当前我国风电场电气一次系统设计存在的问题分析

摘 要

加强风电场电气一次系统设计，是提高系统运行的稳定性和可靠性以及进一步提高风能利用效率的最佳方式。文中以加强我国风电场电气一次系统设计水平为主要目的，对当前我国风电场电气一次系统设计存在的问题进行分析，并提出相应的解决措施。

【关键词】风电场电气 一次系统 系统设计

近几年来，资源短缺问题已经变得越来越严重，对人们的日常生活和社会文明发展造成了极大影响，因此，为了能够有效解决该问题，各国一直致力于对新能源和可再生能源的开发利用。在我国，在对新资源和对可再生资源进行开发上，对太阳能和风能等可再生能源的开发利用研究成果最为显著，尤其是在风能的开发利用上已经取得了极为喜人的研究成果。当前，我国多通过建设风电场的形式来实现对风能的高效利用，而在风电场电气一次系统设计中，却存在一定问题影响着风能的利用效率。接下来，本文就将对当前我国风电场电气一次系统设计存在的问题进行详细分析，希望能够为有效解决其问题提供可借鉴经验。

1 当前我国风电场电气一次系统设计中存在的主要问题

1.1 短路电流计算不准确

在风电场电气一次系统的设计过程中，短路电流计算不准确是比较常见的问题，并且对系统设计的高效性和合理性具有较为重要的影响。对短路电流进行计算是风电场电气一次系统设计中最基础的工作，其对整个电力一次系统的设计和相关设备的选择具有极为重要的影响，如果短路电流计算不准确，则所设计系统和所选设备在投入运行后就会出现运行不稳定甚至是安全隐患问题。

在风电场电气一次系统设计过程中，导致短路电流计算不准确问题出现的原因主要有两个方面：一方面，是由于设计人员技术水平有限，无法顺利将复杂的电气网络经过简化和转化之后，按照系统设计需求构建能够支持计算的电路数学模型。另一方面，是由于设计人员对短路电流计算不够重视，在计算过程中由于疏忽大意或者是计算失误等原因导致短路电流计算结果不准确。

1.2 箱式变压器选择不合理

在风电场电气一次系统设计过程中，对箱式变压器进行合理选择，是促使系统设计实施之后能够顺利运行的基础保障。但是在当前风电场电气一次系统的设计过程中，设计人员却没有对箱式变压器进行合理选择，只一味追求箱式变压器的性价比，而忽略所选变压器在系统中是否适用，进而导致箱式变压器不能有效降低电能损耗和减少动力电缆长度，并在一定程度上对系统运行的稳定性和高效性造成影响。

1.3 电力电缆故障

在风电场电气一次系统设计中，电力电缆是最基础也是最主要的设备，是整个系统能够顺利运行的基础。虽然，在电力一次系统设计中电力电缆设计很少出现问题，但是在系统实施过程中，电力电缆却经常出现问题。

1.3.1 电力电缆损伤

在系统实施过程中，电力电缆损伤主要为机械损伤，其指在电力电缆正常运行过程中，由于受到震动或者是冲击性负荷的影响，导致电力电缆的绝缘包皮出现损伤，而由于电力电缆的绝缘包皮损伤没有被及时发现，当系统长时间运行之后就会进一步扩大其损伤，最终对整个系统的正常运行造成影响。

1.3.2 绝缘老化

风电场电气一次系统中的电缆多长期暴露在比较恶劣的环境中，所以其在运行过程中非常容易受到外界环境因素的影响，进而导致电力电缆绝缘老化速度加快，运行时间长之后就会相继出现绝缘开裂、穿孔以及绝缘性能下降等问题，形成故障影响系统正常运行。

2 解决风电场电气一次系统设计问题的有效对策

2.1 对短路电流进行精确计算

短路电流是风电场电气一次系统设计的基础工作，是设计系统和选择系统设备的主要参考依据，因此，在对风电场电气一次系统进行设计的过程中，应该对短路电流进行精确计算。所谓短路电流，指的是在电力系统中相与相或相与中性点之间经过电弧或小阻抗拉通的电路，此时由于发生短路反应导线中流经电流要比平常情况下大十数倍甚至是几十倍。若在正常电路或者是低压电网中影响不明显，变压器一次端电压不会出现大幅度下降，但是在风电场电气一次系统中，短路电流的出现就会对系统保护装置以及系统设备的正常运行造成影响。因此在系统设计过程中，一定要对短路电流进行精确计算，通过构建数学电路模型的方式计算出短路电流值及其可能存在的变化范围，以根据该电流值合理选择系统设备型号，并对系统进行合理设计。

2.2 合理选择箱式变压器

在风电场电气一次系统设计中，由于风电机组之间的距离都比较远，所以为了能够有效降低电气一次系统中发电机回路的电能损耗和缩短动力电缆的长度、减少动力电缆的数量，都需要合理选择箱式变压器。通常情况下，在对箱式变压器进行选择过程中，都需要对系统中风电机组的容量和超负荷余量进行详细分析和计算，并计算出系统中的短路电流值，根据以上要求，选择最合适的箱式变压器。另外，在对像是变压器进行选择的过程中还需要注意，为了能够有效对系统中短路电流进行控制，降低电流值，如无特殊要求所选择的箱式变压器的短路阻抗不能太小。

2.3 合理选择电力电缆，合理进行敷设

在风电场电气一次系统设计过程中，电力电缆是最重要的组成部分，因此，为了避免系统投入运行后电力电缆出现问题，在系统设计阶段就应该对电力电缆进行合理选择，并按照施工规范要求进行合理敷设。

在对电力电缆进行选择的过程中，应该选择高性能、高质量以及高抗磨损的电力电缆，确保在系统投入运行之后也不会因为受到环境和外界因素影响而出现故障，确保整个系统的稳定运行。同时，在对电力电缆进行敷设的过程中，也应该根据系统运行环境和系统自身运行特点选择合理的敷设方式，尽可能降低电缆故障发生率。

3 结束语

风能是当前我国开发利用效率最高的一种可再生能源，对缓解能源短缺问题具有极为重要的推动作用。因此，在对风电场电气一次系统进行设计的过程中，应该通过设备合理选型以及合理敷设电力电缆等方式来确保系统运行的稳定性和可靠性，进一步提升我国风能的利用效率。

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作者单位

山西龙源风力发电有限公司 山西省太原市 030006