风电场集电线路设计.pdf

风电场集电线路设计 禹超 中国华 电工程 集 团 有 限公司北 京1 0 0 0 3 5 中图分类号 t m 6 1 4 文献标识码 a 文章编号 1 6 7 1 7 5 9 7 2 0 1 1 0 8 2 0 0 8 7 0 2 1概述 1 1建设风能发电的必要性 我国政府对可再生能源 的开发利用高度重视 2 0 0 6 年i 月i 日正式生效 的 中华人民共和国可再生能源法 中明确指出 国家将可再生能源 的开 发利用列为能源发展的优先领域 通过制定可再生能源开发利用总量目标 和采取相应措施 推动可再生能源市场的建立和发展 风能发 电作为可再生能源 中最具有经济开发价值的清洁能源 风资源 的开发利用是我国能源发展战略和调整 电力结构的重要措施之一 风能既 是绿色环保 的可再生能源 同时也是目前技术成熟的 可作为产业开发的 可持续发展 的重要能源 大规模发展风力发 电是解决我 国能源和电力短缺 最现实的战略选择 1 2风电场集 电线路的特点 风电场工程主体为分散于各处 相互之间保持一定间距的风电机组 由于一般风机发电机的出口端 电压为6 9 0 v 属低珏 电源 为减少场 内连接 线路的线路损耗 经升压后 由场 内的高压联络线路统一送至升压站 需 建设的高压联络线路按风电场工程的定义称为场内集电线路 根据风 电场的装机容量 需确定风 电场的主接线形式 根据风机特 点 目前 已更多地采用一机一变的单元接线 即在每台风机边设置一台满 足风机单机容量输出的箱式变压器 同时 为提高整个风 电场 的安全 可 靠运行 以5 0 m w 风 电场装机容量规模 为例 3 4 回左右 的主接线方式较为 适宜 在既有风机的控制保护同时 又有箱变的保护配置 能达到风 电机 组的安全运行 要求 而且通过合杆等方式又能节约一定 的集 电线路工程 量 风电场内的集电线路方式既可以采取架空线路方式 也可以采取电缆 敷设方式 而根据 电力市场的现状 一般电力电缆线路 的投资远远高于架 空线路 较之能达到倍数级的关系 除个别地区的风电场 由于土地资源 和环境等因素制约下场内只能采用直埋敷设电缆方式外 大部分的风 电场 由于地处偏远地区 人烟稀少 同时对环境影响较小的前提下 较多的形 式是场内集电线路采用架空线路方式 下面 以华电双辽那木斯风 电场一期4 9 5 m w i程为例 介绍风电场集电 线路设计方案 2风电场集 电线路设计方案介绍 2 1工程基本情况 华电双辽那木斯风电场 位于吉林省四平市双辽市境内 东经1 2 3 2 1 3 0 1 2 3 2 5 3 9 北纬4 3 2 5 5 1 4 3 2 8 5 1 之间 海拔高度 为1 2 2 1 5 4 m 场地开阔 平坦 那木斯风电场一期场地的东侧分布有4 个 村庄 分别是那木林场 那木村二队 那木村三队和那木村四队 那木斯 风 电场一期场地的北侧和东侧 地势平坦 地面高度变化不大 均为树 林 其中北侧树林面积大和密集 西侧和南侧的地势起伏较大 树林较 少 大部分是草地和沙丘 华电双辽那木斯风电场总体规划开发规模为2 0 0 m w 共分四期建设 本期为一期工程 装机容量为4 9 5 m w 拟安装3 3 台单机容量为1 5 0 0 k w 的风 力发 电机组 同时 本期工程共需安装3 3 台箱式变电站 其高压侧均采用 并联接线方式 根据风力发 电机组布置图 将风力发 电机组 箱式变电站 共分为3 组 采用3 5 k v 架空线接至场 