CN224138533U - 基于dcb设备风力发电机组就地升压变电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及断路器技术领域，提供一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，包括：66kV配电装置，设置于风力发电机组外部，66kV配电装置与风电场汇集升压站电连接；66kV就地升压变压器，66kV就地升压变压器的高压侧电连接于66kV配电装置；低压配电装置，低压配电装置与66kV就地升压变压器的低压侧连接，且低压配电装置集成于预制舱体内，低压配电装置与风电场汇集升压站通信连接，且低压配电装置连接风力发电机组；本实用新型采用DCB设备替代传统AIS设备，减少了设备数量与间距要求，也减少了占地面积及运维成本，通过DCB设备与预制舱技术的协同创新，大幅度降低前期的安装难度和调试难度，同时实现了空间利用率的提升、运维成本的下降的显著效果。

Description

基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站

技术领域

本实用新型涉及断路器技术领域，尤其涉及一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站。

背景技术

陆上大容量风力发电机组的出口电压等级提升至66kV已成为主流趋势，其就地升压系统开关设备选型面临技术经济性优化需求。

目前户外66kV升压站主流方案采用气体绝缘开关设备（GIS）或空气绝缘开关设备（AIS），其中AIS方案需在断路器两侧配置隔离开关以实现检修隔离功能。然而，随着断路器技术发展，现代断路器已实现12年以上免维护周期，其可靠性显著高于隔离开关，但传统AIS方案仍需通过高维护需求的隔离开关实现断路器检修隔离，存在设备冗余与运维成本高的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，用以解决现有技术中升压站存在设备冗余与运维成本高的缺陷。

本实用新型提供一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，包括：

66kV配电装置，设置于风力发电机组外部，所述66kV配电装置与风电场汇集升压站电连接；

66kV就地升压变压器，所述66kV就地升压变压器的高压侧电连接于所述66kV配电装置；

低压配电装置，所述低压配电装置与所述66kV就地升压变压器的低压侧连接，且所述低压配电装置集成于预制舱体内，所述低压配电装置与所述风电场汇集升压站通信连接，且所述低压配电装置连接风力发电机组。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，66kV配电装置包括：

隔离断路器，其一端通过66kV电缆或架空出线连接所述风电场汇集升压站，另一端与所述66kV就地升压变压器的高压侧电连接；

电子式电流互感器，集成在所述隔离断路器上，所述电子式电流互感器与保护测控装置连接；

接地开关，所述接地开关的一端和所述隔离断路器连接。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，还包括：

汇控柜，所述汇控柜与所述风电场汇集升压站通信连接，所述汇控柜内设置有：

在线监测装置，用于通过传感器对所述66kV配电装置的SF6气体压力、微水含量、机械动作特性及线圈电流进行监测；

智能终端，用于执行对所述隔离断路器的智能化控制与状态监测；

合并单元，用于对所述电子式电流互感器输出的采样值进行同步、合并与重采样。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，还包括：

66kV避雷器，所述66kV避雷器的一端通过66kV电缆或架空出线连接所述风电场汇集升压站，所述66kV避雷器的另一端接地。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，所述66kV就地升压变压器设置于基础上，所述基础设置于油坑内。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，还包括微机五防系统，所述微机五防系统设置于所述预制舱体内，且所述微机五防系统连接所述预制舱体和低压配电装置。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，所述低压配电装置通过低压电缆和通讯光缆与风机连接。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，所述66kV避雷器采用交流无间隙金属氧化物避雷器。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，所述低压配电装置包括：

电流互感器，所述电流互感器的一端连接所述66kV就地升压变压器的低压侧和所述保护测控装置；

低压断路器，所述低压断路器的一端与所述电流互感器的另一端连接，所述低压断路器的另一端连接风机变流柜；

熔断器，所述熔断器的一端与所述电流互感器的另一端连接；

浪涌保护器，所述浪涌保护器的一端与所述熔断器的另一端连接，所述浪涌保护器的另一端接地；

低压刀溶开关，所述低压刀溶开关的一端与所述电流互感器的另一端连接；

照明检修变压器，所述照明检修变压器与所述低压刀溶开关的另一端连接；

照明检修母线，所述照明检修母线分别与所述照明检修变压器和空气开关连接。

根据本实用新型提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，所述预制舱体内还包括：

不间断交流电源系统，所述不间断交流电源系统连接所述低压配电装置。

本实用新型提供的一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，包括：66kV配电装置、66kV就地升压变压器和低压配电装置，通过采用DCB设备替代传统AIS设备，减少了设备数量与间距要求，也减少了占地面积及运维成本；66kV就地升压变压器的高压侧连接66kV配电装置，66kV就地升压变压器的低压侧连接低压配电装置，实现电能在不同电压等级之间顺畅传输，通过将低压配电装置采用工厂预制的模块化舱体，紧凑设计减少现场土建工程量，整体占地面积较AIS方案可减少约30%-40%，通过DCB设备与预制舱技术的协同创新，大幅度降低前期的安装难度和调试难度，同时实现了空间利用率的提升、运维成本的下降的显著效果，不仅解决了传统AIS设备占地广、维护复杂的问题，更为风电场向智能化、无人化运维转型提供了技术支撑，具有显著的经济价值与社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站的结构框图。

