器可選擇兩臺(tái)*****KVA或一臺(tái)*****KVA變壓器。由于本風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量不大，且110kv側(cè)只有一回出線；同時(shí)出于經(jīng)濟(jì)考慮，設(shè)置兩臺(tái)*****kVA變壓器比設(shè)置一臺(tái)*****kVA變壓器增加35kV、110kV髙壓設(shè)備投資約為240萬元。因此本工程確定裝設(shè)一臺(tái)*****kVA變壓器。容量的確定：去除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度。雙繞組變壓器SN=1.1PNG(1-KP)/C0SqaPNG—風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量SN—通過主變的容量KP—廠用電(KP=10%)COSg—發(fā)電機(jī)的額定功率(COSg=0.85)發(fā)電機(jī)的額定容量為1650kW,扣除機(jī)組用電后經(jīng)過變壓器的容量為：SN=1.1PNG(1-KP)/COSqa=36.3x0.9/0.85=38.435MVA故主變參數(shù)如表3.2所示：表3.2主變壓器參數(shù)表型號(hào)額定容量(kVA)額定電壓(kV)損耗(kW)空載電流(%)短路阻抗(%)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)髙壓髙壓分接低壓空載負(fù)載SFZ9-*****/110*****110±8x1.25%10.540.41560.5810.5YNd11鑒于風(fēng)電場(chǎng)的特殊環(huán)境，建議主變壓器布置在戶內(nèi)。3.5場(chǎng)用變變臺(tái)數(shù)確定及接線方式發(fā)電廠在電力生產(chǎn)過程中，有大量電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，用以保證主要設(shè)備和輔助設(shè)備的正常運(yùn)行，這些電動(dòng)機(jī)及全廠的運(yùn)行操作，試驗(yàn)、修配、照明等用電設(shè)備的總的耗量稱廠用電，可見其地位重要性。場(chǎng)用變臺(tái)數(shù)的確定本工程場(chǎng)用電設(shè)2臺(tái)場(chǎng)用變壓器，其中一回場(chǎng)變電源引自升壓站35kV電壓母線，另從當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)引接一回35kV專用回路作為廠用電備用電源。站用變型式的選擇考慮到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備逐步向無油化過渡的目標(biāo)，可選用干式變壓器故站用變參數(shù)如表3.3所示：表3.3場(chǎng)用變壓器參數(shù)型號(hào)電壓組合連接組標(biāo)號(hào)空載損耗負(fù)載損耗空載電流阻抗電壓高壓高壓分接范圍低壓SCB-200/1011，10.5，10±5%0.4D,yn110.72.61.84SCB-200/3533，35，38.5±5%0.4D,yn111.03.12.263.5.3場(chǎng)用變接線方式本風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)設(shè)計(jì)安裝兩臺(tái)廠用電變壓器。一臺(tái)是接入升壓站的10kV備用電源的變壓器，型號(hào)為SCB-200/10；另一臺(tái)是35kV母線上接下來的場(chǎng)用變壓器，型號(hào)為SCB-200/35。兩臺(tái)變壓器之間采用備用電源自動(dòng)投入裝置連接，保證升壓站不停電場(chǎng)用變接線如圖3.2所示。圖3.2場(chǎng)用變壓器接線方式3.5.4備用電源自動(dòng)投入裝置本風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)采用兩回廠用電源進(jìn)線，電源容量和線路均留有備用。備用電源自動(dòng)投入裝置可以完成當(dāng)工作電源或線路故障時(shí)，安全、迅速、可靠地將配用電源或線路投入裝置（AAT）按其操作電源分為直流操作的和交流操作的兩種，直流操作的AAT裝置采用電磁式操作機(jī)構(gòu)；交流操作的AAT裝置目前廣泛采用彈簧操作機(jī)構(gòu)。按主電路的電壓等級(jí)分為高壓網(wǎng)絡(luò)用和低壓網(wǎng)絡(luò)用，高壓網(wǎng)絡(luò)的AAT裝置均作用于髙壓斷路器，而低壓的AAT裝置則作用于接觸器或低壓短路氣。按其機(jī)構(gòu)分有電磁型和靜態(tài)型。（1）對(duì)被用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求①工作電源的電壓無論何種原因消失時(shí)，AAT裝置均應(yīng)動(dòng)作。必須保證工作電源斷開后再投入備用電源，且備用電源應(yīng)有足夠搞的電壓時(shí)方允許備用電源自動(dòng)投入動(dòng)作時(shí)間盡可能的短，以利于恢復(fù)電能供應(yīng)。應(yīng)保證AAT裝置只能工作一次，以免把備用電源投入到持續(xù)性故障母線上，造成高壓斷路器多次重復(fù)投入。電壓互感器任一個(gè)熔斷器軟短時(shí)，AAT裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。也就是在熔斷器熔斷以后，作為AAT的氣動(dòng)元件低電壓繼電器應(yīng)有紡織物啟動(dòng)的措施。備用電源容量應(yīng)足夠大，在選擇各種設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮到AAT裝置投入后，能滿足自啟動(dòng)的要求，而不至于引起備用設(shè)備嚴(yán)重過負(fù)荷，否則應(yīng)在AAT裝置動(dòng)作時(shí)，自動(dòng)切除一部分負(fù)荷。（2）備用電源自動(dòng)投入裝置配置①母線斷路器裝設(shè)檢無壓自投裝置。自動(dòng)投入條件；識(shí)別兩電源進(jìn)線均工作，母聯(lián)短路器斷開。自動(dòng)投入步驟；檢本側(cè)一側(cè)母線無壓，且該側(cè)電源進(jìn)線斷路器無電流，同時(shí)檢本側(cè)另一側(cè)母線有壓，則延時(shí)跳無壓母線電源進(jìn)線斷路器，確認(rèn)此斷路器跳閘（并非人為手跳）后，起動(dòng)自動(dòng)裝置，瞬時(shí)投入母聯(lián)斷路器。