1.风电场设计标准.doc

Q/ 中国大唐集团公司 发布2010-03-15实施2009-12-15实施风电场设计标准Q/CDT 103 0403-2009Q/CDT中国大唐集团公司工程技术标准III目 次目 次I前 言II1范围12规范性引用文件13 术语和定义14 风电场总体规划与布局15 风电场设计2附录A电气设备汇总7附录B土建工程材料汇总表8前 言为了规范中国大唐集团公司风电场设计工作，依据GB/T 1.1-2000标准化工作导则 第一部分：标准的结构和编写规则，（GB/T 1.12009标准化工作导则 第一部分：标准的结构和编写）及DL/T 800-2001电力企业标准编制规则制定本标准。本标准为新编标准。本标准由大唐集团公司标准化委员会提出。本标准由集团公司工程管理部归口。本标准起草单位：集团公司工程管理部。本标准主要起草人：赵宗林 梁波 王伟 刘继东 王颖 齐小琮II风电场设计标准1 范围本标准规定了中国大唐集团公司（以下简称集团公司）风电场设计工作的内容及方法。本标准适用于集团公司上市公司、分公司、省发电公司、专业公司、直属企业陆地风电项目设计工作。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 5005935110千伏变电所设计规范DL/T 5056变电所总布置设计技术规程GBJ61工业与民用35kV及以下架空电力线路设计规范电力工程设计手册（第一部分）3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1风力发电机将风的动能转换为另一种形式能的旋转机械装置。3.2风电场有若干台风力发电机组或几个风力发电机组群组成的利用风能发电的电站。3.3风力发电机组将风的动能转换成电能，并配有相应监控设备的系统。3.4基础用于承载风力发电机、升压站、箱式变压器等设备重量的钢筋混凝土构件。风力发电机基础根据于塔架的连接方式一般分为：地脚螺栓和预埋法兰两种。3.5塔架支撑风力发电机回转部分及以上部件的支撑物。4 风电场总体规划与布局风力发电场由中央监控室、升压站及场区建构筑物、风力发电机组、场区变配电、道路等设施组成。4.1 中央监控室及升压站的布局原则4.1.1 尽量靠近电网，可以减低并网投资，也可以减少线路损耗。同时需要兼顾风电场电力汇集系统的投资及其损耗。4.1.2 电压等级的选择要兼顾现有接入系统的条件，并与电网的发展规划相协调。4.1.3 交通方便、便于设备运输、同时减少道路投资。4.1.4 考虑绿化、地面硬化及围墙等要求。4.1.5 将风力发电机组监测与升压站监测安置在同一个监测大厅内，以利于减少运行值班人员。4.2 风力发电机组的布局原则4.2.1 在地势开阔、地形起伏变化不大的地区，成片布置时，在盛行风向上机组间相隔不小于5倍叶轮直径，在垂直于盛行风向上机组间相隔小于3倍叶轮直径； 4.2.2 在复杂地形或丘陵地区，选择风能资源相对较好的、地势较高的地点；单排布置时，在盛行风向上机组间相隔不小于4倍叶轮直径，在垂直于盛行风向上机组间相隔小于2倍叶轮直径。 4.3 厂区变配电的布局原则4.3.1 选择电缆的要求：有景观要求、地势平坦的地区采用。4.3.2 选择架空线的要求：地势复杂的地区采用。4.3.3 在条件允许时应对选择架空线还是电缆在运行可靠性、运行方式灵活度、维护工作量及经济性等方面进行比较论证。4.4 场内道路的布局原则4.4.1 尽量遵照风力发电机组的布局原则，经济，优化，合理。4.4.2 尽量利用已有的道路。4.4.3 满足风力发电机组及配套设备的运输要求。5 风电场设计5.1 中央监控室、升压站及场区建构筑物5.1.1 风电场区房屋建筑工程应严格按国家现行房屋建筑设计规范进行设计。5.1.2 风电场区房屋建筑设计应考虑当地风场的风荷载及温度变化给建筑物带来的不利影响，设计时考虑以下几个环节：5.1.2.1 房屋建筑的门、窗、柱、及房屋建筑的墙体围护结构。5.1.2.2 房屋建筑物围护墙体的保温及室内取暖；地下建筑物的埋深防冻要根据当地历年来最低气温值来进行设计。5.1.2.3 房屋建筑的朝向布置在设计时要避开风场的主导风向，以免门窗开启时被损坏。5.2 风力发电机组的设计5.2.1 风力发电机组布置5.2.1.1 风力发电机在风场内的布置，应根据场地的地形、地貌及场内已有设施的位置综合考虑，充分利用场地范围，选择布置方式。5.2.1.2 风力发电机布置尽量紧凑规则整齐，有一定规律，以方便场内配电系统的布置，减少输电线路的长度。5.2.1.3 风力发电机成列布置，列必须垂直风能主导方向, 同列风力发电机之间距离不小于3D,列与列之间距离不小于5D,各列风力发电机之间交错布置。