风力发电 风电场主要一次设备(借鉴材料)
风电场设备材料设备清单
套
48
室外电缆终端头
3
35kV电缆终端头
NLS-35
套
48
室内电缆终端头
4
照明电力电缆
BV-500-4mm2
米
4000
5
低压动力电缆
VV22-0.6/1kV
km
8
6
控制电缆
KVVP22-0.45/0.75kV
km
14
7
电缆支架
角钢
吨
10
六、照明、检修、接地
1
照明箱
块
4
2
检修箱
块
4
3
投光灯（附灯泡）
组
4
双接地
4
110kV电流互感器
LVB-126 300/1A
只
6
5
110kV电流互感器
LVB-126 300~600/1A
只
3
6
母线电压互感器
TYD-110-0.02H 110/V3/0.1/
V3/0.1/V3/0.1kV
只
3
线路电压互感器
TYD-110-0.01H
只
1
母线避雷器
Y10W-102/266
套
80
4
庭院灯（附灯泡）
套
80
5
开关
套
200
6
插座
套
150
7
接地扁钢
50X8
米
5000
8
接地极
①50镀锌钢管，L=2.5m
根
70
9
临时接地端子
套
100
七、防火材料
1
无机防火堵料
吨
风电场工程电气一次设计要点
风电场工程电气一次设计要点摘要：随着风电单千瓦造价的不断优化，机型容量不断增加。
电气一次各部分的设备选型和设计方案也在随之变化。
本文以某风电场实际案例为蓝本，对风力发电电气一次设计要点进行了详细的阐述与分析。
关键词：风电机组电气一次工程设计1 综述风电场电气部分主要由一次和二次部分(系统)组成。
电气一次可分为四个主要组成：风电机组、集电线路、升压变电站、所用电系统。
电气二次分为风力发电机组计算机监控系统和变电站计算机监控系统。
本文着重以某风电场风电机组电气一次设计为例，结合电气主接线等内容对风电场电气一次从理论到技术进行了简要阐述，其中包括接入系统、电力电缆和主要电气设备的选型、过电压和接地保护系统、照明系统等。
2系统设计2.1接入系统。
本工程风电场总装机容量为40兆瓦，安装单机容量为2兆瓦D110 的双馈异步型风力发电机组20台。
本期刚才新建110kV升压变电站1座，配置一台40兆伏安主变和两台50兆伏安主变及一回110Kv出线,本期机组通过35kV集电线路接入风电场升压站35kV 侧。
2.2电气主接线2.2.1升压站电气主接线。
风电场建设承载着向系统供电的任务，根据风电场最终规划方案，建设一座110kV升压站，建成一台40MVA主变压器，经GIS接入110kV母线，并通过10kV线路接入220kV变电站。
升压站低压侧为风电场电源进线，电压等级35kV。
2.2.2风电场电气主接线。
机组出口电压为0.69 kV，风电机组与箱式变的接线方式采用一机一变的单元接线方式，配套选用20台箱式变压器，其低压侧电压与机组匹配选用0.69 kV，高压侧35 kV，箱式变就近配置在距离风力发电机组塔基约25米的位置。
2.3主要设备选型2.3.1短路电流。
短路电流计算结果直接影响到电气系统的安全性和造价，将风电场作为独立系统进行短路电流的分析计算，通过对整个电气系统中的组成元件进行合理的等值、简化，在不改变其主要电气特性的前提下，将复杂的电气网络简化成为可供计算的电路模型。
风力发电系统有哪些设备组成
风力发电系统有哪些设备组成？风力发电机根据应用场合的不同又分为并网型和离网型风力机，离网型风力发电机亦称独立运行风力机是应用在无电网地区的风力机，一般功率较小。
独立运行风力机一般需要与蓄电池和其他控制装置共同组成独立运行风力机发电系统。
这种独立运行系统可以是几千瓦乃至上几十千瓦解决一个村落的供电系统，也可以是几十到几百瓦的小型风力发电机组以解决一家一户的供电，我们这里主要介绍适合我国边远无电地区的小型风力发电机组。
小型风力发电机组一般由下列几部分组成：风轮、发电机、调速和调向机构、停车机构、塔架及拉索等，控制器、蓄电池、逆变器等。
①风轮：小型风力机的风轮大多用2－3个叶片组成，它是把风能转化为机械能的部件。
目前风轮叶片的材质主要有两种。
一种是玻璃钢材料，一般用玻璃丝布和调配好的环氧树脂在模型内手工糊制，在内腔填加一些填充材料，手工糊制适用于不同形状和变截面的叶片但手工制作费工费时，产品质量不易控制。
国外小风机也采用机械化生产等截面叶片，大大提高了叶片生产的效率和产品质量。
②发电机：小型风力发电机一般采用的是永磁式交流发电机，由风轮驱动发电机产生的交流电经过整流后变成可以储存在蓄电池中的直流电。
③调向机构、调速机构和停车机构：为了从风中获取能量，风轮旋转面应垂直于风向，在小型风机中，这一功能靠风力机的尾翼作为调向机构来实现。
同时随着风速的增加，要对风轮的转速有所限制，这是因为一方面过快的转速会对风轮和风力机的其他部件造成损坏，另一方面也需要把发电机的功率输出限定在一定范围内。
由于小型风力机的结构比较简单，目前一般采用叶轮侧偏式调速方式，这种调速机构在风速风向变化转大时容易造成风轮和尾翼的摆动，从而引起风力机的振动。
因此，在风速较大时，特别是蓄电池已经充满的情况，应人工控制风力机停机。
在有的小型风力机中设计有手动刹车机构，另外在实践可采用侧偏停机方式，即在尾翼上固定一软绳，当需要停机时，拉动尾翼，使风轮侧向于风向，从而达到停车的目的。
风电--主要一次设备.
