广西电力
２００９年第６期
海边滩涂风电场集电线路接线方式探讨
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ
ｏｎｔｈｅ
Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
ＭＯｄｅ
ＯｆＣｏｌｌｅｃｔｉＯｎＬｉｎｅｓ
ｆ．０ｒ
Ｂｅａｃｈ＆ＷｅｔｌａｎｄＷｉｎｄＦａｒｍ
李
ＬＩ
Ｐｉｎ９１，ＬＵ‰ｈ２
萍１．，卢万里２
（１．广西电力工业勘察设计研究院；２．广西电力试验研究院有限公司，广西南宁５３００２３）
摘要：针对滩涂风电场的特殊环境，以企沙风电场为实例对集电线路的４种接线方式，即链型、单边环形、双边环形、复合环形进行了技术经济等方面的分析、比较，并提出了适合企沙风电场的接线方式。
关键词：滩涂风电场；集电线路；接线方式
中图分类号：ＴＩ淄“文献标志码：Ｂ文章编号：１６７ｌ一８３８０１２００９）０６一∞８６一０３
随着《中华人民共和国可再生能源法＞的实施，国
内各地风力发电快速发展。广西有着风力资源丰富的
海岸线，如何高效利用这些资源成为当前探讨的课题。
根据目前的经验，海上风电场的建设成本远高于陆上风电场．且施工难度大。而海边滩涂风电场具有如下
优点：其场址附近一般都是低矮建筑物，受风速影响较小，与海Ｅ风电场一ｊ洋具有较好的风资源；风电机组布
置在滩涂地七，施工难度相对于海上风电场要小很多，征地费用比陆Ｅ风电场少；一般远离市区，对环境影响
也较小．因此，发展海边滩涂风电场成为一种趋势。
风电场集电线路的作用就是将每台风力发电机发出的电能按照一定的方式输送到升压站的汇流母
线上。它包括了风电场内部所有电气系统的连接，如
圈ｌ风力机组布置图
风力发电机、开关设备、变压器、电缆等。风电场集电线路接线方式关系到整个风电场的稳定性、经济
性以及使用效率。
２风电场集电线路接线方式
根据本工程风机布置情况和总容量大小．按照集电线路尽可能靠近所带风力机机群、每条线路合理均匀分配容量、减少线路投资、电压和功率损失，保证风机可靠运行和电能输送的原则，本工程拟采用风力发电机组就地升压（经Ｏ．６９／３５ｌ【ｖ箱式变压
１风电场概况
广西企沙风电场位于沿海潮问带，场址区域地
形平坦开阔，主要为天然滩涂，场址范围内的陆地海拔高程都在１０
ｍ以下，场内主风能方向为Ｍ屺，风
力发电机组的布置综合考虑了主导风向及主导风能
器升压），升压后输送到场内集电线路上，再通过集电线路汇流多台风力机组的电能送到升压站３５ｋＶ母线上，继而通过１１０ｋＶ升压站接入系统的接线方式。结合世界风电场的设计经验，本风电场集电线
路结构有４种方案：链形结构；单边环形结构；双边环形结构；复合环形结构Ｌ２Ｉ。
方向、地形、风机参数及场址内当地居民生产生活等影响因素，详见图１。本风电场场址面积约９．５
姘，长约４．３ｌ锄，宽约２．７
ＭＷ，风机排列间距为４００
ｌ锄。风电场装机台数
３３台，单机容量为１５００ｋＷ，总装机容量４９．５
ｍ×８００ｍ。
收稿日期：抛９一嘶一∞修回日期：２∞９一∞一２７
万方数据
２∞９年第６期广西电力
ｌ
●
号号
２
２，
３
４
４
５
５
６
６
号
升压站
‘ｂ）革遗环形绍栩
３５ｋＶ母扭
Ｉｄ）复台环形站棚
图２风电场集电线路结构
３风电场集电线路接线方式的比较
３．１
３５
ｌ【ｖ电缆选择
①根据持续允许电流进行选择：Ⅺ埘≥Ｌ，其中
万
方数据Ｋ为不同敷设条件下的综合矫正系数，电缆直埋敷设与海边滩涂上，在此取０．６５。
