【正文】 Electronics UMIST ； [17] G. QuinonezVarela, . Ault, O. AnayaLara and . McDonald “ Electrical collector system options for large offshore wind farms” 2021； [18] Mahidhar Nandigam and Shirshak K. Dhali “ Optimal Design of an Offshore Wind Farm Layout” Old Dominion University Department of Electrical and Computer Engineering Norfolk, VA 23320； [19] . Hopewell, F. CastroSayas, . Bailey “ OPTIMISING THE DESIGN OF OFFSHORE 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 43 WIND FARM COLLECTION NETWORKS” Sinclair Knight Merz,UK； 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 44 附 錄 附錄 A 等效算法 圖 A1 在計(jì)算過程中可將上述電路簡化為 : 圖 A2 簡化前的線路損耗為 : 221S I ( R jX ) ( 2 I ) ( R jX )? ? ? ? 簡化后的線路損耗為 : 22S 2( R jX )( 2 I )?? 可見 ： 21SS? 又因?yàn)榫€路的損耗并不是很大 ,故計(jì)算時(shí)采用此簡化方法 。 總之，本文對(duì)風(fēng)電場工程設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要的問題進(jìn)行了一定深度的探討，總結(jié)出一些可在風(fēng)電場設(shè)計(jì)過程中用到的結(jié)論，并指出一些應(yīng)注意到的問題，可在今后的設(shè)計(jì)中作為參考。第二個(gè)優(yōu)化方案是基于風(fēng)電場電源多且分布廣的特點(diǎn) ,對(duì)輸電線路加以改善的成果 ,雖然在損耗上有所增加，但經(jīng)濟(jì)改善很好。 如對(duì)有無 功損耗、電壓偏差沒有過大的要求應(yīng)選擇較便宜的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)方案 ； （ 3） 在最后提 出了方案優(yōu)化，并與原方案作了比較。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 41 結(jié)論 本 文主要結(jié)論如下： （ 1）風(fēng)電場集電線路方案從經(jīng)濟(jì)上考慮宜選取架空線方案，但在某些風(fēng)電場，特別是沿海地區(qū)，環(huán)境條件比較惡劣，采用架空線比采用埋地電纜方案的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢不明顯， 但在此次的設(shè)計(jì)中 鑒于其地形及經(jīng)濟(jì)考慮 ,架空線成為首選的方案； （ 2）在風(fēng)力 發(fā) 電場的多種分組連接方式中，鏈形結(jié)構(gòu)的建設(shè)成本最低，但是有 無 功損耗、電壓偏差是最大的；單邊環(huán)形結(jié)構(gòu)的有 無 功損耗、電壓偏差是最小的，但是建設(shè)成本最高。 本章小結(jié) 本章主要敘述了基于原方案的一些改進(jìn)優(yōu)化方案 ,并與原方案加以比較以確定其是否適用 。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 40 結(jié)論 新方案的成本較低，但是有功損耗、電壓偏差較大 。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 38 圖 53 等效電路 : 因此 已知 :當(dāng)該段線路布置為 7 臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí) 線路 損耗為 ： .1. 2. 1 2L1 LL 2AS 1 0 .5 M V AS 1 0 .5S ( ) ( R jX ) ( 1 .8 0 4 j 1 .1 2 ) 0 .1 6 2 0 .1 0 1 M V AU 3 5?? ? ? ? ? ?? 當(dāng)該段線路布置為 6 臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí) 線路 損耗為 ： .2. 2. 2 2L2 LL 2AS 9 M V AS9S ( ) ( R jX ) ( 1 .8 5 9 j 1 .1 2 ) 0 .1 2 3 0 .0 7 4 M V AU 3 5?? ? ? ? ? ?? 