用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构的制作方法

1.本实用新型属于风力发电机领域，涉及一种用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构。

背景技术：

2.海上风能资源具有风速大、运行稳定、对电网友好等特点。在“双碳”政策支持和技术进步的双重推动下，2020年中国海上风电新增装机量达306万千瓦，较2019年增加了108万千瓦，同比增长54.5％。随着海上风电向远海、深海发展，在输电功率和输电距离逐步增大以及风机机组单机容量越来越大的情况下，今年海上风电招标的华润苍南项目和广核象山涂茨项目都要求66kv的集电线路。同时，“竞价上网”时代的到来，使得风电项目建设成本进一步被压缩，业主方投资收益率维持不变的前提下，势必将倒逼主机厂进一步降本。因此，寻求低成本、高发电性能的海上中压发电系统成为了关键。于是，中压风力发电系统开始出现人们的视线，通过发电侧电压等级的提升，使得定子额定电流成倍下降，大幅度降低风机塔筒内电缆成本，来达到风机降本的需求。
3.相较于低压风力发电系统，海上潮湿和腐蚀的环境，让变压器和电气设备都内置于风机内部，原先的低压电气设备配置的结构已不在适用于海上中压风力发电系统大兆瓦机组。一方面，发电机额定电压抬升到中压系统，需要增加配套的变压器和开关柜，原有的机舱配置电气设备空间已经不满足需求，同时两台变压器后期维护更换成了一个大问题。另一方面，机组容量增加，发电机定转子额定电流相应增加，导致机舱至塔筒底部电缆多达20多根，电缆安装难度大，成本高。因此，大兆瓦机组在海上中压风力发电系统环境中电气设备如何配置，可以满足经济性、安全性和便利性成为关键因素。
4.因此，亟需提供一种用于海上中压风力发电系统大兆瓦机组电气设备的配置结构，来解决当前海上大兆瓦机组在中压风力发电系统的环境下，电气设备布置的问题。

技术实现要素：

5.为了克服已有技术的不足，本实用新型提供了一种用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构，以解决海上中压风力发电系统中电气设备的增加和电气设备容量增加导致的散热不足和后续维护困难带来的电气系统设备配置的问题。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构，所述电气设备包括油浸式变压器、干式变压器、变流器一体机、海缆进线开关柜和辅助变压器，其特征在于，所述海缆进线开关柜置于塔筒底部一层；所述油浸式变压器和塔筒门布置于塔筒二层，机舱中布置变流器一体机、辅助变压器和干式变压器。
8.进一步，所述海缆进线开关柜为中压开关柜，所述中压开关柜置于塔筒底部中心位置。
9.再进一步，所述变流器一体机包括变流器，低压开关柜和控制柜。
10.本实用新型中，在海上中压风力发电系统大兆瓦机组，风机出线电压为66kv的环境下，风机所需的主要电气设备包括变流器、海缆进线开关柜(中压开关柜)、干式变压器(1.14/10.5kv)、油浸式变压器(10.5kv/66kv)、辅助变压器。为了合理利用风机内部空间，变流器一体机集成了变流器柜，低压开关柜和控制柜。电气设备分散布置于机舱和塔筒底部，机舱中布置变流器一体机、辅助变压器和干式变压器(1.14/10.5kv)，塔筒底部一层布置海缆进线开关柜，塔筒二层布置油浸式变压器(10.5kv/66kv)。
11.本实用新型的有益效果主要表现在：1)干式变压器(1.14/10.5kv)布置于机舱中，将原先10根(1.8/3kv)转子电缆减少为1根(6/10kv)的电缆，大大减少电缆成本；2)变流器一体机和干式变压器(1.14/10.5kv)布置于机舱中，电缆根数的减少将降低电缆敷设难度，减少施工周期和安装成本；3)油浸式变压器置于塔筒底部，便于后期维护替换；4)变流器一体机集成了变流器，低压开关柜和控制柜，有效的利用塔筒内部空间，减少柜体数量，安装更方便；5)开关柜和变流器布置于塔筒底部一层，相较于布置在底部其他层，减少海缆进出线长度，降低海缆成本。
附图说明
12.图1是海上中压风力发电系统拓扑图；
13.图2是机舱电气设备布置图；
14.图3是塔筒底部电气设备布置图；
15.附图的标记为：1-变流器一体机；2-干式变压器(1.14/10.5kv)；3-辅助变压器柜；4-油浸式变压器(10.5kv/66kv)；5-中压开关柜。
具体实施方式
16.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
17.参照图1～图3，一种用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构，所述电气设备包括油浸式变压器4、干式变压器2、变流器一体机1、海缆进线开关柜和辅助变压器3，所述海缆进线开关柜置于塔筒底部一层；所述油浸式变压器4和塔筒门布置于塔筒二层，机舱中布置变流器一体机1、辅助变压器3和干式变压器2。
18.进一步，所述海缆进线开关柜为中压开关柜，所述中压开关柜5置于塔筒底部中心位置。
19.再进一步，所述变流器一体机1包括变流器，低压开关柜和控制柜。
20.本实施例中，发电机的定子额定电压为10.5kv，转子的额定电压为1140v，转子低压电缆在通过变流器柜后，通过干式变压器(1.14/10.5kv)升压至10.5kv，和定子电流汇聚后，在通过油浸式变压器(10.5kv/66kv)升压至66kv出口电压，通过集电线路输送至升压站并网。如图2所示为机舱电气设备布置图，变流器柜1和辅助变压器柜3布置于发电机两侧，变流器1.14kv电缆通过干式变压器(1.14/10.5kv)2升压至10.5kv，和定子10.5kv电缆汇流后，通过电缆桥架引至塔筒底部，塔筒底部电气设备布置图详见图3，10.5kv电缆从机舱引下至油浸式变压器(10.5kv/66kv)4升压后，通过中压开关柜5引出至集电线路，中压开关柜5置于塔筒底部中心位置，可以减少海缆的进出线，降低海缆成本。
21.本实施例中，通过将电气设备分散布置于机舱和塔筒底部，合理利用风机内部空
间，同时两台变压器的分散式布置，可以解决变压器发生故障时，变压器更换的问题。该方案具有节约风机内部空间，减少建设成本，安装方便和后期维护便利的特点，完整的闭环了海上风机中压电气系统66kv出线方案。
22.本说明书的实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本实用新型构思所能想到的等同技术手段。

技术特征：

1.一种用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构，所述电气设备包括油浸式变压器、干式变压器、变流器一体机、海缆进线开关柜和辅助变压器，其特征在于，所述海缆进线开关柜置于塔筒底部一层；所述油浸式变压器和塔筒门布置于塔筒二层，机舱中布置变流器一体机、辅助变压器和干式变压器。2.如权利要求1所述的用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构，其特征在于，所述海缆进线开关柜为中压开关柜，所述中压开关柜置于塔筒底部中心位置。3.如权利要求1或2所述的用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构，其特征在于，所述变流器一体机包括变流器，低压开关柜和控制柜。

技术总结

一种用于海上中压风力发电系统电气设备的分散式配置结构，所述电气设备包括油浸式变压器、干式变压器、变流器一体机、海缆进线开关柜和辅助变压器，所述海缆进线开关柜置于塔筒底部一层；所述油浸式变压器和塔筒门布置于塔筒二层，机舱中布置变流器一体机、辅助变压器和干式变压器。本实用新型以解决海上中压风力发电系统中电气设备的增加和电气设备容量增加导致的散热不足和后续维护困难带来的电气系统设备配置的问题。系统设备配置的问题。系统设备配置的问题。