5.2.1.4 风力发电机布置要考虑防洪问题，布置点要躲开洪水流经场地。5.2.1.5 风力发电机布置要考虑距民居的距离。5.2.1.6 风力发电机布置点距离场内穿越架空线路保证一定的安全距离。距离各电压等级线路的最小安全距离可用下列公式计算： L D/2 （米）式中 L风力发电机塔架至线路外边线的距离 H风力发电机轮毂高 h线路杆塔高 D-叶轮直径5.2.1.7 风力发电机布置点距离场内穿越公路保证一定的安全距离。距离各等级公路的最小安全距离如下表：公路等级高速公路一、二级公路三级以下公路最小安全距离（米）2D1.5D1D最小安全距离指塔架至公路边缘的距离,D为叶轮直径。5.2.1.8 风力发电机布置要满足风力发电机吊装、运行维护的场地要求。（1.5倍叶片长度）5.2.1.9 对拟定的风力发电机布置方案，用行业认可的风电场评估软件进行模拟计算，尽量减少尾流影响，进行经济比较，选择最佳方案，标出各风力发电机地图坐标。5.2.2 风力发电机组基础5.2.2.1 根据中华人民共和国国家际准高耸结构设计规范 -，设计风机塔架基础时，主要考虑四个环节。a) 塔身与基础的联接。b) 基础上部的承载能力。c) 地基的承载能力。d) 抗倾覆。即在具体设计中，应按最不利荷载组合对各控制断面进行强度计算外，还应对基础的整体稳定性、地基承载力和变形进行计算。在设计风机塔架基础前，必须分析塔架的尺寸、安装标高、荷载数据以及气象条件、工程地质资料。以便做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。5.2.2.2 荷载a) 永久荷载结构自重：塔架及设备、基础自重。土压力：基础上部埋土。b) 可变荷载风荷载：弯矩、水平力。在风荷载（标准值）作用下，高耸结构任意点的水平位移不得大于该点离地高度的。裹冰荷载。地震作用。安装检修荷载。温度变化。地基沉陷。c) 偶然荷载：导线断线，风扇断脱等。5.2.2.3 其他问题计算a) 基础埋置深度基础埋置深度设计应满足地基承载力、变形和稳定性要求；桩箱或桩筏基础的埋深（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/181/20。b) 变形计算地基变形计算值，不应大于地基变形充许值；主要分为：沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜。c) 稳定性计算计算基础受滑动力矩作用时的基础稳定性，用以确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。5.3 场区变配电5.3.1 接入电力系统方式5.3.1.1 接入系统方案设计应从全网出发，合理布局，消除薄弱环节，加强受端主干网络，增强抗事故干扰能力，简化网络结构，降低损耗，并满足以下基本要求：a) 满足国家电网公司风电场电网接入技术标准b) 网络结构应该满足地区电力负荷发展的需要，同时兼顾风电场规划容量的需要；c) 上网电能质量应能够满足电网运行的基本标准；d) 系统运行应安全稳定，调度灵活；e) 不超过允许的短路电流水平；f) 节省投资和年运行费用，使年计算费用最小，并考虑分期建设和过渡的方便。5.3.1.2 网络的输电容量必须满足各种正常运行方式并兼顾事故运行方式的需要。事故运行方式是在正常运行方式的基础上，综合考虑线路、变压器等设备的单一故障。5.3.1.3 选择电压等级应符合国家电压标准，各级电压线路的一般使用范围见下表：各级电压线路的一般输送容量和输电距离额定电压（kV）输送容量（MW）输送距离（km）352102050603.530301001101050501502201005001003003302008002006005001000150015085075020002500500以上5.3.2 电气主接线5.3.2.1 风电场集电线路方案a) 根据场区现场条件和风力发电机布局来确定集电线路方案。b) 在条件允许时应对接线方案在以下方面进行比较论证：运行可靠性、运行方式灵活度、维护工作量、经济性。c) 在设计风电场接线上应该满足以下要求：能够将风力发电机低压电缆与电网隔离，应有明显断开点。配电变压器应该能够与电网完全隔离，应有明显断开点。如果是架空线网络，应考虑防雷设施。接地系统应满足设备和安全的要求。5.3.2.2 升压站主接线方式a) 根据风电场的规划容量和区域电网接线方式的要求进行升压站主接线的设计，应该进行多个方案的经济技术比较、分析论证，最终确定升压站电气主接线。b) 确定电场与电网的计量点位置。c) 选定风电场场用电源的接线方式。d) 根据风电场的规模和电网要求选定无功补偿方式及无功容量。e) 符合其它相关的国家或行业标准的要求。