自動(dòng)投入成功后，充電保護(hù)應(yīng)自動(dòng)退出。②線路斷路器裝設(shè)檢無壓自投裝置。自投條件：識(shí)別兩電源進(jìn)線一工作、一備用，母聯(lián)斷路器合入。自投步驟；檢本側(cè)（或中、低壓）兩母線均無壓，則延時(shí)跳工作電源進(jìn)線斷路器，確認(rèn)此斷路器跳閘（并非人為手跳）后，起動(dòng)自動(dòng)裝置，投入備用電源進(jìn)線斷路器。自投成功后，充電保護(hù)應(yīng)自動(dòng)退出。其中內(nèi)橋接線起動(dòng)總出口的變壓器保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作閉鎖電源自動(dòng)投入裝置。母線保護(hù)動(dòng)作閉鎖配用電源自動(dòng)投入裝置。AAT的選型根據(jù)《電氣工程手冊(cè)》相關(guān)規(guī)定，初步選定AAT的型號(hào)為：RCS-9651CS，參數(shù)如表3.4所示。3.4AAT參數(shù)表額定頻率50Hz,60Hz,±10%相序ABC額定電流(In)1A5A線性范圍20A100A連續(xù)過載能力10s過載能力1s過載能力動(dòng)穩(wěn)定電流(半波值)3In30In100In250In3In30In100In250In額定電流下的功耗0.2VA/相0.5VA/相4短路電流的計(jì)算4.1短路電流計(jì)算的目的在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問題所不可缺少的計(jì)算。選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱吻定都的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、瓷瓶、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)。這里包括計(jì)算沖擊電流以校驗(yàn)設(shè)備的點(diǎn)動(dòng)力穩(wěn)定度；時(shí)段若干時(shí)刻的短路電流周期分量以校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定度；計(jì)算指定時(shí)刻的短路電流有效值以校驗(yàn)斷路器的斷流能力等。為了合理地配置各種繼電保護(hù)與和自動(dòng)裝置并正確整定參數(shù)，必須對(duì)電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算和分析。在這些計(jì)算中不但要知道系統(tǒng)中某些節(jié)點(diǎn)的電壓值。(3)在設(shè)計(jì)和選擇發(fā)電廠和電力系統(tǒng)電氣主接線時(shí)，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采用限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行必要的短路電路計(jì)算。風(fēng)電場(chǎng)短路計(jì)算難點(diǎn)(1)僅從系統(tǒng)角度考慮，將風(fēng)場(chǎng)等效為一個(gè)大的風(fēng)電機(jī)組，忽略了風(fēng)場(chǎng)內(nèi)部機(jī)電線路的影響。但風(fēng)場(chǎng)集電線路的電壓等級(jí)低，線路長，風(fēng)場(chǎng)的等值功率因數(shù)與單機(jī)組差別較大，因此不能忽略集電線路阻抗。(2)有些計(jì)算考慮了風(fēng)場(chǎng)內(nèi)架空線路或電纜線路的影響，將多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的高壓側(cè)匯集，經(jīng)一條線路接到主變低壓側(cè)；但未考慮各個(gè)風(fēng)機(jī)之間的集電線路，與實(shí)際接線系統(tǒng)差別較大。由此可見，目前研究所選取的短路點(diǎn)大都是風(fēng)場(chǎng)升壓站的主變高壓側(cè)，面對(duì)主變低壓側(cè)及風(fēng)場(chǎng)內(nèi)各個(gè)風(fēng)機(jī)之間的短路計(jì)算少有研究。風(fēng)電場(chǎng)短路計(jì)算處理思路就雙饋感應(yīng)異步發(fā)電機(jī)而言，在短路電流計(jì)算中，本課題的處理思路為：風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口到箱變低壓側(cè)的線路短路時(shí)，直接相連的風(fēng)機(jī)不具備向短路點(diǎn)提高短路電流的能力；由于雙饋電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，箱變髙壓側(cè)到升壓站35kV母線的集電線路及主變高低壓短路時(shí)，把發(fā)電機(jī)組作為同步發(fā)電機(jī)處理。當(dāng)系統(tǒng)側(cè)向0.69kV短路點(diǎn)提供短路電流。根據(jù)風(fēng)機(jī)廠家的要求，當(dāng)0.69kV側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，為降低系統(tǒng)提供給故障點(diǎn)的短路電流。選擇的變壓器阻抗電壓都比較大。因此風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況是：若風(fēng)機(jī)出口0.69kV側(cè)發(fā)生短路，相連的風(fēng)電機(jī)組退出運(yùn)行，而系統(tǒng)側(cè)經(jīng)過箱式變壓器向故障點(diǎn)提供短路電流。