②根据短路电流热稳定进行选择计算：
ｓ诚＝牮；
ｃ＝号愿ｈ黼枷．２．
吼＝％＋（口。一如）（争）２
结合本工程实际情况，各类电缆所带的最大工
作电流及根据短路热稳定计算的最小电缆截面见表１，各段集电线路所需电缆见图２０
裘ｌ电缆选择表
３．２各接线结构经济、技术比较
①链形接线结构为目前国内风电场采用最多的
一种连接方式。根据本风电场风机的布置特点，将整个风电场机组分为６串，如图２（ａ）所示，将相邻
机组连接成１串，最多的一串共７台机组，输送的最大功率为１０．５Ｍｗ。以ｌ号线路为例，电流经＠一
＠一⑦一函一１号开关进入开关站。
②单边环形接线结构如图２（ｂ）所示，它是在链形接线的基础上。在每串风力发电机机组的末端机组增设１条集电线路至升压站３５ｋＶ母线。它的运行原理是：正常运行时，第Ｎ号开关与Ｎ’号开关均处于闭和状态，这样每串风机都有２条集电线路接人升压站３５ｌ‘ｖ母线，当第Ｎ号集电线路出了故障，则该组风电机组可以通过第Ｎ’号集电线路将
功率送出，这时整个结构转化为链式结构。以１号线路为例，正常工作时，电流方向为＠一国一１号开关和＠一＠一ｌ’号开关２个方向，当１号集电线路出了故障，电流则经④一＠一＠一＠峥１’号开关进
入开关站。
③双边环形接线结构在单边环形接线基础上有
广西电力２００９年第６期
了进一步的改进，如图２（ｃ）所示，它将链形接线中２串风电机组的末端机组用电缆连接起来。正常运行时，第Ｎ号和第Ｎ’号开关均处于闭和状态，风力发
电机的功率通过２条集电线路送入升压站。当第Ｎ号集电线路出故障之后，２串风力发电机组的电
量就通过另一条线路送出，这时，最大的输送功率为１８Ｍｗ（１２台机组）。以１号线路为例，正常工作时，电流方向为＠啼④一④一④一１号开关和④一国一⑦一。一＠一＠啼２号开关，当１号集电线路故障时，则电流经。一。一＠一＠一＠一＠一⑦一＠一＠一够一２号开关进入开关站。
④复合环形接线是将每组风力发电机组的末端连接起来，如图２（ｄ）所示，这种结构的可靠性很高，即使任３条线路出了故障，都可以将全部容量送出。假设出现最严重的故障情况，即１号、２号、３号集电
线路同时故障，此时，原通过１号、２号、３号集电线路送出电能的机组则可通过调整分别由４号、５号、
６号集电线路送出。
从经济上看，由于双边环形、复合环形接线中集电线路的设计需考虑最大的运行工况，所以需要的电缆截面较大，详见图２；而链式接线最简单，所需
要的电缆数量较少，电缆截面也较小；与链式接线相比，单边环形接线需要的电缆数量有所增加，除此之
外还需增加６面３５ｋＶ开关柜，也相应扩大了３５
ｋＶ配电室的面积。各集电线路接线所需电缆汇总表２中４种接线的线路总投资依次为：１２４６万元；２２５ｌ万元；ｌ７２０万元；２１８ｌ万元。可以看出４种接线结构中链式结构线路投资最低，单边环形结构最高。
表２各接线结构电缆汇总及总投资表
从技术上看，链型结构简单，控制也就相应简洁；但其缺点是若某处线路发生故障，其后的一系列风机都无法送出功率。环形结构可以通过改变潮流
万
方数据方向来减小线路故障带来的损失，并且由于在海边滩涂上检修电缆所需要的时间更长，环形结构也就
更能体现其优越性；但另一方面，正是由于环形结构需要根据故障情况改变潮流方向的特点使其在控制上更加复杂，尤其是复合环形结构，它需处理任３条线路故障下的控制问题，这大大增加了控制的难度。
从施工难度上看，在滩涂地上进行施工。受潮汐及风浪的影响很大。本风电场场址所在海区的潮汐
