郭占泉

（特變電工衡陽變壓器有限公司，湖南 衡陽 421007）

預(yù)裝式變電站在風(fēng)電工程中的設(shè)計(jì)

郭占泉

（特變電工衡陽變壓器有限公司，湖南 衡陽 421007）

風(fēng)力發(fā)電作為我國電能的一個(gè)重要來源，在我國電能供應(yīng)中占據(jù)著重要的位置。通常情況下我國的風(fēng)力發(fā)電使用的是“低壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)”，但是這種發(fā)電方式往往對電能的消耗較大。預(yù)裝式變電站相對來說規(guī)模較小，不需要人員專門進(jìn)行看守。在當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電發(fā)展過程中，預(yù)裝式變電站在風(fēng)電場中越來越重要，這種情況下就需要更好地對預(yù)裝式變電站進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，這樣才能更好地滿足預(yù)裝式變電站的需求，促進(jìn)我國風(fēng)電工程更好的發(fā)展。

預(yù)裝式；變電站；風(fēng)電工程；設(shè)計(jì)

隨著當(dāng)前我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電在電能方面的應(yīng)用越來越廣泛，其中低壓風(fēng)力發(fā)電機(jī)是國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的一種常用模式，這種發(fā)電模式的輸出電壓為0.69kV。通常情況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分布都比較分散，與風(fēng)電場中心的變電站有著較遠(yuǎn)的距離，因此就會(huì)增加傳輸過程中對電能的消耗，要想使這一問題得到解決，可以在其中進(jìn)行預(yù)裝式變電站的應(yīng)用，這種變電站中的配電裝置以及高壓開關(guān)設(shè)備和變壓器都需要按照特定的方案進(jìn)行安裝。由于當(dāng)前預(yù)裝式變電站在風(fēng)電場中的應(yīng)用越來越廣泛，因此就需要根據(jù)其特殊性進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)，下面就預(yù)裝式變電站在風(fēng)電工程中的設(shè)計(jì)進(jìn)行具體分析。

1 風(fēng)電場中預(yù)裝式變電站技術(shù)概述

預(yù)裝式變電站又稱為箱式變電站，這種變電站主要是將低壓配電裝置和高壓開關(guān)設(shè)備以及配電變壓器按照相應(yīng)的方式進(jìn)行一體化的預(yù)制形成一種成套的設(shè)備，也就是將這三種設(shè)備的功能進(jìn)行有效的結(jié)合。

常規(guī)的土建變電站和預(yù)裝式變電站存在一定的差異，首先預(yù)裝式變電站是由制造廠直接進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造以及安裝完成的，另外，預(yù)裝式變電站在出廠以前需要進(jìn)行型式試驗(yàn)考核，這種變電站在實(shí)際的安裝、運(yùn)行、適應(yīng)性等方面有著明顯優(yōu)勢，在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效降低傳輸中的損耗，同時(shí)還能促進(jìn)供電質(zhì)量的提升。除此之外，在投資以及送電周期方面與土建變電站相比也有明顯的優(yōu)勢。在實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)裝式變電站在戶外的使用比較多，因此在具體的設(shè)計(jì)、安裝、制造方面的要求比較高，這樣才能使變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行得到有效保證。在實(shí)際運(yùn)行中。如果高壓開關(guān)或者低壓開關(guān)出現(xiàn)凝露，這種情況下就有可能導(dǎo)致出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)放電，因此就需要避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。變壓器在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，就會(huì)影響出力，因此在實(shí)際的變電站運(yùn)行中需要防止發(fā)熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時(shí)還要防止腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)，以保證變電站正常、安全的運(yùn)行。

2 預(yù)裝式變電站在風(fēng)電工程中的設(shè)計(jì)

風(fēng)電場中預(yù)裝式變電站的功能劃分相當(dāng)明確，其中的高壓配電裝置、低壓配電裝置以及變壓器分別安裝在高壓室、低壓室和變壓器室，三個(gè)部分使用電纜建立聯(lián)系，在風(fēng)電工程預(yù)裝式變電站設(shè)計(jì)中，散熱問題、防火問題、接地問題、檢修問題是其中最重要的幾個(gè)部分。

首先從散熱問題來說，由于預(yù)裝式變電站的空間狹窄，因此這一問題就成了箱式變電站中的主要問題。此外，通風(fēng)和防塵問題也是這種變電站設(shè)計(jì)中需要考慮的內(nèi)容。預(yù)裝式變電站幾乎都是在室外工作的，這種情況下箱內(nèi)的溫度就會(huì)隨著太陽的輻射升高，箱內(nèi)溫度一旦升高就會(huì)對箱內(nèi)元件以及高低壓設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響，要想使變電站的正常運(yùn)行得到有效的保證，就需要采取有效的措施進(jìn)行降溫。