線路總損耗為 : . . .L L 1 L 2S S * 3 S * 2 0 .7 3 2 j 0 .4 5 1 M V A? ? ? ?? ? ? 線路初端的輸入功率需為 : . . .L f LS S S 4 8 .7 6 8 j0 .4 5 1 M V A? ? ??? 線路側(cè)電壓分布 : L 1 L L LL1LP R Q X * K VU 35U 9 K V?? ? ?????? 變壓器內(nèi)的功率損耗為 : . 2LT T T T TB222SS P j Q ( ) ( R j X )U4 8 .7 6 8 0 .4 5 1 ( 0 .7 2 3 j 1 9 .5 5 2 ) 0 .1 4 2 j 3 .8 4 3 M V A110? ? ? ??? ? ? ?? ? ? 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 39 由于變壓器側(cè)電納影響 ： 2x T T 22x T T 2P G U 0 .0 4 1 M V AQ B U 0 .0 7 8 M V A???? 變壓器的損耗為 : ,. TS 0 .1 8 3 j3 .9 2 1 M V A??? 總輸出電量為 : ,. . .T L TS S S 4 8 .5 8 5 j 4 .3 7 2 M V A? ? ? ??? 變壓器電壓 壓降 (不計(jì) TU? ): T T T TT1P R Q X 4 8 .5 8 5 * 0 .7 2 3 4 .3 7 2 * 1 9 .5 5 2U 1 .0 9 6 K VU 1 1 0? ?? ? ??? ??? 所以 ,變壓器高壓側(cè)電壓為： 1NLT2NUU 3 4 .4 5 9 * U 1 0 7 .2 0 4 K VU? ? ??. 通過計(jì) 算得出 : 表 7 優(yōu)化前 優(yōu)化后 有功損耗 無功損耗 電壓偏差 經(jīng)濟(jì)比較 1,35KV架空線 28Km(導(dǎo)線為 35KV LGJ120),約 30 萬元 /Km,總造價(jià)約為 840萬元 ； 2,35KV 架空 28Km (型號(hào)為 35KV LGJ95 占 LGJ120 占 ),約25萬元 /Km(LGJ95),總造價(jià)約為 712 萬元 ； 其它設(shè)備不變 。 現(xiàn)計(jì)算得到架空線載流修正系數(shù) : al 25 C70 20K 5470 25K * I 54 * 248 261 .39 2 A 148 .46 1 A?? ?????? ? ? ? g .m a x 20 a l 0alI( ) ( ) 3 6 .1 C CI? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? 技術(shù)比較 變壓器銘牌參數(shù)不變 : Ns 63000 kva? 1 N 2 NU / U 110 / 35 K V? KNP 237 .0 K W??OP K W?? KU % ? , OI % ? 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 37 變壓器計(jì)算參數(shù) : 2 2K N 1 NT 22NPU 2 3 7 * 1 1 0R 0 .7 2 31 0 0 0 S 1 0 0 0 * 6 3? ? ?? ? 2 2K 1 NT NU % U 1 0 .1 8 * 1 1 0X 1 9 .5 5 21 0 0 0 S 1 0 0 * 6 3? ? ? ?6OT 221NP 4 0 .7G 3 .3 6 4 * 1 0 S1 0 0 0 U 1 0 0 0 * 1 1 0 ?? ? ?? 6ONT 221NI % S 0 .1 2 4 * 6 3B 6 .4 5 6 * 1 0 S1 0 0 U 1 0 0 * 1 1 0 ?? ? ? 圖 線路計(jì)算采用等效簡化法 ,具體方法見附錄 A。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 36 線路優(yōu)化 線路的選擇 在 之前 線路的選擇中 ,原方案是就最大載荷量線路的載流量所選擇的導(dǎo)線截面積 ,而風(fēng)電場的線路并不是都處在最大載荷量的載荷下 ,在較少的風(fēng)電機(jī)的線路上選擇較為細(xì)的 LGJ95 形導(dǎo)線即可滿足載荷需求 .且在 最大載荷量 線路上也可以只在該線路的最后段線路處選用較粗的 LGJ120 形導(dǎo)線 ,以減少投入 . 現(xiàn)就對(duì)新選擇的線路方案與原方案進(jìn)行對(duì)比。 （ 1）線路參數(shù) : r km? ? x km? ? l ? R r * l 0 .2 6 3 * 6 .4 1 .6 8 3X x * l 0 .2 * 6 .4 1 .2 8? ? ?? ? ? ?? 由于線路長度小于 100Km,故不計(jì)線路電納的影響 . 圖 52 等效電路 : 因此 已知 :當(dāng)該段線路布置為 8 臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí) 線路 損耗為 ： .1. 