薛童
巢湖槐林风电有限公司 安徽省合肥市巢湖市 238054
摘要：要发挥风力发电的优势和最大化其经济效率，风力发电机组设备选型则是一项非常重要的工作。从而大致分析出此风力发电机厂需求的发电机组数量，并考量到该工程的经济投入和设计方案中的实际需求，得出最适合本风力发电厂的最优装机容量。本文对风力发电中电气设计进行分析，以供参考。
关键词：风力发电；电气设计；分析
引言
风能是一种可再生能源，随着能源形势的日益紧张以及可持续发展的不断加快，风能的利用逐渐被人们所重视。风力发电就是一个典型例子。当前风力发电已经作为一种新兴技术被广泛应用。风力发电中科学合理的电气设计非常重要。电气设计直接影响着供电系统的稳定性，因而需要我们予以高度重视。风力发电中的电气设计具体而言指的是：确定并网方式、电气主接线设计、监控系统的选择以及确定电能设计量。
1目前风力发电现状
风能作为目前被大力推广的清洁能源之一，由于企业资源的优势相对较为显著，无污染、不会衰竭。但是，局限性相对较大。例如，风力发电具有的稳定性，就会比其他类别的发电模式较弱。由于风能不可被储存，只能够在现场采取，所以，在风力发电发展时，出现了较多的问题。最显著的问题是对电网和电能质量影响相对较大。由于风向改变具有较强的随机性，速度也具有随机性，所以导致电能和负荷变化不一。若是电网规模相对较小，风力发电的稳定性也会相对较低；若是电网规模相对较大，就会导致电能的质量受到影响。所以，目前我国各个风力发电企业所运用的设备较为关键，但设备具有较强的复杂性，不能够对风力发电过程进行控制。目前我国的风电系统主要包含：线性模式与非线性模式，线性模式是延续传统控制模式，但是不能够对目前的风力发电需求满足，导致我国的风力发电发展备受限制。
2确定并网方式
一风电场总装机容量。一般来说，连接到风扇容量的不同电压对应于不同类型的网络。10kv对应2到5MW，110kv对应100MW以上。在选择过程中，我们需要根据实际装机容量来确定。二是考虑到上级变电站的最大允许距离。电气设计对最大允许距离有特殊要求。如果达不到要求，就要建设专门的变电站。最大允许距离通常按“最大允许距离=网络参数/风机额定容量”的公式确定。第三，要充分考虑额定电压的影响。一般情况下，风机升压变压器和输电线路产生的最大电压不能超过线路额定电压的10%，这需要我们注意。
3风力发电电气控制技术的应用
在开展风力发电的时候，若是因为风力发电主机的功率不足，影响到发电的质量和效率，就会导致风力资源的运用概率显著下降，会对发电的质量与效果造成较大的影响。那么，控制风力发电机组运行过程中产生的风速功率显得较为重要。变桨距发电技术就能够将上述的问题有效地解决，运用桨距角度的转变，能够保障风力发电机设备组在风速较高的时候还可以控制发电，从而有效地提升风力资源的利用率。加之，伴随着我国科学技术的深入发展，扇叶在进行制造的过程中，所运用的材料供质量显著提升，促使扇叶重量显著降低，这就使得设备整体的重量也显著下降，冲击荷载也显著降低。变桨距发电技术运用，可以降低设备在运行过程中发生事故的概率，促使控制工作变得异常轻松。但是，该种举措带来了另一个问题，变桨距正常运转的过程中稳定性相对较差，需要投入大量的物力和人力资源，导致物力资源和人力资源消耗量过大。但随着科技和电气控制技术水平的不断提升，这一问题最终将会被妥善地解决。
4风力发电中的电气设计
4.1正常运行控制功能设计
从启动方式上来看，自动起停风机主要分为三种，分别为自动启动、远程控制启动以及控制面板启动。从停机方式来看，自动起停风机也可以分为三种，分别为自动停机、安全停机以及紧急停机。常规情况下，紧急停机是不使用的，只有紧急情况下才能启动，该程序的启动会对发电机组产生不良影响。但是，一旦遇到运行中对整个系统造成严重损失的情况时，就必须实施紧急停机，从而避免更大损失的产生。通过多种刹车动作后自动停机能够将风电机组立刻停止转动。对于整个系统来说，最理想的方式是安全停机。
