【正文】 問題，但是經(jīng)過了劉軍的關(guān)心幫助，都能夠得到很好的解決方案，對我的設(shè)計工作提出了很多寶貴的意見。首先要衷心感謝尊敬的導(dǎo)師張紅！設(shè)計的構(gòu)架和寫作工作是在導(dǎo)師張紅的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。因此對短路電流的計算在風電場的設(shè)計初期就變得十分重要。2）應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件檢驗，如海上運行維護條件。大方式：X0=，X1=X2=。為了保證電力系統(tǒng)安全可靠運行，減輕短路的影響，必須努力設(shè)法消除可能引起短路的隱患，還必須快速切除故障部分，使系統(tǒng)電壓在較短時間內(nèi)恢復(fù)到正常值，為此，可采用快速動作的繼電保護和斷路器，在常規(guī)發(fā)電廠應(yīng)裝設(shè)自動電壓調(diào)整器，風電場選用具有低電壓穿越能力（LVRT）的風力發(fā)電機，以及其他措施。實際工程設(shè)計中，由于海上風機的分組布局涉及到地方政府的海域功能區(qū)劃、國家海洋部門海域綜合管理以及軍隊對海域范圍和面積使用的限制，一旦確定風電開發(fā)海域，設(shè)計階段就無權(quán)更改。因此，如果對風機進行分組，對電纜截面選擇進行優(yōu)化。將若干風力發(fā)電機連接在同一條匯流電纜上，整個風電場的電能通過若干條電纜線路送到匯流母線上，匯流電纜的額定功率須大于所連接風機的總功率。兩個方案中35kV中壓電纜造價差距不大。根據(jù)項目規(guī)劃后預(yù)可研微觀選址結(jié)果，風機布局有4排和5排兩種方案，見下圖。由于離岸較遠和海域使用限制，也為了后續(xù)的運行維護交通方便，故風機沒有采取狹長的布置方式，而是風機布置得相對十分集中，大部分風機距風電場升壓平臺較近，以規(guī)則的陣列布局。平臺上設(shè)有五個模塊和主變、場用變間隔，電纜進線和防火系統(tǒng)專設(shè)一室。另外，由于本海域風資源較大，為便于遠景擴建，陸上變電/開關(guān)站為二期預(yù)留300MW開關(guān)間隔一個，可避免后續(xù)的土建工程改造。風電場區(qū)域水深525米，年有效風速小時數(shù)8248小時（~25米/秒），年等效滿負荷小時數(shù)大于2600小時。環(huán)形設(shè)計比鏈形需要的電纜規(guī)格更高、長度更長，因此成本較高，但因其能實現(xiàn)一定程度的冗余，可靠性較高。從年運行費用上比較，在經(jīng)濟輸送容量的范圍內(nèi)，35kV方案線損和投入較小，且維護工作較少。已經(jīng)建成的海上風電場電氣設(shè)計有很多地方由于沒有經(jīng)驗可參照，都是按照傳統(tǒng)陸上風電場甚至是傳統(tǒng)變電站的設(shè)計方法來進行，直接“山寨”國外海上風電場設(shè)計又存在水土不服和設(shè)備選型的尷尬。中國已建和在建的海上風電項目有上海東海大橋10萬千瓦項目、江蘇如東潮間帶15萬千瓦示范項目以及2010年國家發(fā)改委啟動的首輪100萬千瓦海上風電招標項目。2010年10月12日，全球風能理事會和國際環(huán)保組織“綠色和平”在京發(fā)布《全球風能展望2010》報告，2010年年中中國風電裝機容量已達3000萬千瓦，提前10年完成了我國原先規(guī)劃的2020年風電裝機容量達3000萬千瓦的目標，并且連續(xù)三年增長率超過100%。本文主要針對開發(fā)中的江蘇沿海某300MW海上風電場（海上升壓站平臺）電氣主接線進行設(shè)計，通過對風機的分組和連接方式、風電場匯流線路方案、風電場短路電流計算以及主要設(shè)備選取原則等問題進行具體的討論，提出兩種關(guān)于風機分組連接、匯流線路設(shè)計的可行方案。 日摘 要 隨著不可再生能源資源的日益消耗，風力發(fā)電作為一種清潔的發(fā)電方式，已越來越受到世界各國的歡迎。年風力發(fā)電機分組多為靠風機的排布位置、結(jié)合海上土建施工的便捷性，由微觀選址制定。畢業(yè)設(shè)計[論文]任務(wù)書一、課題名稱(論文標題)300MW海上風電場電氣主接線設(shè)計二、課題內(nèi)容隨著不可再生能源資源的日益消耗，風力發(fā)電作為一種清潔的發(fā)電方式，已越來越受到世界各國的歡迎。本文主要針對開發(fā)中的江蘇沿海某300MW海上風電場（海上升壓站平臺）電氣主接線進行設(shè)計，通過對風機的分組和連接方式、風電場匯流線路方案、風電場短路電流計算以及主要設(shè)備選取原則等問題進行具體的討論，提出兩種關(guān)于風機分組連接、匯流線路設(shè)計的可行方案。與此同時，海上風電備受重視，雖然海上風電場電氣設(shè)計與陸上風電場的原理相同，但由于海上環(huán)境因素和風機布局的影響，以往設(shè)計方法并不一定適合海上風電場。并借鑒現(xiàn)有海上風電場的數(shù)據(jù)，對方案進行技術(shù)和經(jīng)濟方面的比較，確定最終方案。雙居全球第一位。有專家斷言，隨著海上風電的加速發(fā)展，風電將成為沿海一帶省市未來能源供給的主要來源。風電場電氣主接線設(shè)計良莠不齊，無規(guī)可循，甚至某些設(shè)計院照搬照抄地把陸上風電場電氣設(shè)計的缺陷帶到了海上風電。