一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统的制作方法

1.本发明涉及新能源发电技术领域，尤其是指一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统。


背景技术：

2.风电机组所在风场的环境（风沙、雨雪侵蚀）对设备的防护等级要求很高，海边、海上发电项目，对设备整体的抗腐蚀性、防潮湿性能要求很高，增加了制造成本；而项目地点一般太阳辐射高，设备运行时温度高。因此传统的预装式变电站（箱变）防护等级与通风散热两项功能产生矛盾。鉴于以上背景因素，箱变内置塔筒的方案应运而生，将变电站的高压柜、变压器（包括辅变）、低压柜和变流器分层布置在塔筒底部。
3.目前，现有技术一般是将变流器柜、控制柜和水冷泵从风机塔筒内移出，例如，一种在中国专利文献上公开的“风电一体化变流并网升压箱变”，其公告号cn212210275u，该装置包括箱变壳体，箱变壳体内设有低压室、变压器室和高压室，变压器室内设有变压器，高压室内设有高压柜；低压室内设有变流器柜、水冷泵和控制柜，变流器柜通过电缆与风力机组连接；水冷泵位于低压室内且位于变流器柜的一侧；控制柜位于低压室内且位于变流器柜的另一侧；水冷泵、变流器柜、控制柜、变压器和高压柜并行布设于箱变壳体内。该发明将变流器柜、控制柜和水冷泵从风机塔筒内移出，与变压器和高压柜一起放置在箱变内；虽然具有变流器柜的操作更为方便，即便发生了事故，也只是影响箱变，不会对风机塔筒造成影响，降低事故损失等优点，但并没有解决设备因环境因素而遭到腐蚀和辐射的问题。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术的风电机组因环境因素而遭到腐蚀和辐射的问题，提供一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统，该系统将变电站的高压柜、变压器（包括辅变）、变流器分层布置在塔筒底部，且通过对变流器、低压柜的功能结构分析，对变流器进行适当的改进设计，共用部分器件，使其同时兼具低压柜的功能，降低成本。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统，包括一体化变流器，箱变低压柜与变流器一体化的变流器，将风电机组输出的电能通过电缆传输至机组升压变压器，一体化变流器在欠同步状态下将电能从电网传输至风电机组转子，所述一体化变流器对风电机组输出的电能进行通断和保护；机组升压变压器，实现将通过电缆传输的电能实现升压；高压柜，实现并网；塔筒底部二层安装平台，用于安装一体化变流器和高压柜；塔筒底层安装平台，用于安装机组升压变压器。本发明将变电站的高压柜、变压器（包括辅变）、变流器分层布置在塔筒底部，解决了现有技术的风电机组因环境因素而遭到腐蚀和辐射的问题，本发明通过对变流器、低压柜的功能结构分析，对变流器进行适当的改进设计，共用部分器件，使其同时兼具低压柜的功能，对于箱变内置塔筒的设计，可省去一台低压柜成本，一方面可实现技术降本，降低风力发电机组的度电成本，另一方面降低塔筒底部单位空间
的器件密度，改善塔筒底部的散热性能，同时对设备维护时更加便利。
6.作为本发明的优选方案，所述一体化变流器和高压柜在塔筒底部二层安装平台的两侧。本发明通过对变流器、低压柜的功能结构分析，对变流器进行适当的改进设计，共用部分器件，使其同时兼具低压柜的功能，对于箱变内置塔筒的设计，可省去一台低压柜成本，减少了占用空间，有利于维修人员对设备进行维护。
7.作为本发明的优选方案，所述塔筒底部二层安装平台的中间设有中间通道。一体化变流器和高压柜在塔筒底部二层安装平台的两侧，由于本发明的一体化变流器同时兼具低压柜的功能，省去了低压柜所占据的空间，在塔筒底部二层安装平台的中间设置中间通道，方便维修人员对两侧的一体化变流器和高压柜的维护。
8.作为本发明的优选方案，所述一体化电气系统还包括一体化变流器的控制电路。本发明通过对变流器、低压柜的功能结构分析，对变流器进行适当的改进设计，共用部分器件，使其同时兼具低压柜的功能。
9.作为本发明的优选方案，所述一体化变流器的控制电路包括接触器k1、变压器t1和断路器q1。接触器k1用于控制发电机定子侧并网，变压器t1在机侧690v取电转化为400v给一体化电气系统提供控制用电，发电机转子、定子经过一体化变流器汇流后由断路器q1实现连通。
10.作为本发明的优选方案，所述一体化变流器的控制电路还包括防护器件fl1。一体化系统配有防护器件fl1实现防雷保护。