内升压站3 5 k v 母线 2 2集 电线路路径 技术研发 磬一 2 2 i两端进出线说明 本工程箱变附近终端杆与箱变距离保持在l o m 2 0 m 之 问 确保架空线 路尽量接近箱变 但保持一定距离 保证杆塔基础 包括拉线基础 位于 箱变基础之外 电缆上线 电缆型号为v j v 2 2 2 6 3 5 3 x 5 0 同理 升压变电站附近终端杆与升压站保持一定距离 电缆下线 电 缆型号为y j v 2 2 2 6 3 5 3 x 2 4 o 2 2 2线路路径 本工程新建线路合计3 1 0 4 k m 全部为架空线路 其中同杆双回线路 长约为2 5 k m 全线大部分为平原或丘陵地带 集电线路共分三条 每条线路接入1 1 台风机组 由于三回集电线路在进升压站处路径一致 因此 考虑采用同杆双回 水泥杆 单杆一回 水泥杆 的架线方案或者 同杆三回 钢管杆 的 架线方案 具体的方案比较如下表1 和表2 所示 表1 水泥杆和钢管杆经济比较表 水泥杆方案 钢管杆方案 比较项 目名称 数 堕 单价 合价 数 盥 单价 合价 量 位 元 元 量 位 元 元 单回路直 线水泥杆 1 4 基 4 8 4 4 6 7 8 1 5 单回路转 水 角水泥杆 l 基 9 4 8 5 9 4 8 5 泥 杆 双回路直 方案 线水泥杆 l 4 基 i 1 l 4 3 1 5 6 0 1 3 双回路转 角水泥杆 4 基 l 5 4 4 5 6 1 7 7 9 钢 三回路直 l 4 基 41 9 7 3 5 8 7 6 1 7 管 线钢管杆 杆 方 三回路转 角钢管杆 4 基 9 5 7 6 0 3 8 3 0 4 1 案 合计 2 9 5 l o o 9 7 0 7 0 0 表2 水泥杆和钢管杆技术比较表 方案名称 水泥杆 钢管杆 比较 内容 杆塔高度适中 安装 总共走 一 路线路路径 较 优 点 检修方便 有定型杆 美观 型 设计周期较短 杆塔高度较高 安装检修 缺 点 多走一路线路路径 难度较大 无定型杆型 设计周期较长 方案选择 推荐方案 各选方案 通过上述经济技术比较可知 水泥杆较钢管杆有造价便宜 安装检修 方便 设计周期短等诸多优点 虽然水泥杆比钢管杆多走一路线路路径 v a 一 技 术 研 发 但是 本风电场处在人烟较稀少地段 多走一路线路路径对当地景观无太 大影响 因此 本工程推荐采用 同杆双 回 水泥杆 单 杆一回 水泥 杆 的进站架线方式 2 3气象条件 设计气象条件详见表3 表3 全线设计气象条件汇总 最高 4 0 气 最低 4 0 覆冰 一 5 温 最大风 5 安装 1 5 外过电压 1 5 内过电压 5 年平均气温 5 最大风 3 0 风 覆冰 1 0 速 安装 l 0 mi s 外过 电压 l o 内过 电压 l 5 覆冰厚度 1l l n 1 l 0 覆冰 冰的密度 c m3 0 9 2 4导线 避雷线和光缆的选型及其防振措施 2 4 i导线 避雷线和光缆的选型 集电线路共分三条 每条线路接入 i 1 台风机组 前6 台风机组采用 l g j 9 5 2 0 钢芯铝绞线 后段采用l 6 j 一 1 8 5 3 0 钢芯铝绞线 l g j 一 1 8 5 3 0 型导线外径1 8 9 m m 质量7 3 1 4 k g k m 计算拉断力6 4 5 6 0 n l g j 一 9 5 2 0 型导线外径1 3 8 7 m m 质量4 0 8 9 k g k m 计算拉断力3 7 0 8 