歌美颯風(fēng)電（天津）有限公司 羅斌

0 引言

隨著國(guó)家“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，我們?cè)诤Ｍ鈭?zhí)行越來(lái)越多的工程項(xiàng)目。比如在蒙古國(guó)，很多電力工程項(xiàng)目的EPC總包由中國(guó)的機(jī)電工程公司承擔(dān)。本文所提及的是一個(gè)叫Tsetsii的風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，它位于蒙古國(guó)南部戈壁省TSOGTTSETSII市，且毗鄰中國(guó)邊界。項(xiàng)目的業(yè)主是亞洲清潔能源公司（CEA），咨詢顧問(wèn)公司來(lái)自歐洲，EPC總包由中國(guó)技術(shù)進(jìn)出口總公司（CNTIC）和歌美颯（天津）風(fēng)電公司組成聯(lián)合體，設(shè)計(jì)容量50MW，投標(biāo)階段擬用歌美颯天津工廠生產(chǎn)的G97-2MW風(fēng)機(jī)。

Tsetsii項(xiàng)目位于蒙古高原的半荒漠戈壁區(qū)域，冬季氣溫低達(dá)-40度，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)公司對(duì)于電能質(zhì)量和電能損失都有較高的要求。針對(duì)超低溫和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的要求，歌美颯和CNTIC多次研討對(duì)產(chǎn)品都采取了超低溫和耐風(fēng)沙的特殊設(shè)計(jì)。項(xiàng)目采用直埋XLPE電纜構(gòu)成35KV中壓集電線路，經(jīng)風(fēng)場(chǎng)變電站升壓到110KV輸送到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。整個(gè)中壓回路起到了連接發(fā)電設(shè)備和升壓設(shè)備的作用，保證其穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性成為項(xiàng)目的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。另外，對(duì)于中壓集電線路的電能損失也要做良好的規(guī)劃，以滿足客戶和本地電網(wǎng)的需求。

本工程中，風(fēng)場(chǎng)場(chǎng)地基本平整，風(fēng)機(jī)布置程不規(guī)則的矩陣排列。初步設(shè)計(jì)4條集電線路，每條線路帶5～7臺(tái)風(fēng)機(jī)。變電站一方面考慮離風(fēng)機(jī)群近，一方面考慮運(yùn)輸需求離主干道不遠(yuǎn)。歌美颯和CNTIC充分溝通，設(shè)計(jì)出了適合本項(xiàng)目特殊要求并能滿足中壓電氣設(shè)備安全運(yùn)行的中壓集電線路。

1 風(fēng)場(chǎng)中壓回路基本規(guī)劃

在三維坐標(biāo)圖上25臺(tái)風(fēng)機(jī)的機(jī)位如圖1所示。

中壓電纜采用電纜溝直埋方式。電纜溝按照IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和施工。

圖2為典型電纜溝截面施工示意圖。針對(duì)風(fēng)場(chǎng)區(qū)域的低溫凍土特點(diǎn)，所有電纜采用PVC電纜護(hù)套管保護(hù)，上加蓋混凝土電纜溝蓋。開(kāi)挖深度約1.1米，回填土約0.7米。

2 中壓回路電纜選型計(jì)算

電纜選型首先需要計(jì)算所選擇的電纜截面的最大允許額定電流（經(jīng)驗(yàn)值要求每回路最大電流不超過(guò)630A）。該值是電纜生產(chǎn)商依據(jù)以下安裝條件必須清楚實(shí)施的因素。

同條件下的線路回?cái)?shù)：4（3芯加1接地）；土層溫度：250C (夏天), -300C (冬天)；電纜埋深：0.8m （直埋鋪設(shè)）；土壤熱阻值：1.5度-米/瓦。

則根據(jù)這些條件確定限定系數(shù)如下：

K1回路系數(shù)：4回路每溝=0.68；K2∶土層溫度系數(shù)=1；K3∶ 電纜埋深系數(shù)=0.96；K4∶土壤熱阻系數(shù)=0.85。

電纜最大短路耐受電流必須大于安裝中存在的最大短路電流。（設(shè)計(jì)的限定系數(shù)中的最大容許額定電流基于土壤溫度298K=273+25，土壤熱阻值1.5K.M/W）。為了確認(rèn)目前供應(yīng)范圍的匹配性EPC承包方必須提供在電網(wǎng)連接點(diǎn)得短路電流值。

圖1 25臺(tái)風(fēng)機(jī)的機(jī)位

表1 電纜生產(chǎn)廠商所給的截面積選型參數(shù)

表2 經(jīng)過(guò)初步電流計(jì)算后的電纜選型

表3 反應(yīng)在年利用小時(shí)下的電量損失

對(duì)于短路電流，風(fēng)場(chǎng)110kV側(cè)按40kA選擇電氣設(shè)備。

中壓集電線路的每個(gè)回路的電纜尺寸和長(zhǎng)度，依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)因素包括風(fēng)機(jī)、道路、平臺(tái)和回路布置，需要參見(jiàn)設(shè)計(jì)詳圖。

3 中壓回路電損計(jì)算

電壓降和電量損失的初步計(jì)算基于額定功率因素cosφ=0.95的假設(shè)下進(jìn)行的，每個(gè)回路的最大電量損失和該回路最大允許通過(guò)電流相關(guān)，而該電流一般由電流生產(chǎn)商提供，我們?cè)陔娎|選型中已經(jīng)介紹。整個(gè)回路的電壓允許從最遠(yuǎn)的風(fēng)機(jī)到主變側(cè)有5%的最大電壓降。

cosφ=0.95時(shí)，依據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn)通常整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電量損失最大為3%（這是重要的設(shè)計(jì)變量，業(yè)主CEA要求內(nèi)部電網(wǎng)能損為2%可能是不合理的且很難達(dá)到的）。

整個(gè)中壓回路的電能損計(jì)算值概括為1.22%。

而估計(jì)電量損失是依據(jù)風(fēng)場(chǎng)的年風(fēng)速分布頻率（玫瑰圖）來(lái)估算，風(fēng)機(jī)數(shù)：25臺(tái)；單臺(tái)額定功率：2.0MW；功率因素：0.95；年可利用小時(shí)：3697小時(shí)；年滿發(fā)電量：25X2X3697X0.95=175,607,500度。

4 結(jié)論

綜合而言，選擇XLPE的鋁導(dǎo)體電纜，并在施工中注意低溫保護(hù)，一方面滿足了項(xiàng)目的設(shè)計(jì)可靠性，另一方面相對(duì)于銅導(dǎo)體也體現(xiàn)了它的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)在整體設(shè)計(jì)上控制其電量損失在比較小的范圍內(nèi)，既滿足了用戶的需求，也不會(huì)增加太多投資。

［1］影響電纜載流量的內(nèi)部因素 ．VFE．2015-5-10

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［6］15_0508_BOP_Technical_Description_PE?AS_PRIETAS_94,5_MW_WF_REV.1 Working Paper

圖2 典型電纜溝截面施工示意圖

圖3 電纜截面示意圖