CN110518479B - 66kV电压等级风力发电华氏升压变电站 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是66kV电压等级风力发电华氏升压变电站。包括高压室、变压器和低压室三个部分；低压室包括低压进线柜、低压辅助柜、高压操作柜、不间断供电系统（UPS）；高压室采用以下三种配置方案：1、高压室包括高压避雷器、高压电压互感器、高压断路器、高压电流互感器、高压隔离开关；2、高压室包括高压电流互感器、GIS气体绝缘组合电器；3、高压室包括高压电流互感器、PASS高压组合电器。低压侧额定电压0.69kV，高压侧电压达到66kV，一次侧电压由35kV提高至66kV，解决网络覆盖范围小、消纳能力有限的问题，风力发电的经济效益显著提高。适宜作为风力发电设备使用。

Description

66kV电压等级风力发电华氏升压变电站

技术领域

本发明涉及电力供电技术领域，特别是涉及一种66kV电压等级风力发电专用系列华氏箱式升压变电站。

背景技术

风能是一种可再生的清洁能源。国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到7MW。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。

现有风力发电机单机容量为1.5～7MW,风力发电机出口电压为0.69kV，经升压变电站升压至35kV电压等级，再由风电场的主变将35kV电压等级升至66kV（110kV）或220kV电压等级后送入电网，这种方式对集中式单台风机容量在4MW以下的风力发电机组比较适用，对于小容量集中式风力发电机组及分散式单台机组容量大于5MW的风力发电送出就困难了，不能满足目前我国积极倡导的分散式风力发电行业就地装机、分散接入、就地消纳的要求。

由于35kV电压较低，网络传输距离短，覆盖范围小，消纳能力有限，严重影响了我国分散式风力发电行业的发展。

发明内容

本发明针对现有风力发电专用升压变电站一次侧电压低、网络传输距离短、覆盖范围小、消纳能力有限等问题，提供了66kV电压等级风力发电华氏升压变电站，额定容量2200kVA～11000kVA,一次侧额定输出电压等级为66kV，二次侧额定电压0.69kV，频率50Hz，各项技术参数指标均比国标要求值降低15%左右，运行效率高，运行成本降低15%，为全密封免维护产品，结构紧凑，可靠保护人身安全，低损耗、无污染、绿色环保，使用寿命长。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

66kV电压等级风力发电专用系列华氏升压变电站，额定容量2200～11000kVA，低压侧额定电压0.69kV，高压侧电压等级达到66kV，提高现有升压变电站一次侧电压等级35kV至66kV，包括高压室、变压器和低压室三个部分；

进一步的，所述低压室包括低压进线柜、低压辅助柜、高压操作柜、不间断供电系统（UPS）；低压进线柜和低压辅助柜包括低压电流互感器、智能框架断路器、微机测控保护装置、辅助干式变压器；

变压器低压套管通过母排引入低压进线柜与智能框架断路器连接，低压电流互感器安装在母排上，母排经电缆与风机出口连接；低压进线柜、低压辅助柜、高压操作柜、不间断供电系统（UPS）安装在低压室内；低压辅助柜内安装微机测控保护装置、辅助干式变压器；高压操作柜内安装控制高压隔离开关和高压断路器分合闸的主令开关和指示灯；

进一步的，所述高压室使用以下三种配置方案：

方案一：高压室包括66kV高压避雷器、66kV高压电压互感器、66kV高压断路器、66kV高压电流互感器、66kV高压隔离开关；高压室、变压器、低压室呈“目”字形结构，彼此通过螺栓连接；66kV高压隔离开关安装在高压室外部龙门柱上，经过架空线路连接穿墙套管外部接线排，引入高压室内与66kV高压断路器连接，66kV高压断路器用母排或钢芯铝绞线作为引出线将高压避雷器、高压电压互感器连接至变压器高压套管接线排；66kV高压电流互感器安装在箱变升压变压器高压套管的升高座内；