属正规全日潮。其涨、落的规律是：每月１天１次高潮、１次低潮的天数在２０天以上，但在１２月和６月，超过２５天。而本海区波浪主要由风浪、混合浪和涌浪组成，以风浪为主，出现频率４５．９％，其次为混合浪，出现频率２６．５％。因此在滩涂敷设电缆，只能最大程度地利用低潮时间进行，同时为防止涨潮时潮水对直埋电缆沟的影响，电缆的敷设或需同直埋电缆沟的挖掘同时进行。由此可见，其施工难度虽比海上风电场低，但比纯粹的陆上风电场高，因
此，设计中应尽量减少直埋电缆的敷设长度，以减少
施工难度。
４结语
广西企沙风电场工程地处海边潮间带，风电场风能资源等级接近二级标准，综合经济、技术及施工
难度等多种因素，该工程在可行性研究阶段推荐采
用链式结构。
本文所提供的分析方法对类似的海边滩涂风电场工程具有一定的参考价值，风电场集电线路的接线方式作为风电场电气设计中的重要组成部分，需
要综合考虑建设成本、施工难度、运行成本等诸多因
素。海边滩涂风电场应根据各自的特点以及对经济、技术及施工上的不同要求选择风电场集电线路的具体方案。笔者认为对于那些全年风资源丰富、风机年利用小时数高的海边滩涂风电场应慎重考虑集电线路故障时，因检修线路对发电量的影响而造成的经济损失。
参考文献
［１］王承煦，张源．风力发电［Ｍ］．北京：中国电力出版
社，２００３．
［２］靳静，艾芊，奚玲玲，等．海上风电场内部电气接线系
统的研究［Ｊ］．华东电力，２００７，３６（１０）：２０一２３．
［３】刘开俊．加强电网建设促进风电产业化发展［Ｊ】．上
海电力，２００７，２０（１）：５—７．
海边滩涂风电场集电线路接线方式探讨
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
李萍， 卢万里， LI Ping， LU Wan-li
李萍,LI Ping(广西电力工业勘察设计研究院)， 卢万里,LU Wan-li(广西电力试验研究院有限公司,广西,南宁,530023)广西电力
GUANGXI ELECTRIC POWER2009,32(6)
参考文献(3条)
1. 王承煦;张源 风力发电 2003
2. 靳静;艾芊;奚玲玲 海上风电场内部电气接线系统的研究[期刊论文]-华东电力 2007(10)3. 刘开俊 加强电网建设促进风电产业化发展[期刊论文]-上海电力 2007(01)
本文读者也读过(10条)
1. 汤道清. 赵建维. 张鹏远 沿海风电场内集电线路设计浅析[期刊论文]-中国科技博览2011(6)2. 石巍. 孙如琦 风电场集电线路系统中性点接地方式的选择[期刊论文]-电力系统装备2009(10)3. 龚峰. 王丹. GONG Feng. WANG Dan 内陆风电场电气升压系统设计探讨[期刊论文]-电力勘测设计2008(2)4. 王建东. 李国杰 考虑电缆故障情况下的海上风电场内部电气系统布局经济性研究[会议论文]-20105. 潘柏崇 甲湖风电场电气设计特点[期刊论文]-中国科技纵横2010(7)6. 杨建军 大型海上风电场开发对电气设计的挑战[会议论文]-2010
7. 池吉东. 付亚波 66kV微机母线保护误动原因分析[期刊论文]-吉林电力2009,37(4)
8. 郭继红. 郭宝海. Guo Jihong. Guo Baohai 大型风电场集电网系统接地方式探讨[期刊论文]-水利水电工程设计2009,28(3)