图2是本实用新型实施例提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站的连接示意图。

图3是本实用新型实施例提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站的局部连接结构示意图。

图4是本实用新型实施例提供的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站的局部连接结构俯视图。

附图标记：

1、66kV配电装置；2、66kV就地升压变压器；3、低压配电装置；4、风电场汇集升压站；5、风力发电机组；6、基础。

11、隔离断路器；12、电子式电流互感器；13、接地开关；14、66kV避雷器；15、带电显示器；

31、电流互感器；32、低压断路器；33、熔断器；34、浪涌保护器；35、低压刀溶开关；36、照明检修变压器；37、照明检修母线；38、不间断交流电源系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1-图4描述本实用新型的一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，包括：66kV配电装置1、66kV就地升压变压器2和低压配电装置3。

其中，66kV配电装置1设置于风力发电机组5外部，并与风电场汇集升压站4电连接；66kV就地升压变压器2的高压侧电连接于66kV配电装置1；低压配电装置3与66kV就地升压变压器2的低压侧连接，且低压配电装置3集成于预制舱体内，低压配电装置3与风电场汇集升压站4通信连接，且低压配电装置3连接风力发电机组5。

通过上述方案可知，本实用新型采用DCB设备替代传统AIS设备，减少了设备数量与间距要求，也减少了占地面积及运维成本；66kV就地升压变压器2的高压侧连接66kV配电装置1，66kV就地升压变压器2的低压侧连接低压配电装置3，实现电能在不同电压等级之间顺畅传输，通过将低压配电装置3采用工厂预制的模块化舱体，紧凑设计减少现场土建工程量，整体占地面积较AIS方案可减少约30%-40%，通过DCB设备与预制舱技术的协同创新，大幅度降低前期的安装难度和调试难度，同时实现了空间利用率的提升、运维成本的下降的显著效果，不仅解决了传统AIS设备占地广、维护复杂的问题，更为风电场向智能化、无人化运维转型提供了技术支撑，具有显著的经济价值与社会效益。

本实施例中，DCB设备是一种集成式智能隔离断路器11（Disconnecting CircuitBreaker，DCB），是一种触头出于分闸位置时能满足隔离开关要求的断流器，66kV配电装置1包括：隔离断路器11、电子式电流互感器12和接地开关13。

其中，隔离断路器11，其一端通过66kV电缆或架空出线连接风电场汇集升压站4，另一端与66kV就地升压变压器2的高压侧电连接；电子式电流互感器12，集成在隔离断路器11上，电子式电流互感器12与保护测控装置连接；其线圈和采集器分开放置，采集器外壳采用防电磁干扰结构以及隔热、减震措施，数据传输通过专用的光纤绝缘子进行；用于检测短路电流，触发隔离断路器11跳闸如过流保护，为保护测控装置提供电信号，由保护测控装置将该电信号传输至风电场汇集升压站4，也可上传电流数据至汇控柜，支持状态评估与故障分析。

接地开关13集成在隔离断路器11上，其一端和隔离断路器11连接，用于在断路器分闸后，将电路可靠接地，确保检修或维护时人员与设备安全。且接地开关13操动机构内设有与隔离断路器11关联的连锁装置，从而无需额外安装独立接地开关13，简化操作逻辑，降低误操作风险。

如此设置，通过设置隔离断流器将传统断路器与隔离开关的功能合二为一，同时满足隔离断开点与短路电流开断的双重需求，内置接地开关13、电流互感器31等组件，相较于传统AIS方案，DCB设备方案通过三设备集成（断路器+隔离开关+接地开关）减少50%设备数量，采用紧凑型布置使占地面积下降35%-40%，且因取消独立隔离开关及其二次回路，预计可降低全生命周期运维成本约40%。

进一步地，66kV配电装置1还包括汇控柜，汇控柜与风电场汇集升压站4通信连接，可通过光纤通信进行信号传输；汇控柜内设置有：在线监测装置、智能终端和合并单元。

其中，在线监测装置，用于通过传感器对66kV配电装置1的SF6气体压力、微水含量、机械动作特性及线圈电流进行监测，实现SF6监测、机械特性监测、分合闸线圈电流监测和储能电机电流监测等。智能终端用于执行对隔离断路器11的智能化控制与状态监测；合并单元用于对电子式电流互感器12输出的采样值进行同步、合并与重采样。