方案二：高压室包括66kV高压电流互感器、GIS气体绝缘组合电器；

GIS气体绝缘组合电器将66kV高压避雷器、66kV高压电压互感器、66kV高压断路器、66kV高压隔离开关组合成一个整体，经母排或钢芯铝铰线与箱变升压变压器连接；66kV高压电流互感器安装在箱变升压变压器高压套管的升高座内；

方案三：高压室包括PASS高压组合电器，将66kV高压避雷器、66kV高压电压互感器、66kV高压断路器、66kV高压隔离开关预制成模块化组合成一个整体，安装在箱变升压变压器顶部，与高压套管连接；66kV高压电流互感器安装在箱变升压变压器高压套管的升高座内。

进一步的，所述智能框架断路选用690V智能框架式断路器作为低压断路器,低压电流互感器选用母线安装方式的电流互感器，微机测控保护装置选用风电箱式变电站高低压侧全部信息的远程管理和自动化监控及保护的装置，不间断供电系统（UPS）选用在线式，辅助干式变压器选用0.69/0.4/0.22kV干式变压器。

进一步的，所述方案一高压隔离开关选用72.5kV三相双柱式户外高压设备,高压断路器选用72.5kV三相六氟化硫系列户外设备,高压避雷器选用复合外套金属氧化锌电站型避雷器,电流互感器选用套管型电流互感器,电压互感器选用电容式或油式的电压互感器。

进一步的，所述66kV电压等级风力发电华氏升压变电站型号是YB11-2200～11000/69（115）。

本发明的有益效果是：

（1）本发明通过提高一次侧电压等级，减小传输电缆的截面积，降低线损及压降，减少线路建设成本，增加电能的传输半径，提高电能消纳能力，满足分散式接入的大容量风机就地装机、分散接入、就地消纳的要求。

（2）电压等级达到可直接并网要求，经一次侧保护控制系统后可直接输送到66kV电压等级电网，节省了建造66kV升压变电站的费用。

（3）减少一次中间变电环节，提高了输电系统的效率，提升电网的经济效益。

附图说明

附图1是高压室采用配置方案一时变电站结构示意图；

附图2是高压室采用配置方案二时变电站结构示意图；

附图3是高压室采用配置方案三时变电站结构示意图；

附图4是变电站低压室结构示意图。

图中，1.高压室，2.高压避雷器，3.高压电压互感器，4.高压断路器，5.高压电流互感器，6.变压器，7.升高座，8.高压隔离开关，9.龙门柱，10.穿墙套管，11.GIS气体绝缘组合电器，12.PASS高压组合电器，13.压进线柜，14.低压辅助柜，15.高压操作柜，16.智能框架断路器，17.低压电流互感器，18.微机测控保护装置，19.不间断供电系统（UPS），20.辅助干式变压器，21.变压器低压套管，22.低压室，23.高压套管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

据图所示，66kV电压等级风力发电专用华氏箱式升压变电站简称66kV等级风力发电华氏升压变电站，额定容量2200～11000kVA，低压侧额定电压0.69kV，高压侧电压等级达到66kV，提高现有升压变电站一次侧电压等级35kV至66kV，包括高压室1、变压器6和低压室22三个部分。

所述低压室22包括低压进线柜13、低压辅助柜14、高压操作柜15、不间断供电系统（UPS）19；低压进线柜13和低压辅助柜14包括低压电流互感器17、智能框架断路器16、微机测控保护装置18、辅助干式变压器20；

变压器低压套管21通过母排引入低压进线柜13与智能框架断路器16连接，低压电流互感器17安装在母排上，母排经电缆与风机出口连接；低压进线柜13、低压辅助柜14、高压操作柜15、不间断供电系统（UPS）19安装在低压室22内；低压辅助柜14内安装微机测控保护装置18、辅助干式变压器20；高压操作柜15内安装控制高压隔离开关和高压断路器分合闸的主令开关和指示灯；