風(fēng)電場(chǎng)短路點(diǎn)選擇根據(jù)某一實(shí)際風(fēng)電工程為據(jù)，選取具有代表性的幾個(gè)典型短路點(diǎn)：di點(diǎn)——110kV母線d2點(diǎn)——35kV母線d3點(diǎn)——35kv單回集電線路末端(箱變髙壓側(cè))d4點(diǎn)——0.69kV風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口4.2短路電流的計(jì)算4.2.1系統(tǒng)接線圖圖4.1系統(tǒng)接線圖4.2.2系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖4.2系統(tǒng)等值電路圖(1)短路點(diǎn)選擇：d1：110kV出線d2:35kV母線d3:1#集電線路出線(2)設(shè)基準(zhǔn)值：SB=100MVAVB=VaV查表得知：LGJ-120X=0.416/KM各元件電抗標(biāo)么值如下：Xi*=0.165x(SB/S)=0.033X2*二VS%x(SB/SN)=0.105x(100/40)=0.2625X3*=XxLx(SB/38.52)=2.08x0.0675=0.1404(3)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖4.3網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖由圖4.3得以下計(jì)算：各短路點(diǎn)電抗標(biāo)么值為：Xd1*=0.033Xd2*=Xd1*+X2*=0.033+0.2625=0.2955Xd3*=Xd1*+X2*+X3*=0.033+0.2625+0.1404=0.4359查短路電流周期分量計(jì)算曲線數(shù)字得：Id1*=30.303Id2*0.1=19.156Id2*4=13.665Id2*=3.993Id2*0.2=3.073Id2*4=3.043Id3*=2.500Id3*0.2=2.179Id3*4=2.624有名值計(jì)算：在網(wǎng)絡(luò)的110kV電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流為IB=500/（xll5）kA=2.510kA當(dāng)di點(diǎn)短路時(shí)，短路電流為（kA）Id1=30.303x2.510=76.061在網(wǎng)絡(luò)的35kV電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流為IB=500/（x37）kA=7.802kA當(dāng)d2點(diǎn)短路時(shí)，短路電流為（kA）Id2=3.993x7.802=31.153ld2O2=23.976Id2?4=23.741當(dāng)d3點(diǎn)短路時(shí)，短路電流為（kA）Id3=2.500x7.802=19.505Id2O2=17.001Id3?4=2.624表4.1各短路點(diǎn)短路電流有名值短路點(diǎn)電壓等級(jí)（kV）短電流有名值（kA）0s0.2s4sd111076.06148.08234.299d23531.15323.92623.741d33519.50517.00120.472起始次暫態(tài)電流和沖擊電流計(jì)算：起始次暫態(tài)電流就是短路電流周期分量的初值。d1段路時(shí),kim=0.85iim1=kimId1=170.713kA短路容量：S'二x170.713x115=*****.615MVAd2短路時(shí):iim2=kimId2=57.633kA短路容量：S'=x57.663x37=3695.276MVAd3短路時(shí):iim3=kimId3=36.084kA短路容量：S'=x36.084x37=2312.407MVA5主要電氣設(shè)備選擇由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。電氣設(shè)備選擇的一般原則為（1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。（2）應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。（3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。（4） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。（5） 與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。（6） 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。技術(shù)條件選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。電壓選用的電器允許最髙工作電壓Umax不得低于該回路的最髙運(yùn)行電壓Ug,即，UmaxUg(2)電流選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即IeIg5.1.2校驗(yàn)的一般原則(1)電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。短路的熱穩(wěn)定條件Qdt——在計(jì)算時(shí)間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)(KA2S)It——t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值(KA2S)T——設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間(s)校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間Ts按下式計(jì)算t二td+tkd式中td 繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間內(nèi)(S)tkd 斷路的全分閘時(shí)間(s)(4)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是：上式中——短路沖擊電流幅值及其有效值——允許通過動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值(5)絕緣水平：在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。由于變壓器短時(shí)過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計(jì)算工作電流應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要確定。髙壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時(shí)，應(yīng)滿足各種可能方式下回路持續(xù)工作電流的要求。5.2集電線路按風(fēng)機(jī)一箱變聯(lián)合單元接線的原則，箱變35kv髙壓側(cè)聯(lián)合后形成35kv集電線路，集電線路共2回。集電線路以架空線路為主，每臺(tái)風(fēng)機(jī)引至35kv架空線以及35kv架空線進(jìn)入110kv升壓部分采用交聯(lián)鎧裝電纜。