2. 1 2L1 LL 2AS 1 2 M V AS 1 2S ( ) ( R jX ) ( 1 .6 8 3 j 1 .2 8 ) 0 .1 9 8 0 .1 5 0 M V AU 3 5?? ? ? ? ? ?? 當(dāng)該段線路布置為 9 臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí) (l=) 線路 損耗為 ： 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 34 .2. 2. 2 2L2 LL 2AS 1 3 .5 M V AS 1 3 .5S ( ) ( R jX ) ( 1 .8 9 4 j 1 .4 4 ) 0 .2 8 2 0 .2 1 4 M V AU 3 5?? ? ? ? ? ?? 線路總損耗為 : . . .L L 1 L 2S S * 3 S 0 .8 7 6 j 0 .6 6 4 M V A? ? ? ?? ? ? 線路初端的輸入功率需為 : . . .L f LS S S 4 8 .6 2 4 j0 .6 6 4 M V A? ? ??? 線路側(cè)電壓分布 : L 1 L L LL1LP R Q X 1 3 .5 * 1 .8 9 4U 0 .7 3 0 KVU 3 5U 3 4 .2 7 0 KV?? ? ?????? 變壓器內(nèi)的功率損耗為 : . 2LT T T T TB222SS P j Q ( ) ( R j X )U4 8 .6 2 4 0 .6 6 4 ( 0 .7 2 3 j 1 9 .5 5 2 ) 0 .1 4 1 j 3 .8 2 1 M V A110? ? ? ??? ? ? ?? ? ? 由于變壓器側(cè)電納影響 ： 2x T T 22x T T 2P G U 0 .0 4 1 M V AQ B U 0 .0 7 8 M V A???? 變壓器的損耗為 : ,. TS 0 .1 8 2 j 3 .8 9 9 M V A??? 總輸出電量為 : ,. . .T L TS S S 4 8 .4 4 2 j 4 .5 4 3 M V A? ? ? ??? 變壓器電壓壓降 (不計(jì) TU? ): T T T TT1P R Q X 4 8 .4 4 2 * 0 .7 2 3 4 .5 4 3 * 1 9 .5 5 2U 1 .1 2 6 K VU 1 1 0? ?? ? ??? ??? 所以 ,變壓器高壓側(cè)電 壓為： 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 35 1NLT2NUU 3 4 .2 7 0 * U 1 0 6 .5 8 0 K VU? ? ??. 通過計(jì)算得出 : 表 5 優(yōu)化前 優(yōu)化后 有功損耗 無功損耗 電壓偏差 經(jīng)濟(jì)比較 表 6 優(yōu)化前 優(yōu)化后 線路長度 (km*萬元 ) 28*30 *30 斷路器 (個(gè) *萬元 ) 5*30 4*30 電流互感器 (個(gè) *萬元 ) 5*10 4*10 總價(jià)（萬元） 1040 955 優(yōu)化后 的線路長度 較之前減少了一些 ,斷路器和 電流互感器也 減少了各一個(gè) ,投資成本 大約少支出 85 萬元。 風(fēng)機(jī)分組的優(yōu)化 根據(jù)設(shè)計(jì)分析 ,在現(xiàn)有設(shè)備滿足條件的情況下可將該風(fēng)電場的分組從 5 組改變?yōu)?4組 .現(xiàn)就對(duì)新分組后的方案與原方案進(jìn)行對(duì)比。在基本滿足風(fēng)電場的可靠性的前提下 ,盡量降低成本是此優(yōu)化方案的重點(diǎn)。 因此對(duì)短路電流的計(jì)算在發(fā)電場的設(shè)計(jì)出期就變得十分重要 ,由此而產(chǎn)生的關(guān)鍵點(diǎn)的設(shè)備選擇及校驗(yàn)也需重視。 本章小結(jié) 本章主要計(jì)算了風(fēng)電場中若干關(guān)鍵點(diǎn)的短路沖擊電流 ,并選擇且校驗(yàn)了相應(yīng)的設(shè)備。 C 處 : 根據(jù) UN=110KV,I=0,260KA及室外布置要求 ,初選為 LCWD110型電流互感器 ,其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為 :UN=110KV, IN/iN =2*150A/5A。 B 處 : 根據(jù) UN=35KV,I=0,816KA 及室內(nèi)布置要求 ,初選為 LDJ35 型電流互感器 ,其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為 :UN=35KV, IN/iN =900A/5A。 電流互感器的選擇 A 處 : 根據(jù) UN=35KV,I=0,172KA 及室外布置要求 ,初選為 LCW35 型電流互感器 ,其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為