300mw海上风电场电气主接线设计【字数：11628】
风能是一种存储量巨大的可再生能源，世界各地也更加重视风能的利用随着海上风电场技术发展逐渐成熟，风电也即将成为我国沿海地区可持续发展的重要能量来源，风电技术具有广阔的开发应用前景。海上风电场的环境比较特殊，陆上风电场的设计也不能直接运用于海上风电场，因此有必要针对海上风电场电气主接线设计进行讨论。本设计的内容有风电机组的排列，集电线路选择，海上升压站的接线方式，主要设备的选择，过电压保护等等。本次毕业设计是针对江苏沿海某300MW海上风电场进行设计，通过对主接线的设计，集电线路选择等问题进行探讨，并借鉴现有海上风电场的数据，对方案进行各方面的比较，最终确定方案。
目录
第1章 绪论 1
1.1 设计的背景及意义 1
1.2 风电场基本资料 1
1.2.1 风电场基本介绍 1
1.2.2 海上风电场的组成 2
1.3 设计的任务及要求 3
第2章 风机的分组 4
2.1 风机排列介绍 4
2.2 风机排列方案 4
2.3 小结 7
第3章 集电系统 8
3.1 集电系统简介 8
3.2 集电线路的选择 10
第4章 电气主接线设计 12
4.1 风机升压介绍 12
4.2 海上变电系统比较 12
4.2.1 技术比较 12
4.2.2 经济比较 15
4.2.3 综合比较 15
4.3 主变压器台数及型式选择 16
4.4 主要设备的选择 21
第5章 短路电流计算 24
5.1 短路的原因和后果 24
5.1.1 短路的原因 24
5.1.2短路引起的后果 24
5.2 短路电流计算 24
第6章 电气设备的选型 27
6.1 220KV升压站高压配电装置的方案 27
6.1.1 方案比选 27
6.1.2 参数选择 27
6.2 35KV升压站电气设备 28
6.3 设备清单 29
第7章 无功补偿 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
30
7.1 无功补偿装置的选择 30
7.2 无功补偿容量的计算 30
第8章 总结 32
参考文献 33
致谢 34
附录 35
第1章 绪论
1.1 设计的背景及意义
随着文化经济的快速发展，能源短缺问题日益严重，寻找新能源成为应对当前气候、生态和能源等问题的首要前提。由于风能的环保、发展迅速以及可再生的特性，让其成为人们进军新能源的第一站。21世纪初，累计运行的风力发电机组就有1026台，由于海上风能的量值是陆上风能的4倍，所以其中多数为海上风压站。随着风电场技术发展成熟，将会有更多的风电机组投入使用。江苏省处于近海海域，其建造海上风电场的地域优异明显。近年来江苏省的风电事业发展十分迅速，很快就发展成为国家的千万千瓦级风电基地之一，因此江苏省是海上风电发展最为迅速的省份。然而，由于海上环境恶劣，大规模和远距离的传输严重消耗了风电机组和其他设备的使用寿命，这也使海上风电场的运行和维护成本提高了很多。不仅如此，海上风电场设计更是没有可以参考的样例和文件，其电气主接线系统更是存在选型误差和参数错误。所以为了海上风电场的广泛使用，我们不仅要降低其使用成本，还要对它的电气系统提出特殊要求。
1.2 风电场基本资料
1.2.1 风电场基本介绍
该海上风电场位于江苏某地区的一个行政区内，场址中心距离岸线约49km，项目建设容量为302.4MW。整个区域形状呈四边形，规划海域面积为92
km
2
，东西宽约9.7km，南北长约9.1km，场区水深约814km。结合该地区气象观测站历年来的观察和统计结果来看，该地区常年的平均气温是16.2
°
C
，其中偶尔也会有极端气温，最高达到38.4
°
C
，最低达到11.7
°
C
。根据其他资料显示，该地的历年降水量平均达到了1220.3mm；最近十年的风速最大为38.0m/s。历年的主要风向为东南东，近十年的雷暴天数平均为32.8天。
现设计海上风电场总装机容量为302.4MW，使用单机容量为4.2MW的风力发电机组，一共采用72台，分布在近海大约90平方公里的区域，风电场风机汇流采用35kV海底电缆线路。海上风电场有220kV的海上升压站，设计两台容量为180000kVA的主变压器和220kV 以及35kV HGIS组合电器。本次设计中，海上风电场采用二级升压方式升高电压，就是说风电机的输出电压为690V，然后经风机里的变压器（箱变）升压至35kV后，再使用35kV海底电缆汇流到220kV海上升压平台，最终使用220kV海底电缆接入到陆上升压站。
1.2.2 海上风电场的组成
海上风电场一共由四个部分组成，如下图所示。
/
图11海上风电场的组成图
（1）风电机系统。
风力发电机系统包括海上风力发电机、变压器（箱变）、风电机回路开关装置等，以上各装置都设置在风电机组塔筒中。
（2）集电系统。