9. 黄维枢. 王如璋. Huang Weishu. Wang Ruzhang 66～110kV有机绝缘干式电缆终端头[期刊论文]-电力设备2002,3(1)
10. 赵文庆. 韩泰旭. 吴北辰 哈西一次变电所66kV电流相位比较式母差保护的改进建议[期刊论文]-黑龙江电力2003,25(2)
引用本文格式：李萍. 卢万里. LI Ping. LU Wan-li 海边滩涂风电场集电线路接线方式探讨[期刊论文]-广西电力2009(6)
广西电力
２００９年第６期
海边滩涂风电场集电线路接线方式探讨
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ
ｏｎｔｈｅ
Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
ＭＯｄｅ
ＯｆＣｏｌｌｅｃｔｉＯｎＬｉｎｅｓ
ｆ．０ｒ
Ｂｅａｃｈ＆ＷｅｔｌａｎｄＷｉｎｄＦａｒｍ
李
ＬＩ
Ｐｉｎ９１，ＬＵ‰ｈ２
萍１．，卢万里２
（１．广西电力工业勘察设计研究院；２．广西电力试验研究院有限公司，广西南宁５３００２３）
摘要：针对滩涂风电场的特殊环境，以企沙风电场为实例对集电线路的４种接线方式，即链型、单边环形、双边环形、复合环形进行了技术经济等方面的分析、比较，并提出了适合企沙风电场的接线方式。
关键词：滩涂风电场；集电线路；接线方式
中图分类号：ＴＩ淄“文献标志码：Ｂ文章编号：１６７ｌ一８３８０１２００９）０６一∞８６一０３
随着《中华人民共和国可再生能源法＞的实施，国
内各地风力发电快速发展。广西有着风力资源丰富的
海岸线，如何高效利用这些资源成为当前探讨的课题。
根据目前的经验，海上风电场的建设成本远高于陆上风电场．且施工难度大。而海边滩涂风电场具有如下
优点：其场址附近一般都是低矮建筑物，受风速影响较小，与海Ｅ风电场一ｊ洋具有较好的风资源；风电机组布
置在滩涂地七，施工难度相对于海上风电场要小很多，征地费用比陆Ｅ风电场少；一般远离市区，对环境影响
也较小．因此，发展海边滩涂风电场成为一种趋势。
风电场集电线路的作用就是将每台风力发电机发出的电能按照一定的方式输送到升压站的汇流母
线上。它包括了风电场内部所有电气系统的连接，如
圈ｌ风力机组布置图
风力发电机、开关设备、变压器、电缆等。风电场集电线路接线方式关系到整个风电场的稳定性、经济
性以及使用效率。
２风电场集电线路接线方式
根据本工程风机布置情况和总容量大小．按照集电线路尽可能靠近所带风力机机群、每条线路合理均匀分配容量、减少线路投资、电压和功率损失，保证风机可靠运行和电能输送的原则，本工程拟采用风力发电机组就地升压（经Ｏ．６９／３５ｌ【ｖ箱式变压
１风电场概况
广西企沙风电场位于沿海潮问带，场址区域地
形平坦开阔，主要为天然滩涂，场址范围内的陆地海拔高程都在１０
ｍ以下，场内主风能方向为Ｍ屺，风
力发电机组的布置综合考虑了主导风向及主导风能
器升压），升压后输送到场内集电线路上，再通过集电线路汇流多台风力机组的电能送到升压站３５ｋＶ母线上，继而通过１１０ｋＶ升压站接入系统的接线方式。结合世界风电场的设计经验，本风电场集电线
路结构有４种方案：链形结构；单边环形结构；双边环形结构；复合环形结构Ｌ２Ｉ。
方向、地形、风机参数及场址内当地居民生产生活等影响因素，详见图１。本风电场场址面积约９．５
姘，长约４．３ｌ锄，宽约２．７
ＭＷ，风机排列间距为４００
ｌ锄。风电场装机台数
３３台，单机容量为１５００ｋＷ，总装机容量４９．５
ｍ×８００ｍ。