对于电机的切换控制工作来说，主要的内容是推动大电机与小电机之间的切换。在大电机与小电机进行切换的工作中，电流也是随之而切换的，即大电机流向小电机的电流短时间激增，如果小电机不采取有效的保护措施的话将会受到大电流较大的冲击，导致小电机故障。为了避免上述问题的出现，可以在小电机中安装可控控件，实现对电流转换的合理控制，确保转换到小电机中的电流在正常运行的范围之内。可控控件的选择性很多，如可控硅就是一种比较好的可控控件。可以在小电机中安装可控硅控件对电流进行调节，为了更好地提升可控硅控件的使用效率，可以在主电路中安装瞬态抑制电路，以避免切换中产生的大电流导致电流上升率和电压上升率产生。
4.2制动控制设计
制动设计是一种保护风力发电机安全运行的一个重要设计，其主要包含三个内容，分别是主控制保护系统、设备自行保护措施以及不受主控制保护系统限制的保护系统。制动控制中对刹车的设置是有明确规定的，至少要保持两套以上，这两套刹车制动装置能够分别独立的运行，以确保其中一套制动装置损坏的情况下，另一套能够被使用，保障整个系统的正常运行。
4.3监控系统原理
每个风力发电机组都配有一个工业级开关。在服务器机柜中，每个闭环网络还需要配备一个工业级交换机，其型号与为每个风力发电机组配置的交换机相同。风力发电作为一种新的发电方式，目前得到了广泛的应用。加强风力发电技术的研究变得越来越重要。风力发电过程中的发电系统设计是风力发电建设的核心。在风电电气系统的设计中，电气主接线的设计是关键，并网方式的选择也直接关系到发电效果。电能计量意义重大，电力人员应严格按照规范，根据自身实际情况确定计量。监控系统的选择也很重要。总的来说，要加强这些方面的研究，努力提高设计水平。
5风力发电中电气设计的基本要求
5.1保证风力发电机组运行的可靠性
首先，要认识到风力发电机是一个复杂的系统，对于其系统、子系统以及部件、子部件等都要做好可靠性检测，确保各环节的幼小衔接，使风电厂能够合理接入系统。其次，对于风力发电系统的数据一般使用SCADA数据来记录，当发生工作延时或电路故障时，要通过系统数据辨别故障的来源并及时进行维修。
5.2继电保护运行要求
为了保证风力发电系统的合理高效工作，首先必须严格遵守其保护和安装合理工作的基本原则，保证其具体配置能够满足可靠性、选择性、快速性和灵敏性四项基本要求；在实践中，根据每种电路保护策略的具体特点，最终选择最佳方案。在处理相应问题时，可以及时保护电路，在技术和管理上采取有效措施。比如为了最大限度的防止输电线路出口短路，可以在母线桥上安装绝缘和热收缩保护材料；当电压等级为110千伏及以上的变压器发生出口短路、近场短路等故障时，应立即对变压器油进行色谱分析。如果色谱分析异常，应立即停止变压器，确认变压器是否处于合理运行状态，并做出调查报告。可以说，只有规范工作细节，构建适应性强、合理的工作方法，才能保持继电保护和安全自动装置的高效性和稳定性。
结束语
要降低风力供电系统中电路问题发生的几率，首先要保证供电系统设备本身的质量合格，并且做到定期检查和修理；而在另一方面，电气方案的合理设计也是一项至关重要的环节，只有遵从风力发电中电气设计的实际工作基本要求，并完善的各个工作流程，才能进一步提高供电系统的稳定性和安全性，并在一定程度上提升电力系统产生的经济价值。
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