风电场升压站接地变压器选型国内外标准对比

风电场升压站接地变压器选型国内外标准对比

由琳

(山东电力建设第三工程公司，山东青岛，266100)

摘要：以乌兹别克斯坦某风力发电项目为例，介绍升压站内接地变压器选择时国内规范(DL/T5222)和IEEE规范在接地变容量计算的不同，以及国内和国外项目接地变压器型式的不同。

关键词：风电项目，接地变压器，DL/T5222,IEEE Std C62.92.3

1引言

进入21世纪以来，能源和环境问题日益突出。随着国际社会对能源安全、生态环境、异常气候等问题的日益重视，减少化石能源燃烧，加快开发和利用可再生能源已成为世界各国的普遍共识和一致行动。目前，全球能源转型的基本趋势是实现化石能源体系向低碳能源体系的转变，最终目标是进入以可再生能源为主的可持续能源时代。而风电作为技术成熟、环境友好的可再生能源，已在全球范围内实现大规模的开发应用。近年来,世界风电装机容量以年均30%以上的速度快速增长,风力发电成为许多发达国家和发展中国家调整能源结构,开发利用。

近年来，越来越多的中国企业“走出去”，中国企业在世界各地不同国家和地区开展风电项目EPC总承包业务。但是国内项目和国外项目在设计理念以及设计规范等方面的差异，很多国家和地区的业主不认可中国的设计理念和相关规范，这就造成中国企业在项目的设计和施工中遇到各种各样的难题，这就中国的企业和相关的设计、施工人员打破原有的习惯，更多的去了解和熟悉国际规范（比如IEC规范和IEEE规范）甚至项目所在国的规范和规程，

本文以乌兹别克斯坦某风力发电项目的升压站内接地变的选型为例，简要说明说明国内项目和国外项目接地变容量计算方法和接地变压器型式方面的异同。

2计算过程

乌兹别克斯坦风力发电项目的风电机组-箱变接线方式采用一机一变单元接线方式。风力发电机组经箱式变压器升压至33kV，通过多回33kV集电线路汇至风电场升压站，经升压站内主变升压后接入当地电网。本项目33kV采用小电阻接地系统。根据EPC合同要求，本项目33kV采用中性点接电阻的Z型接线的三相接地变压器，中性点经接地电阻接地。经计算，接地电阻额定通流选取为 100A。

在进行接地变容量计算的时候，查阅国内和国际相关规范，发现俩规范关于接地变容量计算的差异还是很大的。国内规范《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T 5222－2005）和国际规范 《IEEE Guide for the Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Systems 》（IEEE Std C62.92.3-1993）中接地电阻的电阻值、接地电阻的消耗功率和接地变容量选型的计算公式是相同的；关于接地电阻额定电压的计算，国内和国际规范略有区别，国内规范考虑了1.05被的系数，国际规范则没考虑；国内规范和国外规范最大的区别就在于接地变过负荷能力的考虑，按照国内规范计算出的接地变的容量比国际规范大。

下面就分别采用国内规范DL／T 5222－2005和国际规范IEEE Std C62.92.3-1993的公式计算接地变压器的容量。

2.1按照国内规范计算接地电阻

    依据DL／T 5222－2005中的公式，中性点采用低电阻接地时，接地电阻的选择计算如下：

电阻的额定电压：

电阻值：

接地电阻消耗功率 ：

式中： —中性点接地电阻值，Ω；

       —系统线电压，V；

—选定的单相接地电流，A.

对Z型接线的三相接地变，若中性点接电阻的话，接地变压器的容量为：

通过上述计算：

2.2按照国外规范计算

依据IEEE Std C62.92.3-1993中公式，中性点采用低电阻接地时，接地电阻的选择计算如下：

电阻值：

接地电阻消耗功率 ：

式中： —中性点接地电阻值，Ω；

      —系统相电压，V；

—选定的单相接地电流，A.

对Z型接线的三相接地变，若中性点接电阻的话，接地变压器的容量为：

通过上述计算：

2.3 接地变过负荷能力的考虑

通过2.1条和2.2条计算，国内和国外公式计算出的接地变容量很接近，其区别最大的就在于对过负荷能力的规定。

（1）接地变压器过负荷能力，《导体和电器选择设计技术规定》（DL／T 5222－2005）是这样规定的： 在确定其容量时，可以按照接地变保护用于跳闸的时间，利用变压器的过负荷能力，当无厂家资料时，可取下表的数据:

(2) 接地变压器过负荷能力，《IEEE Guide for the Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Systems 》（IEEE Std C62.92.3-1993）规定（翻译后）如下：

在快速排除故障的情况下，可考虑接地变压器的短时过载能力来选择合适的额定值。中性点接地时接地变压器允许的短时间过载因数如下表：

依据国内外规范上述两个表格，国内规范推荐的过负荷持续时间最短为5min,接地变压器最大过负荷倍数为1.6倍;而国外规范推荐的过负荷持续时间最短为10s，接地变压器最大过负荷倍数为10.5倍。

依据国内规范要求计算，接地变的额定容量=2000.6/1.6=

，选择1600kVA的接地变；据国外规范要求计算，接地变的额定容量=1905.3/10.5=181.5kVA，选择200kVA的接地变。

可发现，国内规范计算出来的接地变容量远远大于国际规范。

3接地变型式差异分析

国内和国外项目除了在计算接地变容量有差别之外，在选择接地变型式方面也有不同。

根据国内变电站设计相关规范，升压站内的接地变可以兼用站用变，为变电站提供电源，因此国内项目接地变都是选的Zn,yn11绕组的接地变兼站用变，在一次则通过曲折绕组变压器（ Zn 接线）人为的制造出 33（35）kV 侧中性点，通过电阻接地。

国外项目通常没有这种型式接地变，国外项目升压站通常分别设置Zn 接线的专用接地变压器，然后中性点经电阻接地，站用变电源则专门采用的是 D,yn11绕组的站用变压器给变电站提供电源。

4结语与建议

由上述对比可以得知，国内和国外项目，除了在计算接地变容量差异比较大外，在接地变型式选择方面也有不同。在参与国外项目设计时，若直接套用国内规范和常规做法将接地变压器直接设计成接地变兼站用变的型式，不仅不会被业主认可，后期更改方案需要再额外增加站用变压器及相关的33kV开关柜，在一定程度上增加房间面积，增加额外的费用。

当然有些南亚国家，认可我国的设计规范，风电项目升压站的接地变压器是可以设计成接地变压器兼站用变的型式的。

针对上述国内外风电项目接地变的设计差异，笔者提出意见建议：

1.国内项目的接地变压器的设计，接地变的型式和容量依据国内相关规范进行设计；

2.国外业主认可中国的规范的项目，我们可以将接地变设计成接地变压器兼站用变压器的型式，但是在计算接地变压器一次侧容量的时候，我们可以依据IEEE Std C62.92.3-1993中的要求，过负荷持续时间最短为10s，接地变压器最大过负荷倍数为10.5倍。这样可以降低接地变压器一次侧的容量；

3.国外业主认可中国的规范的项目，我们只能设置专用的接地变压器和站用辅助变压器，在计算接地变压器容量的时候，我们可以依据IEEE Std C62.92.3-1993中的要求，过负荷持续时间最短为10s，接地变压器最大过负荷倍数为10.5倍，这样可以降低接地变压器的容量。

5参考文献

［1］DL/T 5222-2005,导体和电器选择设计技术规定［S］

［2］IEEE Std C62.92.3-1993，IEEE Guide for the Application of Neutral Grounding in Electrical Utility Systems［S］.