收稿日期：抛９一嘶一∞修回日期：２∞９一∞一２７
万方数据
２∞９年第６期广西电力
ｌ
●
号号
２
２，
３
４
４
５
５
６
６
号
升压站
‘ｂ）革遗环形绍栩
３５ｋＶ母扭
Ｉｄ）复台环形站棚
图２风电场集电线路结构
３风电场集电线路接线方式的比较
３．１
３５
ｌ【ｖ电缆选择
①根据持续允许电流进行选择：Ⅺ埘≥Ｌ，其中
万
方数据Ｋ为不同敷设条件下的综合矫正系数，电缆直埋敷设与海边滩涂上，在此取０．６５。
②根据短路电流热稳定进行选择计算：
ｓ诚＝牮；
ｃ＝号愿ｈ黼枷．２．
吼＝％＋（口。一如）（争）２
结合本工程实际情况，各类电缆所带的最大工
作电流及根据短路热稳定计算的最小电缆截面见表１，各段集电线路所需电缆见图２０
裘ｌ电缆选择表
３．２各接线结构经济、技术比较
①链形接线结构为目前国内风电场采用最多的
一种连接方式。根据本风电场风机的布置特点，将整个风电场机组分为６串，如图２（ａ）所示，将相邻
机组连接成１串，最多的一串共７台机组，输送的最大功率为１０．５Ｍｗ。以ｌ号线路为例，电流经＠一
＠一⑦一函一１号开关进入开关站。
②单边环形接线结构如图２（ｂ）所示，它是在链形接线的基础上。在每串风力发电机机组的末端机组增设１条集电线路至升压站３５ｋＶ母线。它的运行原理是：正常运行时，第Ｎ号开关与Ｎ’号开关均处于闭和状态，这样每串风机都有２条集电线路接人升压站３５ｌ‘ｖ母线，当第Ｎ号集电线路出了故障，则该组风电机组可以通过第Ｎ’号集电线路将
功率送出，这时整个结构转化为链式结构。以１号线路为例，正常工作时，电流方向为＠一国一１号开关和＠一＠一ｌ’号开关２个方向，当１号集电线路出了故障，电流则经④一＠一＠一＠峥１’号开关进
入开关站。
③双边环形接线结构在单边环形接线基础上有
广西电力２００９年第６期
了进一步的改进，如图２（ｃ）所示，它将链形接线中２串风电机组的末端机组用电缆连接起来。正常运行时，第Ｎ号和第Ｎ’号开关均处于闭和状态，风力发
电机的功率通过２条集电线路送入升压站。当第Ｎ号集电线路出故障之后，２串风力发电机组的电
量就通过另一条线路送出，这时，最大的输送功率为１８Ｍｗ（１２台机组）。以１号线路为例，正常工作时，电流方向为＠啼④一④一④一１号开关和④一国一⑦一。一＠一＠啼２号开关，当１号集电线路故障时，则电流经。一。一＠一＠一＠一＠一⑦一＠一＠一够一２号开关进入开关站。
④复合环形接线是将每组风力发电机组的末端连接起来，如图２（ｄ）所示，这种结构的可靠性很高，即使任３条线路出了故障，都可以将全部容量送出。假设出现最严重的故障情况，即１号、２号、３号集电
线路同时故障，此时，原通过１号、２号、３号集电线路送出电能的机组则可通过调整分别由４号、５号、
６号集电线路送出。
从经济上看，由于双边环形、复合环形接线中集电线路的设计需考虑最大的运行工况，所以需要的电缆截面较大，详见图２；而链式接线最简单，所需
要的电缆数量较少，电缆截面也较小；与链式接线相比，单边环形接线需要的电缆数量有所增加，除此之
外还需增加６面３５ｋＶ开关柜，也相应扩大了３５
ｋＶ配电室的面积。各集电线路接线所需电缆汇总表２中４种接线的线路总投资依次为：１２４６万元；２２５ｌ万元；ｌ７２０万元；２１８ｌ万元。可以看出４种接线结构中链式结构线路投资最低，单边环形结构最高。
表２各接线结构电缆汇总及总投资表
从技术上看，链型结构简单，控制也就相应简洁；但其缺点是若某处线路发生故障，其后的一系列风机都无法送出功率。环形结构可以通过改变潮流