每个海上风力发电机都作为一个小单元，然后通过35kV海底电缆将风力发电机都串联起来，再汇集到海上变电站的35kV侧。海上风电场的海底集电系统一般由6~10个风机单元组成。集电系统的连接方式也很多，包括有放射形拓扑、环形拓扑、星形拓扑等等许多样式。
目录
第1章 绪论 1
1.1 设计的背景及意义 1
1.2 风电场基本资料 1
1.2.1 风电场基本介绍 1
1.2.2 海上风电场的组成 2
1.3 设计的任务及要求 3
第2章 风机的分组 4
2.1 风机排列介绍 4
2.2 风机排列方案 4
2.3 小结 7
第3章 集电系统 8
3.1 集电系统简介 8
3.2 集电线路的选择 10
第4章 电气主接线设计 12
4.1 风机升压介绍 12
4.2 海上变电系统比较 12
4.2.1 技术比较 12
4.2.2 经济比较 15
4.2.3 综合比较 15
4.3 主变压器台数及型式选择 16
4.4 主要设备的选择 21
第5章 短路电流计算 24
5.1 短路的原因和后果 24
5.1.1 短路的原因 24
5.1.2短路引起的后果 24
5.2 短路电流计算 24
第6章 电气设备的选型 27
6.1 220KV升压站高压配电装置的方案 27
6.1.1 方案比选 27
6.1.2 参数选择 27
6.2 35KV升压站电气设备 28
6.3 设备清单 29
第7章 无功补偿 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
30
7.1 无功补偿装置的选择 30
7.2 无功补偿容量的计算 30
第8章 总结 32
参考文献 33
致谢 34
附录 35
第1章 绪论
1.1 设计的背景及意义
随着文化经济的快速发展，能源短缺问题日益严重，寻找新能源成为应对当前气候、生态和能源等问题的首要前提。由于风能的环保、发展迅速以及可再生的特性，让其成为人们进军新能源的第一站。21世纪初，累计运行的风力发电机组就有1026台，由于海上风能的量值是陆上风能的4倍，所以其中多数为海上风压站。随着风电场技术发展成熟，将会有更多的风电机组投入使用。江苏省处于近海海域，其建造海上风电场的地域优异明显。近年来江苏省的风电事业发展十分迅速，很快就发展成为国家的千万千瓦级风电基地之一，因此江苏省是海上风电发展最为迅速的省份。然而，由于海上环境恶劣，大规模和远距离的传输严重消耗了风电机组和其他设备的使用寿命，这也使海上风电场的运行和维护成本提高了很多。不仅如此，海上风电场设计更是没有可以参考的样例和文件，其电气主接线系统更是存在选型误差和参数错误。所以为了海上风电场的广泛使用，我们不仅要降低其使用成本，还要对它的电气系统提出特殊要求。
1.2 风电场基本资料
1.2.1 风电场基本介绍
该海上风电场位于江苏某地区的一个行政区内，场址中心距离岸线约49km，项目建设容量为302.4MW。整个区域形状呈四边形，规划海域面积为92
km
2
，东西宽约9.7km，南北长约9.1km，场区水深约814km。结合该地区气象观测站历年来的观察和统计结果来看，该地区常年的平均气温是16.2
°
C
，其中偶尔也会有极端气温，最高达到38.4
°
C
，最低达到11.7
°
C
。根据其他资料显示，该地的历年降水量平均达到了1220.3mm；最近十年的风速最大为38.0m/s。历年的主要风向为东南东，近十年的雷暴天数平均为32.8天。
现设计海上风电场总装机容量为302.4MW，使用单机容量为4.2MW的风力发电机组，一共采用72台，分布在近海大约90平方公里的区域，风电场风机汇流采用35kV海底电缆线路。海上风电场有220kV的海上升压站，设计两台容量为180000kVA的主变压器和220kV 以及35kV HGIS组合电器。本次设计中，海上风电场采用二级升压方式升高电压，就是说风电机的输出电压为690V，然后经风机里的变压器（箱变）升压至35kV后，再使用35kV海底电缆汇流到220kV海上升压平台，最终使用220kV海底电缆接入到陆上升压站。
1.2.2 海上风电场的组成
海上风电场一共由四个部分组成，如下图所示。
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图11海上风电场的组成图
（1）风电机系统。
风力发电机系统包括海上风力发电机、变压器（箱变）、风电机回路开关装置等，以上各装置都设置在风电机组塔筒中。
（2）集电系统。
每个海上风力发电机都作为一个小单元，然后通过35kV海底电缆将风力发电机都串联起来，再汇集到海上变电站的35kV侧。海上风电场的海底集电系统一般由6~10个风机单元组成。集电系统的连接方式也很多，包括有放射形拓扑、环形拓扑、星形拓扑等等许多样式。
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