11.因此，本发明具有以下有益效果：本发明将变电站的高压柜、变压器（包括辅变）、变流器分层布置在塔筒底部，解决了现有技术的风电机组因环境因素而遭到腐蚀和辐射的问题；本发明通过对变流器、低压柜的功能结构分析，对变流器进行适当的改进设计，共用部分器件，使其同时兼具低压柜的功能，对于箱变内置塔筒的设计，可省去一台低压柜成本，一方面可实现技术降本，降低风力发电机组的度电成本，另一方面降低塔筒底部单位空间的器件密度，改善塔筒底部的散热性能，同时对设备维护时更加便利。
附图说明
12.图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明的一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统的控制原理图；图3是本发明的一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统的一次电气图；图中：1、一体化变流器；2、机组升压变压器；3、高压柜；4、塔筒底部二层安装平台；5、塔筒底层安装平台；6、中间通道；7、塔筒；8、高压柜电路；9、变压器电路。
具体实施方式
13.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
14.如图1所示，一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统，包括接入点上下的一体化变流器1、机组升压变压器2、高压柜3、塔筒底部二层安装平台4、塔筒底层安装平台5、中间通道6和塔筒7，塔筒7内部设有塔筒底层安装平台5和塔筒底部二层安装平台4，一
体化变流器1和高压柜3设置于塔筒底部二层安装平台4上的两侧，在一体化变流器1和高压柜3之间设有中间通道6，机组升压变压器2设于塔筒底层安装平台5上，一体化变流器1将风电机组输出的电能通过电缆传输至机组升压变压器2实现升压并通过高压柜3完成并网，一体化变流器1在欠同步状态下将电能从电网传输至风电机组转子，一体化变流器1对风电机组输出的电能进行通断和保护，一体化变流器系统1、高压柜3在塔筒底部二层安装平台4两侧布局，空出二层安装平台中间通道6用于底层二层设备维护。本发明将变电站的高压柜3、变压器（包括辅变）、一体化变流器1分层布置在塔筒7底部，解决了现有技术的风电机组因环境因素而遭到腐蚀和辐射的问题，本发明通过对变流器、低压柜的功能结构分析，对变流器进行适当的改进设计，共用部分器件，使其同时兼具低压柜的功能，对于箱变内置塔筒的设计，可省去一台低压柜成本，一方面可实现技术降本，降低风力发电机组的度电成本，另一方面降低塔筒底部单位空间的器件密度，改善塔筒底部的散热性能，同时对设备维护时更加便利。
15.如图2所示为本发明的一体化电气系统的控制原理图，接触器k1用于控制发电机定子侧并网，变压器t1在机侧690v取电转化为400v给一体化电气系统提供控制用电，发电机转子、定子经过一体化开关柜汇流后由断路器q1实现连通并网，一体化系统配有fl1实现防雷保护，本发明通过对变流器、低压柜的功能结构分析，对变流器进行适当的改进设计，共用部分器件，即图2中a部分器件，使其同时兼具低压柜的功能；如图3所示为一体化电气系统的一次电气图，分为高压柜电路8和变压器电路9，系统配置fl1实现防雷保护，通过主控开关q1接入变压器t低压侧，控制机组并网。
16.本发明将风电机组的升压变压器2从塔外移至塔筒7内置，放在塔筒底层安装平台5，将高压柜3安装在塔筒二层安装平台4，避免了机组升压变压器2及成套户外放置占地，解决了项目征地难的问题，升压变压器与机组共用土建基础，减少了相变基础的实施；同时对机侧电气系统进行优化，设计一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统，该电气系统的技术优势主要表现在：对变流器进行改进，设计一体化变流器，使其同时兼具低压柜的功能，变流器主断兼具机组升压变压器低压侧开断及保护功能，通过控制变流器主开关通断完成变压器运行、停止、故障跳闸保护等功能。本发明一种风电机组箱变低压柜与变流器一体化电气系统较常规风电机组一次电气系统，通过该优化设计，节省一台低压柜成本，实现风电机组的技术降本，降低风力发电机组的度电成本。
17.本发明将机组升压变压器内置于塔筒结构中，能降低电气系统设备密度，同时不降低电气系统性能，不减少电气系统设备功能，塔筒内设备布局更合理；同时，塔筒内设备散热条件差，变流器低压柜一体化设计可有效降低塔筒底部单位空间的器件密度，改善塔筒底部的散热性能。
18.变流器低压柜一体化方案，减少一面柜体的情况下，塔筒底部二层安装平台设备的维护空间更合理，同时能空出中间通道，为安装在塔筒底层二层安装平台的设备维护留出更合理的事故维修通道，满足电气系统设备运维需求。
19.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围之内。