其次是防火問題。在變電站的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中要求，變壓器和耐火等級為二級的建筑物之前的防火凈距離應(yīng)該保證在10m，與可燃介質(zhì)電容器以及變壓器等設(shè)備的外墻凈距兩側(cè)以及總高都應(yīng)該加3m，如果相應(yīng)的防火墻符合變電站設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，并且沒有空洞或者門窗，這種情況下就不會(huì)對防火墻以及建筑物之間的距離進(jìn)行要求。如果其中存在防火門，防火墻和設(shè)備之間的距離就應(yīng)該保持在5m以上。

第三，接地問題。由于預(yù)裝式變電站中的設(shè)備較多，不同的設(shè)備具體的接地形式也存在一定的差異，這種情況下如果不能對其進(jìn)行有效的處理，極有可能出現(xiàn)燒毀的現(xiàn)象，因此在實(shí)際安裝中必須保證外殼以及電纜按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行接地，同時(shí)為了避免燒毀問題的出現(xiàn)，還需要采取一定的屏蔽措施。

第四，檢修問題。預(yù)裝式變電站中的緊湊型變電站，由于其本身的空間相當(dāng)小，為了方便后期的檢修工作，在實(shí)際設(shè)計(jì)中必須將人為維修的空間問題進(jìn)行考慮。電纜出線需要沿電纜溝敷設(shè)或者通過穿鋼管，在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候都應(yīng)該將用戶維修的情況考慮進(jìn)去。最后關(guān)于過電壓的問題。在電纜出線末端的線路終端桿上需要進(jìn)行新型的過電壓電纜保護(hù)器的設(shè)置，這樣就能有效實(shí)現(xiàn)對過電壓的防止。下面就具體對風(fēng)電工程總的預(yù)裝式變電站中的低壓配電裝置、高壓開關(guān)設(shè)備以及變壓器的設(shè)計(jì)分別進(jìn)行分析。

2.1 低壓配電裝置

在進(jìn)行風(fēng)電用預(yù)裝式變電站的低壓配電裝置設(shè)計(jì)中，需要切實(shí)按照GB 17467—2010的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，低壓配電柜需要選擇 GGD 型組合式交流低壓配電柜，因?yàn)檫@種配電柜在電氣方案適用性強(qiáng)，同時(shí)方便安裝維護(hù)，有很好的防護(hù)性能，并且具有極強(qiáng)的分段能力。

GGD 型配電柜的柜體使用的是通用型的柜體，20模安裝孔，最后的組裝使用的是SMF冷彎型鋼進(jìn)行局部焊接，這種結(jié)構(gòu)的柜體具有較強(qiáng)的通用性。為了使柜體在使用中的散熱得到有效的保證，GGD柜體的上下兩端均有散熱孔的設(shè)置，柜體內(nèi)部電器元件則通過上端操控進(jìn)行散熱，冷風(fēng)通過下端槽孔進(jìn)入，這樣柜體中就會(huì)形成一個(gè)自然的風(fēng)道，就能使柜體運(yùn)行的散熱得到有效的保證。柜體的頂端能夠進(jìn)行拆裝，其中的主母線的調(diào)整以及裝配也是相當(dāng)方便，在實(shí)際使用中，為了更方便地進(jìn)行裝運(yùn)和起吊，柜頂四角都有吊環(huán)的設(shè)置，柜體內(nèi)部安裝的無功補(bǔ)償裝置和低壓計(jì)量都是按照柜裝的形式進(jìn)行的，操作以及后期的維護(hù)都能夠在班前進(jìn)行，通過這種方式的設(shè)置能夠使柜體的外形尺寸得到有效的控制，柜體內(nèi)部能夠?qū)Φ蛪簜?cè)額定開斷電流進(jìn)行有效的測控，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對非電量的保護(hù)以及對電氣參數(shù)的測量，一旦發(fā)生事故，這一系統(tǒng)還能夠?qū)κ鹿蔬M(jìn)行有效的記錄。

2.2 高壓開關(guān)設(shè)備

在風(fēng)電場中進(jìn)行預(yù)裝式變電站的設(shè)計(jì)中，熔斷器組合電器是預(yù)裝式變電站中高壓負(fù)荷開關(guān)的最佳選擇，正常的負(fù)荷電路都需要通過高壓負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行控制，如果出現(xiàn)過載電流或者短路的情況，都需要使用熔斷器進(jìn)行開斷。這種模式的控制設(shè)備具有維護(hù)工作量小、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)開關(guān)母線不會(huì)因?yàn)橥饨绛h(huán)境受到影響。為了保證長期、安全、穩(wěn)定的使用，需要定期對設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，這樣才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的問題并且及時(shí)進(jìn)行解決。

