海上风场风机的备用电源系统技术方案

本发明专利技术提供一种海上风场风机备用电源系统，至少包括发电模块、升压设备、输电网络、降压设备及配电开关设备，发电模块及升压设备通过输电网络，再接降压设备和配电开关设备，接至风机400V系统。本发明专利技术海上风场风机备用电源系统可提高风机的安全可靠和设备耐久性，并且整个备用电源系统经济性、实用性好，实施方便。

Standby power supply system for offshore wind turbine

The invention provides an offshore wind farm standby power supply fan system, including at least the power generation module, boosting equipment, power transmission network, reducing equipment and power distribution switchgear, power generation module and boosting equipment through the transmission network, then the pressure equipment and power distribution switchgear, connected to the blower 400V system. The standby power supply system of the offshore wind field fan can improve the safety and reliability of the fan and the durability of the equipment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海上风电场电气工程；尤其涉及一种可显著提高海上风力发电机的安全性、可靠性以及生存能力的备用电源系统。
技术介绍
海上风机一般都配有UPS、超级电容等备用电源，但容量较小，工作时间在1～2个小时内，无法长期保证风机处于有电状态，也无法保证偏航、除湿、消防等影响风机安全的系统长期运行，随着海上风电的大规模开发，海上风机的安全性越来越受到重视，提供一种有效、持续、可靠的风机备用电源系统是十分必要的。具体有以下作用：1、在建设期间，海上变电站就位或陆上集控中心建成后，送出高压海缆的敷设施工或接入电网工程还未完成，在海上变电站或陆上集控中心送电前，部分风机可能已完成吊装，场内集电海缆已敷设，风机的调试工作，验收工作，生产准备工作，补遗消缺工作都需进行，交流电源是必不可少的。在整个风场受电之前，可利用应急备用电源对各个风机进行供电，完成风机正式发电前的一系列调式工作，有利于提高效率，加快风场的建设进度。2、在运行期间，发生主送出海缆故障的情况，由于海缆修复时间漫长，最快也需数周，在这种情况为保证平台的必需电源，如消防电源、蓄电池充电电源等，需要交流应急备用电源；同时，为保护海上风机，其除湿系统、控制系统、变桨系统、偏航系统也需要应急电源的长期供电。3、在台风等极端气候条件下，电网出现大范围停电，可通过海上变电站或陆上集控中心的应急备用电源向风机供电，提高在此期间的风机的生存能力。应急备用电源运用于各个行业，一般考虑利用风电场升压变电站内站用变压器作为一台升压变压器，由400V升至35kV，接入海上变电站的35kV母线，再由35kV海缆至各台风机35kV环网柜，经风机变压器降压后作风机自用电电源。但由于35kV海缆系统存在大容量充电功率，同时风机主变压器空载损耗Po较大，运行时电能损耗也相当大，需配置大功率发电机，如一个300MW海上风电场，发电机功率可达上万kW,投资巨大，运行维护费用高，极不经济，事实上无法成为海上风机的备用电源系统。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的种种不足，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种以小功率发电机作为电源，能可靠安全输送至风机400V侧的备用电源系统，以克服现有技术的上述缺陷。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种海上风场风机备用电源系统，至少包括发电模块、升压设备、输电网络、降压设备及配电开关设备，发电模块，采用陆上或海上变电站内安装的功率不大于1000KW的发电机；升压设备，采用陆上或海上变电站内安装的的升压变压器；输电网络，包括陆上或海上变电站内作降压使用的35kV开关设备、35kV海缆网络、风机高压侧环网设备；降压设备，采用风机正常运行时的主变压器；配电开关设备，采用与风机定子回路中压断路器并列的中压开关设备，所述中压开关设备在风场正常运行时断开，备用电源供电模式时闭合。优选地，所述发电机设置于陆上风场集控中心或海上升压变电站内。优选地，所述发电机为固定安装的柴油发电机或移动应急电源发电车。优选地，所述输电网络为海上风场内正常运行时的35kV开关柜和风机的海缆集电线路网络，以及风机35kV环网柜。