所述高压室1使用以下三种配置方案：

方案一：高压室1包括66kV高压避雷器2、66kV高压电压互感器3、66kV高压断路器4、66kV高压电流互感器5、66kV高压隔离开关8；高压室1、变压器6、低压室22呈“目”字形结构，彼此通过螺栓连接；66kV高压隔离开关8安装在高压室1外部龙门柱9上，经过架空线路连接穿墙套管10外部接线排，引入高压室1内与66kV高压断路器4连接，66kV高压断路器4用母排或钢芯铝绞线作为引出线将高压避雷器2、高压电压互感器3连接至变压器6高压套管23接线排；66kV高压电流互感器5安装在箱变升压变压器6高压套管23的升高座7内；

方案二：高压室包括66kV高压电流互感器5、GIS气体绝缘组合电器11；GIS气体绝缘组合电器11将66kV高压避雷器2、66kV高压电压互感器3、66kV高压断路器4、66kV高压隔离开关8组合成一个整体，经母排或钢芯铝铰线与箱变升压变压器6连接；66kV高压电流互感器5安装在箱变升压变压器6高压套管23的升高座7内；

方案三：高压室包括PASS高压组合电器12，将66kV高压避雷器2、66kV高压电压互感器3、66kV高压断路器4、66kV高压隔离开关8预制成模块化组合成一个整体，安装在箱变升压变压器6顶部，与高压套管23连接；66kV高压电流互感器5安装在箱变升压变压器6高压套管23的升高座7内。

所述智能框架断路器16选用690V智能框架式断路器作为低压断路器,低压电流互感器17选用母线安装方式的电流互感器，微机测控保护装置18选用风电箱式变电站高低压侧全部信息的远程管理和自动化监控及保护的装置，不间断供电系统（UPS）19选用在线式，辅助干式变压器20选用0.69/0.4/0.22kV干式变压器。

所述方案一高压隔离开关8选用72.5kV三相双柱式户外高压设备,高压断路器4选用72.5kV三相六氟化硫系列户外设备,高压避雷器2选用复合外套金属氧化锌电站型避雷器,电流互感器3选用套管型电流互感器,电压互感器选用电容式或油式的电压互感器。

所述66kV电压等级风力发电华氏升压变电站型号是YB11-2200～11000/69（115），额定容量为2200～11000kVA，额定电压比69（115）/0.69kV，额定频率50Hz。

本发明的工作原理：

风机输出0.69kV电压，先进入箱变低压侧的低压进线柜,经低压电流互感器、低压断路器，低压断路器经铜排与升压变压器低压套管连接，将电压送至升压变压器，经升压变压器升压66kV，再经升压变压器高压套管（内置高压电流互感器）、高压避雷器、高压电压互感器、高压断路器至高压隔离开关后并入电网。

微机测控保护装置可对变压器高低压两侧实现三段保护、接地保护、过电压保护、欠电压保护、断相保护及变压器本体非电量保护，同时可采集各种非电量信号及模拟信号，通过通讯口输送至后台系统；不间断供电系统UPS可为箱变内控制部分和保护部分提供不间断的交流电源，保证系统可靠运行；辅助干式变压器为箱变内加热除湿装置及UPS提供电源，同时也可为临时用电提供电源。

本发明的优点：

1、本发明通过配置、优化66kV电压等级风力发电专用箱式升压变电站，实现电压等级66kV风力发电专用箱式升压变电站一次侧输出的电能直接并网，减小传输电缆的截面积，降低线损及压降，减少线路建设成本，增加电能的传输半径，提高电能消纳能力，满足分散式接入的大容量风机就地装机、分散接入、就地消纳的要求。

2、电压等级达到可直接并网要求，节省了建造66kV升压变电站的费用。

3、减少一次中间变电环节，提高了输电系统的效率，提升电网的经济效益。

4、此风力发电系统采用箱变式结构，大大提高了设备运行的安全性及防护等级。

66kV电压等级风力发电华氏升压变电站，额定容量2200kVA～11000kVA,一次侧额定输出电压等级为66kV，二次侧额定电压0.69kV，频率50Hz，各项技术参数指标均比国标要求值降低15%左右，运行效率高，运行成本降低15%，为全密封免维护产品，结构紧凑，可靠保护人身安全，低损耗、无污染、绿色环保，使用寿命长。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.66kV电压等级风力发电华氏升压变电站，其特征是：