2.3 變壓器

風(fēng)電場中的預(yù)裝式變電站中的變電器通常使用的是油浸式升壓變壓器，常規(guī)的油浸式升壓變壓器為全密封型，在實(shí)際安裝中需要將其單獨(dú)安裝在變壓器室內(nèi)，不能和高壓開關(guān)設(shè)備進(jìn)行同箱安裝。在當(dāng)前的實(shí)際使用中，為了更好地提高變壓器的散熱功能，經(jīng)電磁優(yōu)化后硅鋼片是變壓器鐵心材料的最佳選擇，利用這種材料能夠有效降低變壓器負(fù)載損耗以及空載損耗，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)三面散熱，有效增強(qiáng)設(shè)備的散熱問題，相比較以往的側(cè)面散熱、單面散熱等方式都有明顯的優(yōu)勢，有效的解決了散熱死角問題，避免了由于散熱對設(shè)備造成的損害。

此外，在實(shí)際使用中，由于風(fēng)能本身存在間歇性以及波動(dòng)性等特點(diǎn)，這種情況下變壓器就容易不斷受到?jīng)_擊，因此在實(shí)際的風(fēng)能預(yù)裝式變電站的設(shè)計(jì)中，相應(yīng)的變壓器就需要能夠承受較強(qiáng)的沖擊電流能力。就目前風(fēng)電場中的預(yù)裝式的變電站的應(yīng)用現(xiàn)狀來說，預(yù)裝式變電站的空間都比較狹窄，這種情況下變壓器的散熱問題和通風(fēng)問題就成了預(yù)裝式變電站中面臨的主要問題。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中如果對散熱以及通風(fēng)問題進(jìn)行解決，就會(huì)出現(xiàn)防塵和安全防護(hù)的問題，所以在實(shí)際進(jìn)行預(yù)裝式變電站的設(shè)計(jì)以及安裝過程中，必須將變電站所在地的自然環(huán)境和預(yù)裝式變電站的防塵以及散熱三者進(jìn)行綜合考慮，在安裝時(shí)應(yīng)該盡可能地在其中進(jìn)行溫控溫顯裝置以及通風(fēng)機(jī)的加裝，這樣不僅能夠有效平衡散熱、安全、防塵之間的關(guān)系，同時(shí)也能及時(shí)了解設(shè)備的溫度，更好地進(jìn)行通風(fēng)防塵、散熱工作。

3 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，人們正常的生產(chǎn)、生活已經(jīng)越來越離不開電能，風(fēng)能作為我國電能供應(yīng)的重要部分，在我國的電能使用中占據(jù)著重要的位置。由于風(fēng)電工程中的風(fēng)電機(jī)組比較分散，這種情況下實(shí)際電能傳輸中電能損耗就會(huì)比較大，預(yù)裝式變電站能夠有效降低傳輸中的電能損耗，因此在風(fēng)電工程中得到了推廣和使用。但是由于這種變電站本身結(jié)構(gòu)比較緊湊，因此其中存在散熱及防塵等問題，要想在風(fēng)電工程中更好地使用這種變電站裝置，就需要根據(jù)風(fēng)電工程所在地的環(huán)境，并結(jié)合散熱、防塵幾個(gè)方面的因素共同考慮預(yù)裝式變電站的設(shè)計(jì)和安裝，這樣就能確保在降低傳輸損耗的同時(shí)，有效解決散熱以及防塵等問題，從而促進(jìn)預(yù)裝式變電站在風(fēng)電工程中更好的應(yīng)用。

[1]李建敏. 110kV升壓變電站電氣一次設(shè)計(jì)探討[J]. 城市建設(shè)理論研究：電子版，2015(6).

[2]馬明宇. 淺析110kV變電站暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)及其注意事項(xiàng)[J].工程技術(shù)：全文版，2016(6).

[3]劉曙光，容江偉，王宏斌. 預(yù)裝式變電站綜合保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003(16).

[4]陳煒，劉滌塵，廖清芬，王靜，陳懿，韓翔宇. 風(fēng)電接入配電網(wǎng)對電壓質(zhì)量的影響及對策研究[J]. 電力電容器與無功補(bǔ)償，2016(4).

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1671-0711（2017）06（下）-0084-02