歌美飒风电（天津）有限公司 罗斌

0 引言

随着国家“一带一路”战略的实施，我们在海外执行越来越多的工程项目。比如在蒙古国，很多电力工程项目的EPC总包由中国的机电工程公司承担。本文所提及的是一个叫Tsetsii的风力发电项目，它位于蒙古国南部戈壁省TSOGTTSETSII市，且毗邻中国边界。项目的业主是亚洲清洁能源公司（CEA），咨询顾问公司来自欧洲，EPC总包由中国技术进出口总公司（CNTIC）和歌美飒（天津）风电公司组成联合体，设计容量50MW，投标阶段拟用歌美飒天津工厂生产的G97-2MW风机。

Tsetsii项目位于蒙古高原的半荒漠戈壁区域，冬季气温低达-40度，当地电网公司对于电能质量和电能损失都有较高的要求。针对超低温和当地电网的要求，歌美飒和CNTIC多次研讨对产品都采取了超低温和耐风沙的特殊设计。项目采用直埋XLPE电缆构成35KV中压集电线路，经风场变电站升压到110KV输送到当地电网。整个中压回路起到了连接发电设备和升压设备的作用，保证其稳定性和经济性成为项目的一项关键指标。另外，对于中压集电线路的电能损失也要做良好的规划，以满足客户和本地电网的需求。

本工程中，风场场地基本平整，风机布置程不规则的矩阵排列。初步设计4条集电线路，每条线路带5～7台风机。变电站一方面考虑离风机群近，一方面考虑运输需求离主干道不远。歌美飒和CNTIC充分沟通，设计出了适合本项目特殊要求并能满足中压电气设备安全运行的中压集电线路。

1 风场中压回路基本规划

在三维坐标图上25台风机的机位如图1所示。

中压电缆采用电缆沟直埋方式。电缆沟按照IEC标准设计和施工。

图2为典型电缆沟截面施工示意图。针对风场区域的低温冻土特点，所有电缆采用PVC电缆护套管保护，上加盖混凝土电缆沟盖。开挖深度约1.1米，回填土约0.7米。

2 中压回路电缆选型计算

电缆选型首先需要计算所选择的电缆截面的最大允许额定电流（经验值要求每回路最大电流不超过630A）。该值是电缆生产商依据以下安装条件必须清楚实施的因素。

同条件下的线路回数：4（3芯加1接地）；土层温度：250C (夏天), -300C (冬天)；电缆埋深：0.8m （直埋铺设）；土壤热阻值：1.5度-米/瓦。

则根据这些条件确定限定系数如下：

K1回路系数：4回路每沟=0.68；K2∶土层温度系数=1；K3∶ 电缆埋深系数=0.96；K4∶土壤热阻系数=0.85。

电缆最大短路耐受电流必须大于安装中存在的最大短路电流。（设计的限定系数中的最大容许额定电流基于土壤温度298K=273+25，土壤热阻值1.5K.M/W）。为了确认目前供应范围的匹配性EPC承包方必须提供在电网连接点得短路电流值。

图1 25台风机的机位

表1 电缆生产厂商所给的截面积选型参数

表2 经过初步电流计算后的电缆选型

表3 反应在年利用小时下的电量损失

对于短路电流，风场110kV侧按40kA选择电气设备。

中压集电线路的每个回路的电缆尺寸和长度，依据相关设计因素包括风机、道路、平台和回路布置，需要参见设计详图。

3 中压回路电损计算

电压降和电量损失的初步计算基于额定功率因素cosφ=0.95的假设下进行的，每个回路的最大电量损失和该回路最大允许通过电流相关，而该电流一般由电流生产商提供，我们在电缆选型中已经介绍。整个回路的电压允许从最远的风机到主变侧有5%的最大电压降。

cosφ=0.95时，依据常规经验通常整个风电场的电量损失最大为3%（这是重要的设计变量，业主CEA要求内部电网能损为2%可能是不合理的且很难达到的）。

整个中压回路的电能损计算值概括为1.22%。

而估计电量损失是依据风场的年风速分布频率（玫瑰图）来估算，风机数：25台；单台额定功率：2.0MW；功率因素：0.95；年可利用小时：3697小时；年满发电量：25X2X3697X0.95=175,607,500度。

4 结论

综合而言，选择XLPE的铝导体电缆，并在施工中注意低温保护，一方面满足了项目的设计可靠性，另一方面相对于铜导体也体现了它的经济性。同时在整体设计上控制其电量损失在比较小的范围内，既满足了用户的需求，也不会增加太多投资。

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［6］15_0508_BOP_Technical_Description_PEÑAS_PRIETAS_94,5_MW_WF_REV.1 Working Paper

图2 典型电缆沟截面施工示意图

图3 电缆截面示意图