需要说明的是，SF6监测指监测SF6气体的状态，比如压力、湿度、温度，还有分解产物，SF6气体用作绝缘和灭弧，压力低可能导致绝缘不足，湿度高可能引发设备故障，分解产物可能预示内部放电。机械特性监测，涉及隔离断路器11的机械操作参数，比如分合闸时间、速度、同期性，还有触头行程，时间或速度异常可能导致电弧时间过长，损害设备。分合闸线圈电流监测，监测线圈在动作时的电流波形，线圈电流异常可能反映机械故障或电气问题，比如卡涩、铁芯问题。储能电机电流监测，储能电机负责给弹簧机构储能，监测电流可以判断电机工作状态，电流过大可能表示机械负载增加，过小可能电机故障。

进一步地，66kV DCB设备、汇控柜、带电显示器15和66kV避雷器14构成66kV配电装置1，66kV避雷器14可采用交流无间隙金属氧化物避雷器。

66kV避雷器14的一端通过66kV电缆或架空出线连接风电场汇集升压站4，66kV避雷器14的另一端接地，66kV避雷器14用于在雷电过压或操作过压沿线路侵入时对过压进行限制，对66kV配电装置1进行过压保护，带电显示器15用于指示66kV配电装置1或线路是否带电，在维护人员进行巡检或维护时避免触电事故。

本实施例中，66kV就地升压变压器2设置于基础6上，基础6设置于油坑内，油坑的底部高度低于地面的高度，66kV就地升压变压器2设置于基础6上，防止66kV就地升压变压器2发生故障时，66kV就地升压变压器2油泄漏扩散至周围环境和预制舱体，进而避免火灾事故和预制舱体的损坏。

本实施例中，还包括光纤交换机，光纤交换机可设置于预制舱体内，光纤交换机连接风电场汇集升压站4，用于与风电场汇集升压站4进行数据交互，通过光纤交换机，将升压变电站电气信息传到风电场汇集升压站4实现远程监控及操作。

具体地，66kV配电装置1和低压配电装置3在运行时采集各自对应的用于表征运行状态的电信号，并将电信号传输至保护测控装置，保护测控装置在接收到电信号后，可通过对应的光纤交换机将电信号上传至风电场汇集升压站4的后台管理端，根据该电信号对66kV配电装置1和低压配电装置3进行远程监控。另一方面，若风电场汇集升压站4生成配电控制信号后，可通过对应的光纤交换机将该配电控制信号发送至保护测控装置，再由保护测控装置传输或执行该配电控制指令，通过保护测控装置与风电场汇集升压站4之间的数据传输，实现该风力发电机组5就地66kV升压变电站的远程监控，降低监控成本。

保护测控装置设置于预制舱体内，且保护测控装置连接光纤交换机、66kV配电装置1和低压配电装置3。保护测控装置作为66kV配电装置1及集电线路保护、测量、监视、控制装置，还可为66kV配电装置1和低压配电装置3配置三段式过流保护和两段式零序保护，确保66kV配电装置1和低压配电装置3的安全稳定运行。

可选地，低压配电装置3通过低压电缆和通讯光缆与风机连接。低压配电装置3一体化设计，在预制舱体吊装至安装目的地后，仅通过低压电缆和通信光缆即可连接低压配电装置3与风机，大幅度缩短了安装时长，进而降低安装成本。

本实施例中，还包括微机五防系统，微机五防系统设置于预制舱体内，且微机五防系统连接预制舱体和低压配电装置3，在舱门带电的情况下防止运维人员对应的电气操作，或者在运维人员的电气操作不满足预设的安全操作逻辑的情况下，禁止运维人员的误操作。

预制舱体内还包括：不间断交流电源(Uninterruptible Power Supply，PS)系统，不间断交流电源系统38连接低压配电装置3。

具体的，不间断交流电源系统38连接低压配电装置3后，可为低压配电装置3提供额外的电源保障和稳定性，即，在正常供电的情况下，不间断交流电源系统38可以从低压配电装置3中获取电能，在断电或异常的情况下，不间断交流电源系统38可以为低压配电装置3供电，避免低压配电装置3突然断电而受损或数据丢失等。