优选地，所述输电网络和降压设备为已有的35kV设备和35kV输电网络，备用电源供电模式时降压使用。优选地，所述升压设备为固定安装的一台升压变压器和一台35kV开关柜，额定电压比为0.4/2.2kV或0.4/4.7kV或其他变比。优选地，所述降压设备为风机的主变压器，额定电压比为2.2/0.4kV或4.7/0.4kV或其他变比。由于海缆充电功率和变压器空载损耗与电压的平方成正比，海缆输电网络的电压降低，将大大降低系统充电功率和电能损耗，通过以上技术方案，本专利技术将柴油发电机发出的电能利用已有的海缆网络和输变电设备输送至风机400V侧，供风机在停机情况下各系统使用，有效地保证了风机的安全可靠和设备耐久性，并且整个备用电源系统经济性、实用性好。附图说明图1显示本专利技术海上风场风机备用电源系统的系统原理图。元件标号说明：1发电模块2升压设备3输电网络4降压设备5配电开关设备具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。参阅图1所示，本专利技术提供一种海上风场风机备用电源系统，至少包括发电模块1、升压设备2、输电网络3、降压设备4及配电开关设备5，发电模块1及升压设备2通过输电网络3，再接降压设备4和配电开关设备5，接至风机400V系统。发电模块1采用设置于陆上风场集控中心或海上升压变电站内的固定式柴油发电机或移动应急电源发电车。发电机的功率不大于1000KW，优选800KW。升压设备2采用陆上或海上变电站内固定安装的一台升压变压器和一台35kV开关柜，额定电压比为0.4/2.2kV或0.4/4.7kV或其他变比。输电网络3和降压设备4为已有的35kV设备和35kV输电网络，备用电源供电模式时降压使用。输电网络3具体为为海上风场内正常运行时的35kV开关柜和风机的35kV海缆集电线路网络，以及风机35kV风机高压侧环网设备。降压设备4具体采用风机正常运行时的主变压器，额定电压比为2.2/0.4kV或4.7/0.4kV或其他变比。配电开关设备5采用与风机定子回路中压断路器并列的中压开关设备，中压开关设备在风场正常运行时断开，备用电源供电模式时闭合，接至风机400V系统。风机定子的额定电压为Un1，为使在应急备用状下仍通过风机主变压器供400V用电，则系统网络的额定电压为35/Un1×0.4kV，海上风机一般配一台主变压器，其高压侧为35kV，低压侧为定子额定电压，随着海上风机单机容量的增大，风机出口额定电压均有所提高，如华锐6MW风机为6.3kV，上海电气3.6MW为3kV，湘电5MW风机为3.2kV。对6.3kV，海缆输电网络额定电压为2.2kV，对3kV，海缆输电网络额定电压为4.7kV。经校验，对于风机的辅助用电负荷功率，在25km范围内采用上述的网络电压，线路压降小于5％，符合一般配电网电能质量要求。系统运行时，应断开陆上或海上变电站主变压器35kV侧各进线主开关，与电网解列，再合上35kV母线的分段开关，柴油发电机通过专用升压变压器和专用开关柜向35kV母线充电，合上各风机回路开关向35kV海缆充电，海缆在远小于其额定电压的数kV电压下运行，经风机的主变压器降压后供风机400V用电。柴油发电机，专用开关柜，各风机回路开关柜，风机环网柜及风机专用中压配电开关设备均需配置一套保护，在此系统运行时，风机正常发电工况的保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海上风场风机的备用电源系统，其特征在于，至少包括发电模块、升压设备、输电网络、降压设备及配电开关设备，发电模块，采用陆上或海上变电站内安装的功率不大于1000KW的发电机；升压设备，采用陆上或海上变电站内安装的的升压变压器；输电网络，包括陆上或海上变电站内作降压使用的35kV开关设备、35kV海缆网络、风机高压侧环网设备；降压设备，采用风机正常运行时的主变压器；配电开关设备，采用与风机定子回路中压断路器并列的中压开关设备，所述中压开关设备在风场正常运行时断开，备用电源供电模式时闭合。

【技术特征摘要】
1.一种海上风场风机的备用电源系统，其特征在于，至少包括发电模块、升压设备、输电网络、降压设备及配电开关设备，发电模块，采用陆上或海上变电站内安装的功率不大于1000KW的发电机；升压设备，采用陆上或海上变电站内安装的的升压变压器；输电网络，包括陆上或海上变电站内作降压使用的35kV开关设备、35kV海缆网络、风机高压侧环网设备；降压设备，采用风机正常运行时的主变压器；配电开关设备，采用与风机定子回路中压断路器并列的中压开关设备，所述中压开关设备在风场正常运行时断开，备用电源供电模式时闭合。2.根据权利要求1所述的海上风场风机的备用电源系统，其特征在于，所述发电机设置于陆上风场集控中心或海上升压变电站内。3.根据权利要求2所述的海上风场风机的备用电源系统，其特征在于，所述发电机为固定安装的柴油发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦东平，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31