最終每回集電線路接至風(fēng)電場(chǎng)110kv升壓變電站35kv母線。輸電線路采用國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼絞線及鋼芯鋁絞線》(GB1179)中的LGJ-120/20型稀土鋅鋁合金鍍層鋼芯鋁絞線，接地采用GJ-35鋼絞線。導(dǎo)線、接地采用防震錘保護(hù)。集電線路校驗(yàn)兩回集電線路，都由11臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)箱變出線匯集而成，所以：Imax=?(A)因?yàn)?5KV為室外設(shè)備，所以選用軟導(dǎo)線，查《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南》初選用LGJ-120型導(dǎo)線，在基準(zhǔn)溫度25C。時(shí)載流量為380A,K值取0.88。貝Hlal34C°=0.88x380=334.4285.80(A)穩(wěn)定校驗(yàn)I"=19.505kA,短路電流計(jì)算時(shí)間tk=0.2s,I0.2=17.001kA可計(jì)算出I0.1=I0.2+0.3(1"-I0.2)=17.752kA周期分量熱效應(yīng)Qp1==0.2/12(380.445+*****.136+289.034)=183.077[(kA)2S]由于0.1<tk> 1,發(fā)電機(jī)出口T取0.2非周期分量熱效應(yīng)Qnpl二「I"2=0219.5052=76.089 [(kA)2S]Qk1=Qp1+Qnp1=259.166[(kA)2S]導(dǎo)體正常最髙工作溫度=0+⑻一0)=37+(70-37)*(285.8/334.4)2=61.10C查《發(fā)電廠電氣部分》表得C=89:得Smin=/C=111.488mm2334.4mm2滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。</tk>電力電纜根據(jù)設(shè)計(jì)要求兩條集電線路通過電纜連接起來,最終通過集電線路送入35kV開關(guān)站。通過查閱《JB/T8996-1999髙壓電纜選擇導(dǎo)則》、《GB/T*****-2002擠包絕緣電力電纜及附件》和《GB/T3048.13-1992電線電纜識(shí)別標(biāo)志,第一部分：電線電纜識(shí)別標(biāo)志》得知電纜選擇方式、電纜允許載流量及電纜類型和型號(hào)。電纜選擇方法對(duì)于低壓電纜截面積通常按允許發(fā)熱條件選擇；對(duì)于低壓照明線路應(yīng)首先按允許電壓損失選擇、按允許發(fā)熱校驗(yàn)對(duì)于髙壓線路35kV及以上應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇經(jīng)濟(jì)截面積,按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。對(duì)于硬鋁母線還要作短路熱、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)；對(duì)于低壓線路還要滿足線路還要滿足與保護(hù)設(shè)備的配合要求。本設(shè)計(jì)電力電纜屬于35kV髙壓線路，應(yīng)采用經(jīng)濟(jì)電流密度選擇經(jīng)濟(jì)截面積。經(jīng)濟(jì)截面用式計(jì)算：Aec=lc〕ec式中l(wèi)c 線路的計(jì)算電流，A；Jec 經(jīng)濟(jì)電流密度，A/mm2，導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度〕ec可查表5.1。表5.1電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度Jec單位：A/mm2線路類型導(dǎo)線材料最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmaxr(h)3000以下3000?50005000以上電纜線路銅2.52.252.00鋁1.921.731.54按上式計(jì)算所得Aec值，選擇相近且小于Aec值的標(biāo)準(zhǔn)截面積Aec‘。這種方法只適合35kV及以上髙壓電網(wǎng)。電纜選擇(1)#1?#2電纜一號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組連至二號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所用的電纜。Ic=1.05x1.653x35x(1+1O%)=25.93A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用Y〕V22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣,鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1，得Jec=2.00A/mm2oAec=IcJec=25.932=12.965A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x16型髙壓電纜。#2?#3電纜二號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至三號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。Ic=1.05x2x1.653x35x(1+10%)=51.96A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2oAec=IcJec=51.962=25.98A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x35型髙壓電纜。#3?#4電纜三號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至四號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。Ic=1.05x3x1.653x35x(1+10%)=77.79A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2oAec=IcJec=77.792=38.895A根據(jù)高壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x50型髙壓電纜。