进一步的，预制舱体内还包括交流配电系统和直流电源系统，其中：

交流配电系统及直流电源系统均连接于保护测控装置和66kV配电装置1；为66kV配电装置1进行供电，确保66kV配电装置1的正常运行。

本实施例中，低压配电装置3包括：电流互感器31、低压断路器32、熔断器33、浪涌保护器34、低压刀溶开关35、照明检修变压器36和照明检修母线37。

其中，电流互感器31的一端连接66kV就地升压变压器2的低压侧和保护测控装置；低压断路器32的一端与电流互感器31的另一端连接，低压断路器32的另一端连接风机变流柜；熔断器33的一端与电流互感器31的另一端连接；浪涌保护器34的一端与熔断器33的另一端连接，浪涌保护器34的另一端接地；低压刀溶开关35的一端与电流互感器31的另一端连接；照明检修变压器36与低压刀溶开关35的另一端连接；照明检修母线37分别与照明检修变压器36和空气开关连接。

如图2所示，电流互感器31用于测量低压配电装置3的运行状态对应的电信号，并将该电信号传输至保护测控装置，由保护测控装置将该电信号传输至风电场汇集升压站4；低压断路器32用于在线路发生短路、过载或欠电压等故障时自动切断低压配电装置3与风机变流柜之间的电路，保护风机变流柜和低压配电装置3连接的其他设备免受损坏；熔断器33和浪涌保护器34用于保护低压配电装置3免受雷电、操作过压等瞬时过压的侵害；低压刀溶开关35是一种具有开关和熔断器33双重功能的电器，保护低压配电装置3中的其他部件免受损坏；照明检修变压器36、照明检修母线37和空气开关共同用于提供检修或局部照明所需的低压电源。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，包括：

66kV配电装置（1），设置于风力发电机组（5）外部，所述66kV配电装置（1）与风电场汇集升压站（4）电连接；

66kV就地升压变压器（2），所述66kV就地升压变压器（2）的高压侧电连接于所述66kV配电装置（1）；

低压配电装置（3），所述低压配电装置（3）与所述66kV就地升压变压器（2）的低压侧连接，且所述低压配电装置（3）集成于预制舱体内，所述低压配电装置（3）与所述风电场汇集升压站（4）通信连接，且所述低压配电装置（3）连接风力发电机组（5）；

所述66kV配电装置（1）包括：

隔离断路器（11），其一端通过66kV电缆或架空出线连接所述风电场汇集升压站（4），另一端与所述66kV就地升压变压器（2）的高压侧电连接；

电子式电流互感器（12），集成在所述隔离断路器（11）上，所述电子式电流互感器（12）与保护测控装置连接；

接地开关（13），所述接地开关（13）的一端和所述隔离断路器（11）连接。

2.根据权利要求1所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，还包括：

汇控柜，所述汇控柜与所述风电场汇集升压站（4）通信连接，所述汇控柜内设置有：

在线监测装置，用于通过传感器对所述66kV配电装置（1）的SF6气体压力、微水含量、机械动作特性及线圈电流进行监测；

智能终端，用于执行对所述隔离断路器（11）的智能化控制与状态监测；

合并单元，用于对所述电子式电流互感器（12）输出的采样值进行同步、合并与重采样。

3.根据权利要求1所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，还包括：

66kV避雷器（14），所述66kV避雷器（14）的一端通过66kV电缆或架空出线连接所述风电场汇集升压站（4），所述66kV避雷器（14）的另一端接地。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，所述66kV就地升压变压器（2）设置于基础（6）上，所述基础（6）设置于油坑内。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，还包括微机五防系统，所述微机五防系统设置于所述预制舱体内，且所述微机五防系统连接所述预制舱体和低压配电装置（3）。

6.根据权利要求1所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，所述低压配电装置（3）通过低压电缆和通讯光缆与风机连接。

7.根据权利要求3所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，所述66kV避雷器（14）采用交流无间隙金属氧化物避雷器。

8.根据权利要求1所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，所述低压配电装置（3）包括：

电流互感器（31），所述电流互感器（31）的一端连接所述66kV就地升压变压器（2）的低压侧和所述保护测控装置；

低压断路器（32），所述低压断路器（32）的一端与所述电流互感器（31）的另一端连接，所述低压断路器（32）的另一端连接风机变流柜；

熔断器（33），所述熔断器（33）的一端与所述电流互感器（31）的另一端连接；

浪涌保护器（34），所述浪涌保护器（34）的一端与所述熔断器（33）的另一端连接，所述浪涌保护器（34）的另一端接地；

低压刀溶开关（35），所述低压刀溶开关（35）的一端与所述电流互感器（31）的另一端连接；

照明检修变压器（36），所述照明检修变压器（36）与所述低压刀溶开关（35）的另一端连接；

照明检修母线（37），所述照明检修母线（37）分别与所述照明检修变压器（36）和空气开关连接。

9.根据权利要求1所述的基于DCB设备风力发电机组就地升压变电站，其特征在于，所述预制舱体内还包括：

不间断交流电源系统（38），所述不间断交流电源系统（38）连接所述低压配电装置（3）。