万
方数据方向来减小线路故障带来的损失，并且由于在海边滩涂上检修电缆所需要的时间更长，环形结构也就
更能体现其优越性；但另一方面，正是由于环形结构需要根据故障情况改变潮流方向的特点使其在控制上更加复杂，尤其是复合环形结构，它需处理任３条线路故障下的控制问题，这大大增加了控制的难度。
从施工难度上看，在滩涂地上进行施工。受潮汐及风浪的影响很大。本风电场场址所在海区的潮汐
属正规全日潮。其涨、落的规律是：每月１天１次高潮、１次低潮的天数在２０天以上，但在１２月和６月，超过２５天。而本海区波浪主要由风浪、混合浪和涌浪组成，以风浪为主，出现频率４５．９％，其次为混合浪，出现频率２６．５％。因此在滩涂敷设电缆，只能最大程度地利用低潮时间进行，同时为防止涨潮时潮水对直埋电缆沟的影响，电缆的敷设或需同直埋电缆沟的挖掘同时进行。由此可见，其施工难度虽比海上风电场低，但比纯粹的陆上风电场高，因
此，设计中应尽量减少直埋电缆的敷设长度，以减少
施工难度。
４结语
广西企沙风电场工程地处海边潮间带，风电场风能资源等级接近二级标准，综合经济、技术及施工
难度等多种因素，该工程在可行性研究阶段推荐采
用链式结构。
本文所提供的分析方法对类似的海边滩涂风电场工程具有一定的参考价值，风电场集电线路的接线方式作为风电场电气设计中的重要组成部分，需
要综合考虑建设成本、施工难度、运行成本等诸多因
素。海边滩涂风电场应根据各自的特点以及对经济、技术及施工上的不同要求选择风电场集电线路的具体方案。笔者认为对于那些全年风资源丰富、风机年利用小时数高的海边滩涂风电场应慎重考虑集电线路故障时，因检修线路对发电量的影响而造成的经济损失。
参考文献
［１］王承煦，张源．风力发电［Ｍ］．北京：中国电力出版
社，２００３．
［２］靳静，艾芊，奚玲玲，等．海上风电场内部电气接线系
统的研究［Ｊ］．华东电力，２００７，３６（１０）：２０一２３．
［３】刘开俊．加强电网建设促进风电产业化发展［Ｊ】．上
海电力，２００７，２０（１）：５—７．
海边滩涂风电场集电线路接线方式探讨
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
李萍， 卢万里， LI Ping， LU Wan-li
李萍,LI Ping(广西电力工业勘察设计研究院)， 卢万里,LU Wan-li(广西电力试验研究院有限公司,广西,南宁,530023)广西电力
GUANGXI ELECTRIC POWER2009,32(6)
参考文献(3条)
1. 王承煦;张源 风力发电 2003
2. 靳静;艾芊;奚玲玲 海上风电场内部电气接线系统的研究[期刊论文]-华东电力 2007(10)3. 刘开俊 加强电网建设促进风电产业化发展[期刊论文]-上海电力 2007(01)
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9. 黄维枢. 王如璋. Huang Weishu. Wang Ruzhang 66～110kV有机绝缘干式电缆终端头[期刊论文]-电力设备2002,3(1)
10. 赵文庆. 韩泰旭. 吴北辰 哈西一次变电所66kV电流相位比较式母差保护的改进建议[期刊论文]-黑龙江电力2003,25(2)
引用本文格式：李萍. 卢万里. LI Ping. LU Wan-li 海边滩涂风电场集电线路接线方式探讨[期刊论文]-广西电力2009(6)