#4?#5電纜四號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至五號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。Ic=1.05x2x1.653x35x(1+10%)=103.72A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2。Aec=IcJec=103.722=51.86A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x70型髙壓電纜。#5?#6電纜五號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至六號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。Ic=1.05x5x1.653x35x(1+10%)=129.65A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2。Aec=lc〕ec=129.652=64.825A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x70型髙壓電纜。#6?#7電纜六號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至七號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。lc=1.05x6x1.653x35x(1+10%)=155.58A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2。Aec=lcJec=155.582=77.79A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x95型髙壓電纜。#7?#8電纜七號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至八號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。lc=1.05x7x1.653x35x(1+10%)=181.51A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2。Aec=IcJec=181.512=90.755A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x95型髙壓電纜。#8?#9電纜八號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至九號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。Ic=1.05x8x1.653x35x(1+10%)=207.49A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得〕ec=2.00A/mm2。Aec=lc〕ec=207.492=103.745A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x120型髙壓電纜。#9?#10電纜九號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至十號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。lc=1.05x7x1.653x35x(1+10%)=233.42A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2。Aec=IcJec=233.422=116.71A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x120型髙壓電纜。#10?#11電纜十號(hào)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組連至十一號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電纜。Ic=1.05x10x1.653x35x(1+10%)=259.75A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2。Aec=IcJec=259.752=129.875A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x150型髙壓電纜。35kV開關(guān)站使用電纜集電線路通過架空線路輸送到35kV開關(guān)站外，改換電纜通過電纜溝進(jìn)入35kV配置室。Ic=1.05x11x1.653x35x(1+10%)=285.28A通過《國家公司電網(wǎng)輸變電典型設(shè)計(jì)》選定使用YJV22/35kV型電纜——銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣，鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。查表5.1,得Jec=2.00A/mm2。Aec=IcJec=285.282=142.64A根據(jù)髙壓電纜選擇原則，選擇YJV22/35-3x150型髙壓電纜。高壓電纜熱穩(wěn)定校驗(yàn)根據(jù)短路點(diǎn)d3的周期短路電流對(duì)YJV22/35-3x150進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。Qk的計(jì)算由短路電流計(jì)算可知：l"=19.505kA14.1=14.0=20.472kA205=IBI"d320=19.248kA故Qk=(tk/12)x(|"2+l0l2tk/2+l2tk)=1501.468(kA2)s(2)校驗(yàn)結(jié)果根據(jù)高壓電纜設(shè)備廠家提供的設(shè)備參數(shù)得出校驗(yàn)結(jié)果，如表5.2所示。表5.2YJV22/35-3x150熱穩(wěn)定校驗(yàn)表計(jì)算數(shù)據(jù)YJV22/35-3x150UNS=35kvUN=35kvQk=1501.468KA2sI2tt=(22.052x4)=1944.81kA2s通過熱穩(wěn)定校驗(yàn)結(jié)果，確定電纜選擇合格。高壓斷路器的選擇高壓斷路器在高壓回路中起著控制和保護(hù)的作用，是高壓電路中最重要的電器設(shè)備。