李 惠
(內(nèi)蒙古華蒙電力勘察設(shè)計院有限公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)
近年來,隨著國家對新能源的開發(fā)和利用,風(fēng)能資源越來越受到重視。我國風(fēng)能資源豐富,尤其對于一些交通不便、缺少火電資源的地區(qū),可以因地制宜地利用風(fēng)能發(fā)電。在風(fēng)力發(fā)電電氣系統(tǒng)計算中,短路電流計算對設(shè)備選擇和校驗意義重大,風(fēng)電場電氣設(shè)備參數(shù)的選擇是影響風(fēng)電場經(jīng)濟性的重要因素。
風(fēng)電場計算短路電流需要進行等值阻抗計算,下面分別對風(fēng)力發(fā)電機組、箱變和主變壓器、集電線路阻抗換算進行介紹。
在計算風(fēng)電接入的電網(wǎng)短路電流時,應(yīng)根據(jù)風(fēng)電機組的基本原理、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接入電網(wǎng)方式不同區(qū)別對待。直驅(qū)式風(fēng)電機組可予以忽略,固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機組和雙饋變速風(fēng)電機組可以近似按照相同容量的感應(yīng)電機處理。
風(fēng)電場的箱變和主變壓器在風(fēng)電場等值參數(shù)模型中,可以近似認為變壓器的磁路是不飽和的,變壓器鐵芯的電抗值不會跟隨電流大小變化而變化,同時可以忽略勵磁電流對電抗值影響,最終等效成一個阻抗進行短路電流計算。
當集電線路采用電纜時,在進行短路電流計算時,需考慮風(fēng)電場箱變高壓側(cè)匯集線路以及各個風(fēng)機機組間相互連接的線路。將風(fēng)電場簡化為一個或多個參數(shù)模型,針對現(xiàn)有工程的實際經(jīng)驗,風(fēng)電場集電線路等值參數(shù)對短路電流計算結(jié)果影響很大,需要考慮集電線路因素,不能忽略不計。
某風(fēng)電場建設(shè)容量為20MW,裝設(shè)6臺風(fēng)力發(fā)電機組,額定功率為3 300MW,額定電壓為0.69kV,每臺風(fēng)力發(fā)電機組配置1臺箱式變電站。
集電線路和低壓電纜參數(shù)見表1,短路電流計算參數(shù)見表2。
表1 高壓和低壓電纜參數(shù)
表2 短路電流計算參數(shù)
表3 短路電流計算結(jié)果
在風(fēng)電場中,風(fēng)電機組和集電線路一般數(shù)量比較多,短路電流計算等效、化簡工作量比較大,且針對每臺風(fēng)電機組及線路的短路情況都類似,因此,筆者只選取了2個典型的短路點。
圖1 短路電流計算正序網(wǎng)絡(luò)
目前我國一般采用《電力工程電氣設(shè)計手冊》推薦的方法計算短路電流,首先需設(shè)定基準電壓和基準容量、計算電路元件參數(shù);其次需要對阻抗圖進行網(wǎng)絡(luò)化簡。當d1點短路時,需要對風(fēng)機、箱變和集電線路的阻抗進行串聯(lián)求和,最終網(wǎng)絡(luò)等效為1個無限大電源和6個有限源的網(wǎng)絡(luò),d2點短路時,需要將5臺風(fēng)機箱變和集電線路的阻抗進行串聯(lián)求和后利用有限源電源等效,最終等效為1個無限大電源和2個有限源的正序網(wǎng)絡(luò)。
通過阻抗串并聯(lián)以及星三角表變換等網(wǎng)絡(luò)化簡方式,分別求解無限大電源供給的短路電流和有限電源供給的短路電流,最終將計算結(jié)果求和,d1點短路電流結(jié)果為8.868kA,d2點為52.649kA。
短路電路計算的等值阻抗網(wǎng)絡(luò)圖見圖1,三相短路的短路電流計算結(jié)果見表3所示。
由以上短路電流計算結(jié)果可知,35kV側(cè)短路電流為8.868kA,35kV側(cè)電氣設(shè)備短路電流水平按照25kA選擇,從而節(jié)約了設(shè)備投資,增加了風(fēng)電場的經(jīng)濟效益。