0 n 避雷线采用g j 一 3 5 钢绞线 外径7 8 0 jli lll 质量2 9 5 1 k g k m 计算拉断 力4 3 6 0 0 n 光缆采用a d s s 自承式8 芯光缆 2 4 2初伸长处理 导线 地线的塑性伸长对弧垂的影响 用降温法补偿 以实测气温为 准 降低温度取值如下 l g j 一 1 8 5 3 0 2 o l g j 一 9 5 2 0 2 o g j 一 3 5 1 0 2 4 3防振措施 本工程导 避雷线均采用防振锤防振 表中所列数值为每档 每端 一 根子导线的安装个数 防振锤安装型号及距离如表4 所示 表4 防震锤型号及安装距离一览表 电线型号 防振锤型号 安装距离 s l gj 1 8 5 3 0 f d 4 0 4 1 n l l gj 9 5 2 0 f d 2 0 3 m gj 3 5 f g 3 5 1 o m a d s s 螺旋减振器或防振锤安装数量如下 0 档距 2 0 0 m 每档2 只 旆工架线完毕后应立即安装防振锤或螺旋减振器 不得隔夜安装 2 5绝缘配合 防雷及接地 2 5 1绝缘配合 本工程全线按i i i 级污区配置绝缘 导线悬垂串及耐张串采用f x b w 4 3 5 7 0 绝缘子 机械破坏负荷7 0 k n 绝缘子串爬 电比距2 5 c m k v 2 5 2防雷及接地 本工程采用线路全程架设避雷线方式防雷 对杆塔逐基接地 无需绝 缘子 避雷线保护角不大于2 5 所有杆塔逐基接地 杆塔采用水平敷设的接地装置 接地极用中 1 o 圆 钢 接地引下线用 1 2 镀锌圆钢 施工时如果接地电阻不满足要求时 应 将接地极延伸至满足要求为止 在雷季干燥时 每基杆塔不连地线的工频接地电阻 不宜大于下表所 列数值 2 6绝缘子串和金具 1 绝缘子 串 导线悬垂串及耐张串采用f x b w 4 3 5 7 0 绝缘子 机械破 坏负荷7 0 k n 2 悬垂线夹 导线采用x g u 一 2 和x g u 一 3 两种 避雷线采用x g u 一 2 3 耐张线夹 导线采用n l d 2 和n l d 一 4 两种 避雷线采用n e 一 1 4 导线跳线连接金具采用并沟线夹 地线跳线连接金具采用并沟线 夹 5 防震锤 导线采用f d 一 2 和f 4 两种 避雷线采用f g 一 3 5 2 7杆塔及基础 2 7 1杆塔 本工程均采用钢筋混凝土杆 选用 送 电线路钢筋混凝土电杆定型设 计 中的普通混凝土杆段 总共1 6 种形式 其中单回钢 筋混凝土直线杆 6 种 单回钢筋混凝土耐张杆1 0 种 2 7 2 基础 直线杆装设卡盘 耐张 转角 终端杆基础采用底盘和拉线盘 基础 三盘均采用石材 石料选择时应以深处岩层为准 凡有风化现象者禁止使 用 在构件上禁止有影响强度的纹 节理等不 良现象 且符合下列要求 极限抗弯强度不低于7 o 公斤 平方厘米 极限抗压强度不低于1 3 0 0 公斤 平方厘米 石材三盘的强度安全系数为 种类 强度安全系数 底盘 3 拉线盘 5 卡盘 4 基础计算的地质条件按照i i i 类土壤考虑 2 8通信影响及防护 i 本工程对影响范围内没有i i i 级重要通信线路 不需采取防护措 施 2 本工程影响范围内也没有i i i 级及i i i 级以下通信线路 不需采取 防护措旌 3结柬谮 本工程为风力发电场新建工程 新建风力发电机组选址经风资源评估 后布置较分散 在选择集 电线路路径上充分考虑了扩建的规划 同时尽量 减少集 电