(1)型式選擇：本次在選擇斷路器，考慮了產(chǎn)品的系列化，既盡可能采用同一型號(hào)斷路器，以便減少備用件的種類，方便設(shè)備的運(yùn)行和檢修。選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時(shí)間。應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便?？紤]到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無由化目標(biāo)，且由于SF6斷路器以成為超髙壓和特髙壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110KV側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強(qiáng)、絕緣性能強(qiáng)、不燃燒、體積小、使用壽命和檢修周期長而且使用可靠，不存在不安全問題。真空斷路器由于其噪音小、不爆炸、體積小、無污染、可頻繁操作、使用壽命和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，所須的操作功小，動(dòng)作快，燃弧時(shí)間短、且于開斷電源大小無關(guān)，熄弧后觸頭間隙介質(zhì)恢復(fù)速度快，開斷近區(qū)故障性能好，且適于開斷容性負(fù)荷電流等特點(diǎn)。因而被大量使用于35KV及以下的電壓等級(jí)中。所以，35KV側(cè)和10KV側(cè)采用真空斷路器。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知5.4.1斷路器裝配位置斷路器安裝在35kV配置室的髙壓開關(guān)柜中，故取d2、d3的短路計(jì)算值進(jìn)行斷路器的選型。5.4.2短路計(jì)算時(shí)間的選擇因斷路器屬于電器，且位于35kv母線處，故取:tpr=4stin=0.04stn=0.06s???tk二tpr+tir+tn=4.1s5.4.3熱穩(wěn)定校驗(yàn)(1)Qk的計(jì)算由短路電流計(jì)算可知：l"=31.153kA14.1=14.0=23.741kA205=14.1+0.3(I"-14.1)=26.965kA故Qk=(tk/12)x(|"2+10I2tk/2+l2tk)=2505.776(kA2)s(2)Iwmax的確定因該回路屬于G-T回路，故Iwmax=1.05IN=1.05x36.3/(1.732x35)=628.75A(3)UNS和ish的確定Uns=35kvish=iim2=57.633kA由以上計(jì)算并查設(shè)備表可初步選用ZN85-40.5/31.5型斷路器，各參數(shù)列表5.3比較如下：表5.3斷路器校驗(yàn)表計(jì)算數(shù)據(jù)ZN85-40.5/31.5UNS=35kvUN=35kvImax=628.75A IN=1250A I"=31.153kAINbr=31.5kAQk=2505.776KA2sI2tt=(31.52x4)=3969kA2sIsh=57.633kAIes=80KA由上表比較后可知，所選定的35kv母線斷路器合格。5.4.4熱穩(wěn)定校驗(yàn)(1)Qk的計(jì)算由短路電流計(jì)算可知：I"=19.505kAI4.1=I4.0=20.472kAI2.05=IBI"d320=19.248kA故Qk=(tk/12)x(I"2+10I2tk/2+I2tk)=1501.468(kA2)s(2)Iwmax的確定因該回路屬于G-T回路，故Iwmax=1.05IN=1.05x18.15/(1.732x35)=314.38A(3)UNS和ish的確定Uns=35kvish=iim3=36.084kA由以上計(jì)算并查設(shè)備表可初步選用ZN85-35/20型斷路器，各參數(shù)列表5.4比較如下：表5.4斷路器校驗(yàn)表計(jì)算數(shù)據(jù)ZN85-35/20UNS=35kvUN=35kvImax=314.38A IN=630A I"=19.505kAINbr=20kAQk=1501.468KA2sI2tt=(202x4)=1600kA2sIsh=36.084kAIes=40KA由上表比較后可知，所選定的35kv母線斷路器合格。隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是髙壓開關(guān)設(shè)備的一種，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。選擇隔離開關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。（2）隔離開關(guān)斷開點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。（3）隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。（4）隔離開關(guān)在跳、合閘時(shí)的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時(shí)的過電壓。（5）隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作要可靠。（6）帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。又根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路電流得知根據(jù)斷路器計(jì)算數(shù)據(jù)（d2短路點(diǎn)）選擇隔離開關(guān)型號(hào)為：GW4—35—31.5列表比較如表5.3所示：表5.5隔離開關(guān)校驗(yàn)表計(jì)算數(shù)據(jù)GW4-35/31.5UNS=35kvUN=35kvlmax=628.75A IN=630A l"=31.153kAINbr=31.5kAQk=2505.776KA2sI2tt=（31.52x4）=3969kA2sIsh=57.633kAIes=80KA由上表比較后可知，所選定的35kv母線隔離開關(guān)合格5.635kv髙壓配電裝置髙壓開關(guān)柜是金屬封閉開關(guān)設(shè)備的俗稱，是按一定的電路方案將有關(guān)電氣設(shè)備組在一個(gè)封閉的金屬外殼內(nèi)的成套配電裝置。髙壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種成套配電裝置。