风电场升压站变压器和GIS设计与运用研究

 风电场升压站变压器和GIS设计与运用研究

冯恒

华能内蒙古东部能源公司满洲里东湖区风电场 021400

摘要：风力发电是我国现阶段主要使用的清洁能源之一，因此在实际的运行过程中要着重提高风力发电技术水平。本文从对风电场升压器以及GIS系统的设计与选择上进行分析，指出在风电场实际应用中所具有的科技创新点，并对升压变压器和GIS在实际操作中的应用进行分析，以期在未来的工作提高风力发电场的工作效率，更好地满足用电需要。

关键词：风电场；变压器；GIS

引言：近些年，我国风力发电行业逐渐发展，相关技术水平逐渐提高。伴随着百姓生活水平的逐渐改善，人们对于电力需求也逐渐增加。因此，我国风力发电行业不断的进行技术创新，利用升压站变压器改变了风能受自然环境影响较大的问题，保证电力的稳定输送。另外，GIS系统的应用也为风电场的选址以及运用提供了技术支持。

1. 风电场升压站变压器选择分析

在对风电场变压器进行选择上首先要注意变压器的容量问题，由于风力发电受自然环境影响较大，导致发电厂电力输送不稳定。另外电厂发电机很难出现所有机组全部续满发电的情况，这时候大容量的升压变压器就可以有效地缓解输出率的问题。在对升压站变压器进行选择上还要注意在运行过程中产生的损耗问题，结合实际情况进行综合分析。另外还要注意考虑到安全问题，由于体积较大而且充满矿物油，所以在对变压器的设计和选择上防火安全需要特别注意，在提高变压器自身工作效率的同时应该加强设备的防火性能，任何一部分功能组件都不能成为火灾安全隐患。例如：在防止变压器由于电缆问题而出现的故障事件，避免故障电缆和变压器内矿物油接触，造成火灾的发生。由于风力发电造价较为昂贵，因此在设计时应该充分考虑空间和布局，尽量做到在保证机器运行稳定性的同时达到资源利用最大化，从而实现风力发电的高效运转。

2. GIS设计选择分析

在对GIS设计上首先要考虑的是电气性能，保证GIS设计达到国家标准，保证设备的稳定性，尽量避免在后续运行中频繁进行维护，当系统出现故障时，要做绝缘处理，避免由于温差产生水汽，水汽凝结在内部产生腐蚀现象。第二，在进行GIS设计中还要充分考虑到空间利用的合理性，优先选择布局较为紧凑的系统。第三，由于风力发电长期在户外工作，长时间经受大自然的风吹雨淋，受自然环境侵蚀较为严重，因此对GIS进行设计时，还要充分考虑到设备的防腐性能，良好的防腐性能是设备能不能长期平稳运行的关键，因此在相关因素的设计上要充分考虑地区的实际自然环境、气候条件。根据湿度和温度对于设备容易产生锈蚀的地方进行改进，设置通风系统，保证内部环境的干燥，最大程度上避免锈蚀问题的产生[1]。最后是设备的后期可维护性，由于风力发电设备通常体积较大，在后期维护上投入的人力和物力也较多，所以要保证在后期的维修和运行过程中的可维护性。

3. 风电场升压站变压器与GIS应用分析

3.1风电场升压变压器技术创新点

随着我国风力发电规模越来越大，变压器的容量也随之增加，但是这也意味着投入的人力和物力资源越来愈大，随着科技的发展，在欧洲研制出了一种可以应用于海上的轻型升压技术，该项技术实现了对于升压站小而高效的要求，大大提高了升压站的工作效率，同时也降低了后期维护的成本。该设计将升压变压器的功能划分为几个不同模块并分别进行管理，实现管理平台的规范化。在设计上充分满足客户需求，部分参数可以根据用户的需要进行改动不影响变压器的正常运转。防火性能也较为优越，选择了不易燃的材料，保证了设备的防火安全。最后，由于整体设计较为轻便，也在很大程度上降低了运输难题。创新相关技术对于风力发电工程来讲是十分重要的工作环节之一。

3.2升压变压器在风电场上的应用

在对风电场升压变压器进行选择上要考虑诸多因素，不能仅仅以经济为主，要根据电厂条件以及设备所处位置的实际情况选择合适的升压变压器，才能实现发电效率的最大化。以4000W的海上风力发电场为例，在进行升压变压器的选择上，要充分结合海上的气候情况，由于海上空气湿度较高，要充分考虑海上设备的锈蚀问题，尽量选择抗锈蚀材料，尽量避免由于锈蚀对风电场的发电工作产生影响。由于发电站通常建造难度大，后期维修难度高，所以在建造初期就应该对于各个环节的应用做出相应的故障准备，升压变压器作为保证风力发电稳定输送能源的关键保障，在进行设计与安装时更应该加强对于各方面信息的分析，得出综合性数据，才能确定采用什么形式、什么特点的升压变压器，在保证安全情况下选择最有效率的升压变压器设备。最后，在对升压变压器的安装工作结束后，还应该注意对于设备的测试与维护，减少后期运行过程中的工作量，保证升压变压器的正常运转[2]。

3.3风电场GIS系统技术创新点

GIS是地理信息围绕着风电场所开发的系统，通过卫星完成对于数据的处理和相关测量工作，运用三维建模可以实现对于地形的模拟，对风电场的发展有一定的促进作用。GIS可以利用卫星模拟地理环境以及地势特点，同时兼具影像清晰化处理功能，保证传回的图片清晰度。GIS系统不但效率高、效果好同时还具有计算的功能，通过对于相关数据的综合计算得出在建设风电场时所需要用到的信息。目前我国GIS系统已经发展了70年，具有非常成熟的技术手段，对于风力发电场也提供了很大的便利条件，在对于气体的密度检测上都在GIS上得到了广泛的应有，为实现发电场的远程检测功能提供了十分便利的条件，但是在应用中也要考虑可行性问题。例如，在进行海上发电作业时，GIS部分设备应该避免出现在海上，一方面由于运输不便，另一方面海上气候湿润容易产生锈蚀现象，影响数据准确性。

3.4GIS在风电场上的应用

相较于其他设备GIS系统的绝缘性更好，所以应用在风电场上安全性更高，同时由于GIS系统具有较为轻型的特点，因此资源利用效率也比较高，所以GIS系统对于风电场来讲是十分重要的。以陕北电场为例：在电场建造前利用GIS系统对于当地地形进行分析和计算，通过研究当地的自然地理环境是否对于风速有影响，并模拟在不同的地形下风速情况，为电场的建造提供了一定的保障，避免了没必要的资源浪费。通过利用GIS系统对于风电场当地的地形条件进行分析和建模是现在主要应用的技术之一。GIS技术为风电场的建造提供了极大的技术支持，极大的减少了风电场的建设成本，尤其是在风电逐渐占据主要清洁能源位置时，GIS技术的作用也逐渐增强。

结论：综上所述，风力发电的重要性逐渐增加，对于相关技术的要求则逐渐增多。因此在以后的风力发电发展过程中，要注意根据实际情况进行创新，在保证设备运行安全的情况下提高设备效率。这就需要相关技术人员不断的根据在实践中的经验的和教训，对设备进行改革创新，使设备更能满足人们对于风电的需求。目前，我国风力发电技术水平已经十分先进，但是在未来仍有很长的路要走。

参考文献：

[1]高立刚,田莉莎.风力发电场主变压器选择及优化设计[J].电力勘测设计,2021(10):80-84.

[2]李德军,周剑,钟孝泰.海上风电场升压站变压器和GIS的设计、应用和展望[J].高压电器,2021,57(01):1-11.