额定容量2200kVA～11000kVA，低压侧额定电压0.69kV，高压侧额定电压等级达到66kV，额定频率50Hz，提高现有箱变一次侧电压等级35kV至66kV，包括高压室（1）、变压器（6）和低压室（22）三个部分；

所述低压室（22）包括低压进线柜（13）、低压辅助柜（14）、高压操作柜（15）、不间断供电系统（UPS）（19）；低压进线柜（13）和低压辅助柜（14）包括低压电流互感器（17）、智能框架断路器（16）、微机测控保护装置（18）、辅助干式变压器（20）；

变压器低压套管（21）通过母排引入低压进线柜（13）与智能框架断路器（16）连接，低压电流互感器（17）安装在母排上，母排经电缆与风机出口连接；低压进线柜（13）、低压辅助柜（14）、高压操作柜（15）、不间断供电系统（UPS）（19）安装在低压室（22）内；低压辅助柜（14）内安装微机测控保护装置（18）、辅助干式变压器（20）；高压操作柜（15）内安装控制高压隔离开关和高压断路器分合闸的主令开关和指示灯；

所述高压室（1）使用以下三种配置方案：

方案一：高压室（1）包括66kV高压避雷器（2）、66kV高压电压互感器（3）、66kV高压断路器（4）、66kV高压电流互感器（5）、66kV高压隔离开关（8）；高压室（1）、变压器（6）、低压室（22）呈“目”字形结构，彼此通过螺栓连接；66kV高压隔离开关（8）安装在高压室外部龙门柱（9）上，经过架空线路连接穿墙套管（10）外部接线排，引入高压室（1）内与66kV高压断路器（4）连接，66kV高压断路器（4）用母排或钢芯铝绞线作为引出线将高压避雷器（2）、高压电压互感器（3）连接至变压器高压套管（23）接线排；66kV高压电流互感器（5）安装在箱变升压变压器（6）高压套管（23）的升高座（7）内；

方案二：高压室（1）包括66kV高压电流互感器（5）、GIS气体绝缘组合电器（11）；GIS气体绝缘组合电器（11）将66kV高压避雷器（2）、66kV高压电压互感器（3）、66kV高压断路器（4）、66kV高压隔离开关（8）组合成一个整体，经母排或钢芯铝铰线与箱变升压变压器连接；66kV高压电流互感器（5）安装在箱变升压变压器（6）高压套管（23）的升高座（7）内；

方案三：高压室（1）包括PASS高压组合电器（12），将66kV高压避雷器（2）、66kV高压电压互感器（3）、66kV高压断路器（4）、66kV高压隔离开关（8）预制成模块化组合成一个整体，安装在箱变升压变压器顶部，与高压套管连接；66kV高压电流互感器（5）安装在箱变升压变压器（6）高压套管（23）的升高座（7）内；

所述智能框架断路器（16）选用690V智能框架式断路器作为低压断路器，低压电流互感器（17）选用母线安装方式的电流互感器， 微机测控保护装置（18）选用风电箱式变电站高低压侧全部信息的远程管理和自动化监控及保护的装置， 不间断供电系统（UPS）（19）选用在线式，辅助干式变压器（20）选用0.69/0.4/0.22kV干式变压器；

所述高压室的方案一66kV高压隔离开关（8）选用72.5kV三相双柱式户外高压设备，66kV高压断路器（4）选用72.5kV三相六氟化硫系列户外设备，66kV高压避雷器（2）选用复合外套金属氧化锌电站型避雷器，66kV电流互感器（5）选用套管型电流互感器，66kV电压互感器（3）选用电容式或油式的电压互感器。

2.根据权利要求1所述的66kV电压等级风力发电华氏升压变电站，其特征是：

所述66kV电压等级风力发电专用系列华氏升压变电站型号是YB11-2200～11000/69（115）。

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