在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和髙壓線路之用，也可作為大型交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和保護(hù)之用其中安裝有髙壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)測(cè)儀表和母線、絕緣子等。髙壓開關(guān)柜有固定式和手車式兩大類型,為了方便運(yùn)行和檢修，并減少配電裝置占地面積，35kv屋內(nèi)配電裝置電氣設(shè)備選用35kv金屬金屬封閉型移開式髙壓開關(guān)柜。5.6.135kV高壓進(jìn)線柜35kV高壓進(jìn)線柜分別接入2回風(fēng)電力發(fā)電機(jī)組集電線路，每回由11臺(tái)單機(jī)容量為1650kW的風(fēng)電力發(fā)電機(jī)組成。通過之前對(duì)集電線路（d3短路點(diǎn)）額定電壓、額定電流、額定斷開電流、4S斷時(shí)耐受電流計(jì)算后，選定35kV高壓開關(guān)柜型號(hào)為KYN61-40.5630A25kA,主要參數(shù)如表5.6所示。表5.6KYN61-40.5630A20kA主要參數(shù)電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓主母線額定電流額定斷開電流4S額定短路耐沖電流35kVKYN61-40.540.5V630A20kA20kA由隔離開關(guān)（d3短路點(diǎn)）校驗(yàn)可知35kV髙壓進(jìn)線柜合格。5.6.235kV髙壓出線柜此髙壓出線柜接入了兩回35kV風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集電線路，出線一回接入主變壓器低壓側(cè)。通過之前對(duì)集電線路（d3短路點(diǎn)）額定電壓、額定電流、額定斷開電流、4S斷時(shí)耐受電流計(jì)算后，選定35kV髙壓開關(guān)柜型號(hào)為KYN61-40.5630A25kA,主要參數(shù)如表5.1所示。35kV髙壓出線柜主要參數(shù)如表5.7所示。表5.7KYN61-40.51250A31.5kA主要參數(shù)電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓主母線額定電流額定斷開電流4S額定短路耐沖電流35kVKYN61-40.540.5kV1250A31.5kA31.5kA由隔離開關(guān)（d2短路點(diǎn)）校驗(yàn)可知35kV髙壓進(jìn)線柜合格。5.7110kv髙壓配電裝置110kv髙壓配電裝置處于一個(gè)環(huán)境潮濕、重霧地區(qū)，以上的環(huán)境特點(diǎn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)110kv配電裝置的運(yùn)行、維護(hù)造成了不利影響。SF6全封閉電器（GIS）設(shè)備具有占地面積少，維護(hù)量小，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行可靠性髙等特點(diǎn)，比較適合本工程環(huán)境。同時(shí)GIS設(shè)備較髙的電氣運(yùn)行可靠性可為風(fēng)電場(chǎng)帶來非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益。因此110kv配電裝置采用SF6全封閉電器設(shè)備（GIS）。5.7.1GIS整體結(jié)構(gòu)（1）GIS主要由斷路器、隔離開關(guān)、檢修用接地開關(guān)、快速接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器。母線、套管組成。一次部分包括從進(jìn)出線套管間的全部GIS元件，含進(jìn)線套管、支架、平臺(tái)、爬梯等及安裝所需要固件，以及便于擴(kuò)建的必要配套部件。二次部分以就地控制柜為界，GIS及柜體、柜間內(nèi)部所有配線。GIS基本參數(shù)及校驗(yàn)型號(hào)：ZF36-126/T3150-40ZF36-126/T3150-40型SF6氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，自能滅弧。額定電壓：110kV最髙功過電壓：126kV相數(shù)：3相額定頻率：50HZ額定電流：主母線/分支線為3150/2000A額定短路時(shí)耐受電流：40kA/4s額定峰值耐受沖電流：100kASF6氣體零表壓時(shí)耐受電壓：1.3x126/kV(相對(duì)地)表5.8GIS校驗(yàn)表項(xiàng)目GIS計(jì)算值額定電壓110kV110kV額定電流3150A2510A4s額定短路耐沖電流(Qk)I2tt=(402x4)=3969kA2sQk=3382.920kA2s峰值耐沖電流110kA76.601kA上表的計(jì)算值為短路點(diǎn)d3的短路計(jì)算值，Qk=(tk/12)x(I"2+l0I2tk/2+I2tk)經(jīng)表5.8校驗(yàn)可確定線路可使用該GIS。5.7.3電流互感器的斷路器特點(diǎn)及校驗(yàn)(1)斷路器特點(diǎn)①由于斷路器操作功低。選配彈簧機(jī)構(gòu)，無液壓機(jī)構(gòu)滲油及氣動(dòng)機(jī)構(gòu)漏氣之優(yōu)，使用壽命長，做到免維護(hù)運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)的彈簧操作機(jī)構(gòu)還具有不需周期檢查、可靠性髙的特點(diǎn)。彈簧操作機(jī)構(gòu)寬度小雨800mm，使用產(chǎn)品緊湊化。滅弧觸頭選用特點(diǎn)選用特種銅鎢合金(Cu-W)制造，可不受溫度過髙升髙的限制，保證優(yōu)良的導(dǎo)電性能。因此這種結(jié)構(gòu)不必頻繁地更換和維修部件，提供較長的使用壽命。斷路器采用自能熄滅弧氣吹壓力與開段電流自適應(yīng)的滅弧原理。參數(shù)校驗(yàn)表5.9斷路器參數(shù)及校驗(yàn)表項(xiàng)目斷路器計(jì)算值額定電壓110kV110kV額定電流3150A2510A4s額定短路耐沖電流(Qk)I2tt=(402x4)=3969kA2sQk=3382.920kA2s額定斷開電流40kA38.687kA峰值耐沖電流110kA76.601kA上表的計(jì)算值為短路點(diǎn)d3的短路計(jì)算值，Qk=(tk/12)x(|"2+l0l2tk/2+l2tk)經(jīng)表5.9校驗(yàn)可確定斷路器合格。