因此，現(xiàn)國內(nèi)外風力發(fā)電機組升壓多采用35kV方案（歐洲普遍采用20kV、 kV和66kV）。其中，單邊環(huán)形結(jié)構(gòu)是將鏈形中每串尾部的風力發(fā)電機通過電纜接回匯流母線，雙邊環(huán)形結(jié)構(gòu)是將鏈形中兩相鄰串的尾部風力發(fā)電機相連，而造價均較高。風電場海域?qū)俦眮啛釒Ш吞窖笈瘻貛Ъ撅L氣候，冬冷夏熱，春溫多變，秋高氣爽。2 電氣主接線設(shè)計電氣主接線又稱一次接線，它是電廠變電站（升壓站），電力系統(tǒng)傳遞電能的通路，主接線是發(fā)電廠變電站電氣部分的主體，其中包括發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器等主要設(shè)備，變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該站在電力系統(tǒng)中的地位、變電站的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。平臺下部有220kV和35kV電纜進線轉(zhuǎn)接器。本設(shè)計根據(jù)風電場的裝機規(guī)模確定采用的升壓級數(shù)，風電場需設(shè)置匯流線路，風機的分組和布置也有多種方案。圖31 風機布局方案風電場行列間距各600米，根據(jù)土建專業(yè)設(shè)計結(jié)果，海上升壓站平臺安裝在B排和F排之間，綜合風機微觀布局要求，得到下表的數(shù)據(jù)。小結(jié)電纜線路需要較大投資，尤其是超高壓海底電纜，但在海上風電場設(shè)計中還必須優(yōu)先考慮此方案，如：離岸較遠的海上風場及風力影響較大且不允許采用架空線路的地區(qū)。該連接的優(yōu)點是操作簡單、投資成本較低；缺點是可靠性不高，如果電纜的某處發(fā)生故障，那么整條匯流線路都將被迫切除，與其相連的所有風機都將停運。圖35 匯流電纜組合優(yōu)化風機組合優(yōu)化后35kV截面選擇見下表（風機布局方案一），表13：風機組合數(shù)量(臺)組合功率（MW）組合負荷（A）電纜計算截面（mm2）電纜選定截面（mm2）135270414415051818572408300103640011400以D排為例，忽略了電纜電感。設(shè)計雖然選擇了造價較低的方案一，但如進一步通過風機重新組合，精確計算各組風機的節(jié)點電壓降，在滿足長期負荷和電壓分布基礎(chǔ)上從尾端向始端逐漸增大電纜截面，如此優(yōu)化可以大幅降低造價，也符合少投入多產(chǎn)出的國情。短路電流計算的目的是為了在主接線設(shè)計中用來選擇電氣設(shè)備、選擇限制短路電流的方式、設(shè)計繼電保護裝置和分析電力系統(tǒng)的故障等。220kV海底電纜參數(shù)：電纜長度為35km。3）應(yīng)與整個工程的建設(shè)標準協(xié)調(diào)一致，盡量使新老電器型號一致。 結(jié)束語本設(shè)計主要結(jié)論如下：風電場匯流方案從經(jīng)濟技術(shù)上考慮宜選取架空線方案，但在海上風電場，特別是沿海地區(qū)，環(huán)境條件比較惡劣，采用架空線比采用地埋電纜方案的經(jīng)濟優(yōu)勢不明顯。從2011年11月初到2012年1月底的近三個月時間，設(shè)計的選題到最終的定稿完成，都傾注了導(dǎo)師大量的心血。再次向我的恩師張紅表示最真誠的感謝！另外要感謝同事劉軍總是能在百忙之中抽出時間對我的設(shè)計工作進行細心幫助，回答我的咨詢。鑒于此風電場容量較大，對電網(wǎng)影響也大，在經(jīng)過技術(shù)比較，在電網(wǎng)對風電場無功損耗、電壓偏差沒有特別限制的情況下，應(yīng)選擇投入較低的方案，這也符合國情。5）選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管部門鑒定合格。風機布局方案一排號線路總長（km）本段線路電抗A排（E排）B排（F排）C排（G排）D排（H排）風機布局方案二A排（F排）B排（G排）C排（H排）D排（I排）E排（J排）圖41 正序阻抗網(wǎng)絡(luò)圖3 短路電流的計算現(xiàn)選擇d1和d2這兩個短路點進行短路電流計算（35kV母線上的母聯(lián)斷路器合閘運行，即主變并列）。 在進行短路電流計算時，應(yīng)該根據(jù)計算要求收集有關(guān)資料，如電力系統(tǒng)接線圖，運行方式和各元件的技術(shù)參數(shù)等。鑒于此風電場容量較大，加之電網(wǎng)對風力發(fā)電場的有功損耗、電壓偏差、風機低電壓穿越均有較嚴的技術(shù)限制和要求，設(shè)計中也不應(yīng)一味選擇低造價的方案。可以看出，僅35kV海底電纜一項，經(jīng)濟性非常明顯。（2）方案比較1）技術(shù)比較略線路計算采用等效簡化法，在計算過程中可將電路簡化：略現(xiàn)比較兩種35kV電纜方案的無功損耗及電壓偏差值:表8：方案一線路參數(shù)電纜長度電纜電阻電纜電感表9：方案二線路參數(shù)電纜長度電纜電阻電纜電感由于線路長度遠小于100km，故不計線路電納的影響。3 風電機分組和連接方案比較根據(jù)該海上風電場的微觀選址、現(xiàn)場情