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广东某沿海岛屿风电场一次系统设计及分析

作　者: 周学民
导　师: 谢运祥
学　校: 华南理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 风电场 N－1原则升压变压器 SVG无功补偿装置低电压穿越
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本论文阐述对象为广东某沿海岛屿风力发电场，通过对风力发电场的电气一次设计过程的阐述，详细说明了风电场电力一次系统的设计过程、设计特点和技术关键点。同时通过风电场设备带电运行3年时间的实际运行效果反馈，对风电场一次设计中容易产生故障和技术关键点的部分进行有针对性的分析和阐述，重点阐述了对应相关电气一次设备的技术设计要点。本论文是根据项目设计程序由粗到细分别进行阐述，分为以下几个主要内容部分。首先叙述了现时国际和国内风力发电的发展，技术发展成果和趋势，本风电场电气一次设计的相关的技术前期准备工作情况。然后叙述了风机选择部分，主要阐述本海岛风电场的风机选型，分析了定浆式风电机组和变桨式风电机组的特点、双馈式风力发电机和永磁式发电机的发电原理和技术特点，VESTAS850/52的技术参数和特点，本风电场风机布置方案。再者叙述了35kV集电线路设计。重点叙述了采用电缆铺设和架空线铺设的技术特点和比较。针对本风电场的实际，详细叙述了本风电场的35kV集电线路的设计方案和特点。然后叙述了风电场升压站电力系统一次设计及主要设备选型。重点升压站35kV一次系统设计，110kV一次系统设计。阐述了主要设备参数，包括110kVGIS封闭式开关设备选型；110kV/35kV50MVA升压变压器设备选型；35kV高压开关柜；35kV/690V风机配套变压器等设备选型参数。继续论述和分析了风电场对南方电网110kV局域电网影响分析。针对风电场运行3年后的回顾，针对海岛风电场可能出现的电气一次故障进行分析，重点阐述了低电压穿越能力和SVG无功补偿设备的设备设计原理分析。为以后的相应的海岛风电场设计提供参考依据。最后通过对本风电场电气一次系统设计，对相关设计内容进行总结和提升。对未来的海岛和海上风电的建设进行展望和评价。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-23
  1.1 现代风电场建设和技术发展现状  11-13
    1.1.1 世界风力发展现状和趋势  11-12
    1.1.2 中国风力发展现状  12-13
    1.1.3 全球风力发电技术发展简介  13
  1.2 本项目海岛风电场情况简介  13-14
  1.3 本风电场项目前期基础数据准备情况  14-22
    1.3.1 工程地质  14-16
    1.3.2 项目测风情况  16-18
    1.3.3 风电场区域地形图测绘  18
    1.3.4 风机微观选址  18-21
    1.3.5 升压站选址和布局  21-22
  1.4 本章小结  22-23
第二章风机选型  23-30
  2.1 国际目前几种主要成熟机型的特性介绍  23-27
    2.1.1 定浆定速型风力发电机、变桨变速型风力发电机情况介绍及比较  23-25
    2.1.2 双馈式异步风力发电机、永磁直驱式同步风机情况介绍情况介绍及比较  25-27
  2.2 本项目风机选择  27-28
  2.3 VESTAS V52-850 风机技术参数及特点  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 35kV集电线路设计  30-35
  3.1 架空接线和电缆铺设方式的比较  30-32
  3.2 线路主要技术参数  32-33
  3.3 本章小结  33-35
第四章升压站电力系统一次设计  35-44
  4.1 风电场一次系统主接线  35-37
    4.1.1 110kV配电装置接线  35-36
    4.1.2 35kV配电装置接线  36
    4.1.3 风机及配套 35kV箱变装置接线  36-37
  4.2 风电场一次系统短路电流计算  37-38
  4.3 风电场对区域电网影响评估  38-43
    4.3.1 电网电能质量考核点  38-39
    4.3.2 系统潮流和无功电压分析  39-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章变电站电力系统设备选型  44-60
  5.1 主变及中性点接地设备选型  44-47
    5.1.1 主变系统设备选择环境要求  44
    5.1.2 主变系统设备选型工程技术条件  44-45
    5.1.3 变压器基本技术参数  45-46
    5.1.4 变压器中性点单级隔离开关选型  46
    5.1.5 变压器中性点避雷器选型  46-47
  5.2 110kV封闭式组合电器(GIS)设备选型  47-52
    5.2.1 基本设计要求  47
    5.2.2 基本额定参数  47-48
    5.2.3 GIS断路器型式与额定参数  48-49
    5.2.4 GIS隔离开关、接地开关型式与额定参数  49-50
    5.2.5 GIS检修接地开关额定参数  50
    5.2.6 GIS 快速接地开关额定参数  50
    5.2.7 GIS 母线筒额定参数  50-51
    5.2.8 GIS 电流互感器额定参数  51
    5.2.9 GIS 电压互感器的额定参数  51
    5.2.10 GIS 氧化锌避雷器额定参数  51-52
    5.2.11 GIS 出线套管额定参数  52
  5.3 35kV高压开关柜设备选型  52-57
    5.3.1 基本设计要求  52-53
    5.3.2 主要参数及技术要求  53
    5.3.3 真空断路器参数及技术要求  53-54
    5.3.4 35k V高压柜主母线及分支母线主要参数及技术要求  54
    5.3.5 35k V高压柜电流互感器主要参数及技术要求  54-55
    5.3.6 35k V高压柜电压互感器主要参数及技术要求  55
    5.3.7 35k V高压柜氧化锌避雷器主要参数及技术要求  55
    5.3.8 35k V高压柜技术要求  55-57
  5.4 0.4kV低压配电柜设备选型  57-59
  5.5 本章小结  59-60
第六章风电场电气一次重点技术  60-68
  6.1 风电场电气一次系统几类重点技术简介  60
  6.2 风电场低电压穿越功能及处理  60-64
    6.2.1 风电场低电压穿越的概况  60-61
    6.2.2 目前风电场低电压穿越能力改造的方式  61-64
    6.2.3 本风电场采用IGBT crowbar低电压穿越形式效果  64
  6.3 海岛风电场 35kV无功功率补偿SVG系统改造工作  64-67
  6.4 本章小结  67-68
总结与展望  68-70
  总结  68
  展望  68-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间取得的研究成果  72-73
致谢  73-74
答辩委员会对论文的评定意见  74

广东某沿海岛屿风电场一次系统设计及分析

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