5.8電流互感器的配置和選擇5.8.1參數(shù)選擇(1)技術(shù)條件①正常工作條件——一次回路電流，一次回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側(cè)負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，③短路穩(wěn)定性——?jiǎng)臃€(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)③承受過電壓能力——絕緣水平，泄露比⑵環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對(duì)濕度。型式選擇35kV以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，在有條件時(shí)，如回路中有變壓器套管，穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。110KV側(cè)CT的選擇根據(jù)《設(shè)計(jì)手冊(cè)》35KV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器常用L(C)系列。出線側(cè)CT采用戶外式，用于表計(jì)測(cè)量和保護(hù)裝置的需要準(zhǔn)確度。當(dāng)電流互感器用于測(cè)量、時(shí)，其一次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的1/3左右以保證測(cè)量?jī)x表的最佳工作、并在過負(fù)荷時(shí)使儀表有適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)。①35kV出線：lmax=1.05x36.3/(1.732x37x0.85)=628.75A故選用LCZ-35型CT②熱穩(wěn)定校驗(yàn)tk=1SQk=(tk/12)x(|"2+10I2tk/2+l2tk)=611.14<it2=652=4225表5.10電流互感器校驗(yàn)表計(jì)算數(shù)據(jù)lcz-35uns=“35kv“un="35kv"imax="628.75A"in="800A"qk="2505.776"ka2si2tt="652"=4225ka2sish="57.633kA"ies="65KA"5.9電壓互感器的配置和選擇5.9.1參數(shù)選擇(1)技術(shù)條件①正常工作條件——一次回路電壓，一次回路電流，二次負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，機(jī)械負(fù)荷②承受過電壓能力——絕緣水平，泄露比距。<p></it2=652=4225>環(huán)境條件環(huán)境溫度，最大風(fēng)速，相對(duì)濕度，海拔高度，地震烈度。型式選擇1.6?20kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在髙壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓是，一般采用三相五住電壓互感器。2.35?110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。5.9.2110kV側(cè)電壓互感器選擇《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》248頁，35-110KV髙壓裝置一般采用六氟化硫絕緣式電式互感器，接在110KV線路側(cè)的電壓互感器。110KV電壓互感器放置在髙壓開關(guān)柜中，所以選用JDQXF—110,為監(jiān)視線路有無電壓進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘。表5.11六氟化硫絕緣式電壓互感器參數(shù)(110kV)型號(hào)額定電壓(V)二次繞組額定輸出(VA)電容量載波耦合電容一次繞組二次繞組剩余電壓繞組0.5級(jí)1級(jí)髙壓電容中壓電容JDQXF-110*****/100/100150VA300VA12.55010準(zhǔn)確度為:電壓互感器按一次回路電壓、二次電壓、安裝地點(diǎn)二次負(fù)荷及準(zhǔn)確等級(jí)要求進(jìn)行選擇。所以選用YDR-110型電容式電壓互感器。35kV母線PT選擇：選一臺(tái)單相六氟化硫絕緣電壓式互感器——JDQXF—35。表5.12JDQXF-35電壓互感器參數(shù)型號(hào)額定電壓(v)接線方式一次繞組二次繞組剩余電壓繞組JDQXF-35*****/100/100/3Y/Yo/r準(zhǔn)確度測(cè)量準(zhǔn)確度測(cè)量計(jì)算與保護(hù)用的電壓互感器，其二次側(cè)負(fù)荷較小，一般滿足準(zhǔn)確度要求，只有二次側(cè)用作控制電源時(shí)才校驗(yàn)準(zhǔn)確度，此處因有電度表故選編0.5級(jí)。PT與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，PT本身不遭受短路電流作用，因此不校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。6電氣總平面布置及配電裝置設(shè)計(jì)6.1電氣總平面布置6.1.1原則及要求電氣總平面布置設(shè)計(jì)要為安全生產(chǎn)、方便管理、節(jié)約投資、節(jié)約用地創(chuàng)造條件，并注意建筑物群體的協(xié)調(diào)，從整體出發(fā)，美化環(huán)境。滿足電氣生產(chǎn)工藝流程要求：①首先把占地面積大的高壓配電裝置方位確定好；②主控樓或網(wǎng)控樓選擇良好的位置。慎重確定最終規(guī)模，妥善處理分歧規(guī)模；布置緊湊合理，盡量節(jié)約用地；結(jié)合地形地質(zhì)，因地制宜布置；符合防火規(guī)定，預(yù)防火爆事故發(fā)生；注意雨風(fēng)，有利于環(huán)境保護(hù)；(7)控制噪音；(8)合理分區(qū)，方便管理；(9)有利于交通運(yùn)輸及檢修活動(dòng)。設(shè)計(jì)思路(1)高壓配電裝置的布置高壓配電裝置布置于升壓站35kV配電室，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組集電線路以架空線路送到升壓站外，由電纜于電纜溝進(jìn)入35kV配電室。主變壓器和廠用高壓變壓器的布置主變壓器和廠用高壓變壓器分別布置于升壓站35