f) 对于分期建设的风电场，说明风电场分期建设和过渡方案，以适应分期过渡的要求，同时提出可行的技术方案和措施。g) 对于已有和扩建升压站应校验原有电气设备，并提出改造措施。5.3.3 主要电气设备5.3.3.1 短路电流计算叙述短路电流计算基本资料，列表提出短路电流计算成果，包括短路点、短路点平均电压、短路电流周期分量起始值（有效值）、全电流最大有效值、短路电流冲击值。5.3.3.2 主要电气设备选择a) 在选择电气设备时，可以参考地区电网其它升压站、变电所的电气设备的型号和厂商。b) 根据环境条件、短路容量等要求对电气设备进行选择，提出主要电气设备的型号或形式、规格、数量及主要技术参数。c) 采用新型设备和新技术时必须进行专门论证。d) 对电力设备大、重件运输及现场组装、吊装等特殊问题作专门论述。5.3.4 电气设备布置5.3.4.1 一般规定a） 电气设备布置应适应风电场生产的要求，并做到：设备布局和空间利用合理；箱变、线路等连接短捷、整齐；场区内部电气设备布置紧凑恰当；巡回检查的通道畅通，为风电场的安全运行、检修维护创造良好的条件。 b） 风电场电气设备布置应为运行检修及施工安装人员创造良好的工作环境，场区内的电气设备布置应采取相应的防护措施，符合防触电、防火、防爆、防潮、防尘、防腐、防冻等有关要求。电气设备布置还应为便利施工创造条件。c） 电气设备布置应注意到场区地形、设备特点和施工条件等的影响，合理安排。d） 风电场的电气设备的色调应柔和并与风力发电机保持协调。e） 风电场电气设备布置应根据总体规划要求，考虑扩建条件。5.3.4.2 电气设备的布置a） 高压架空汇流线路走向应尽量结合风力发电机排布进行设计，距离风力发电机塔架不应小于最小安全距离。b） 汇流电力电缆c） 风力发电机-变压器汇流柜的电力电缆宜采用直埋方式。d） 根据经济技术比较确定箱变高压汇流线路所采用单元集中汇流或分段串接汇流方式。e） 电气设备与人员生活的位置,尽量减少对人员生活的影响。5.3.4.3 风力发电机变压器a) 周围环境正常的35kV及以下变压器，宜采用普通变压器组或导电部件进行封闭的箱式变压器。 注：环境正常系指无爆炸和火灾危险，无腐蚀性气体，无导电尘埃和灰尘少的场所。普通变压器组是指变压器、变台、避雷器、跌落保险、隔离开关等。b） 普通变压器距离风力发电机不应小于线路距风力发电机最小安全距离。箱式变压器中心距离风力发电机基础中心不应小于10米。c） 普通变压器组周围应设安全围栏，防止人员误入带电区域。5.3.5 过电压保护及接地5.3.5.1 过电压保护a） 风力发电机在设计制造时，已考虑感应雷的保护，风力发电机可不考虑感应雷的保护。b） 风电场的变压器组及箱变存在雷电侵入波过电压以及操作过电压，应装设过压保护进行保护。c） 10kV汇流线路或电缆单相故障电流大于30A，35 kV 汇流线路或电缆单相故障电流大于10A时，均应在变电所装设消弧线圈。d） 在中性点非直接接地的变压器组及箱变，应防止变压器高、低压绕组间绝缘击穿引起的危险。变压器低压侧的中性线或一个相线上必须装设击穿保险器。e） 汇流线路的过电压保护参照线路设计规程。5.3.5.2 接地a） 风力发电机接地电阻要充分利用风力发电机基础自然接地体，同时围绕风力发电机基础装设闭合的复合接地体，使接地电阻不大于4欧姆。b） 风力发电机和变压器组及箱变应使用一个总的接地体，接地电阻应符合其中最小值的要求。c） 风力发电机的变压器组及箱变周围应设置均压带。d） 风力发电机塔架、控制柜、变压器组及箱变应接地。5.3.6 自动控制及继电保护5.3.6.1 风力发电机自动控制及继电保护应为一个有机整体，控制保护由一个控制器完成。5.3.6.2 风力发电机的自动控制及继电保护应具备对功率、风速、重要部件的温度、叶轮和发电机转速等信号进行检测判断，出现异常情况（故障）相应的保护动作停机，同时显示已发生的故障名称。5.3.6.3 电脑控制器应有关历史数据如历史故障报警内容和发电量、发电时间有累加存储功能。5.3.6.4 风场风力发电机远方集中控制计算机系统应通过通信电缆连接到每台风力发电机实现对每台风力发电机的监视、控制。5.3.6.5 风力发电机远方集中控制应具有远方操作风力发电机的功能和一定的风力发电机数据统计分析功能。5.3.7 通 信5.3.7.1 风电场内通信包括两种设施:风力发电机与控制室监控主机的数据通信；各风力发电机之间，风力发电机塔顶与地面之间，风力发电机与控制室语音通讯。5.3.7.2 风力发电机与监控主机的数据通信，通信速率要满足实时监控的要求。5.3.7.3 为保证通信的可靠性，整个风场通信回路可分为若干通信支路，每条通信支路单独带若干台风力发电机，不相互干扰。5.3.7.4 各风力发电机之间，风