风电场主要一次设备
① 矩形导体
单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、 连接方便等优点。一般适用于工作电流I≤2000A的回路中。 载流量不是随导体片数增加而成倍增加的，尤其是每相超过 三片以上时，导体的集肤效应系数显著增大。
风电场电气系统
风电场主要一次设备
② 槽形导体 槽形导体的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比， 其优点是散热条件好、机械强度高、安装也比较方便。 在回路持续工作电流为4000～8000A时，一般可选用双槽形 导体 ③ 管形导体 管形导体是空芯导体，集肤效应系数小，且有利于提高电晕 的起始电压。户外配电装置使用管形导体，具有占地面积小、 构架简单、布置清晰等优点。但导体与设备端子连接比较复 杂，用于户外时易产生微风振动。
风电场电气系统
风电场主要一次设备
§2.2 变压器的结构
大多数电力变压器均为油浸式变压器，即以油作为绝缘和冷 却介质，所用的油一般为矿物油。
1、铁芯 2、绕组 3、调压分接头 4、调压机构箱
6 7 9 8 1 4
5
5、高压侧套管 6、低压侧套管 7、高压侧中性 点 8、压力释放阀
3
门 9、瓦斯继电器
风电场电气系统
风电场主要一次设备
风电场电气系统
风电场主要一次设备
定子和转子一般都由铁心和绕组构成。 绕组多是用铜线缠绕的金属线圈，当然铜线外面要包裹绝缘 物质。铁心的功能是靠铁磁材料提供磁的通路，以约束磁场 的分布。 各种发电机的定子的基本结构是类似的
定子铁心由很薄的圆环状硅钢片叠制而成，内 表面开了若干轴向沟槽，用于嵌放定子绕组。
与电源相连的一侧为一次绕组，与负荷相连的一侧为二次绕组
风电场电气系统
风电场设备材料设备清单
5
含备自投装置1台
五、电缆及附件
1
35kV电缆
YJV22-26/35kV 3X185
米
300
进线用
35kV电缆
YJV22-26/35kV 3X150
米
300
电容器用
35kV电缆
YJV22-26/35kV 3X50
米
120
所用及接地变用
2
35kV电缆终端头
WLS-35
套
48
室外电缆终端头
3
35kV电缆终端头
3
电力电缆
1 3×240
m
2400
4
电力电缆
1 1×240
m
1320
5
冷缩型电缆终端
LST-3/3
套
160
6
冷缩型电缆终端
LST-1/3
套
80
7
控制电缆
ZR-KVVP2-22,16×
m
640
8
控制电缆
ZR-DJYP2-22,4×2×
m
640
9
风机与箱变接地
项
1
10
箱变及电缆防火
项
1
本期30MW工程电气二次主要设备清单
km
39
照明
套
1
40
机组接地系统
镀锌扁钢
m
10890
镀锌钢管，DN50，L=3m
根
264
41
升压站接地系统
镀锌扁钢
m
2500
镀锌钢管，DN50，L=3m
根
36
独立避雷针,h=30m
根
1
避雷针,h=5m
根
风电场电气工程 风电场主要一次设备 ppt课件
17
风电场主要一次设备
§3.3.2.1油断路器 多油断路器
多油断路器的触头系统放置在装有变压器油的由钢板焊成的 油中，油箱是接地的。
多油断路器的导电部分多做成“U”形，每相至少有两个断口。
1
7
1－绝缘套管；
电压等级的多油断路
2
2－电流互感器； 3－变压器油；
器，每相各有一个油 箱，称为分箱式结构
风电场电气系统
8
§3.3.1.2电弧的物理过程
风电场主要一次设备
电弧中的电流从微观上看是电子及正离子在电场下移动的结 果，其中电子的移动构成电流的主要部分。 从电弧半径方向看，电弧中心温度最高，弧柱周围发光较暗 的区域称为弧焰，其中电流密度很小。
（1）阴极区： 阴极的作用是发射大量电子，在电场作用下趋向阳极方向从 而构成阴极区的电流。
§3.3.2.1油断路器 油断路器的触头浸在油中，触头分合时电弧能量中除一小部 分通过传导、辐射等方式向四周散出外，大部分能量使四周 的油蒸发和分解，在电弧周围形成气泡。 气泡体积受到周围油的惯性力和油箱壁的限制，气泡压力是 比较高的，因此电弧是处在压力较高、导热性很好的气体包 围之中，使电流过零后弧隙介质强度恢复很快，电弧容易熄 灭。 利用电弧自身能量熄灭电弧的方法称为自能式灭弧。利用其 它能量熄灭电弧的方法称为外能式灭弧。绝大多数油断路器 都采用自能式灭弧，如多油断路器 按照绝缘结构的不同，油断路器可分为多油断路器和少油断 路器两种
风电场电气系统
24
风电场主要一次设备
§3.3.2.2真空断路器
（3）真空断路器的基本结构
真空断路器的结构与其它断路器大致相同，主要由操动机构、 支撑用的绝缘子和真空灭弧室组成。
风电厂一次设备
5、电流互感器分类 （1）、按用途分类 测量用（测量电流、功率、电能） 保护控制用（继电保护和自动控制） （2）、按一次绕组匝数分类 单匝式、多匝式（复匝） （3）、按安装地点分类 户内、户外
（4）、按绝缘介质分类 干式、浇注式、油浸式、SF6气体 （5）、按安装方式分类 贯穿式、支柱式 （6）、按工作原理分类 电磁式、电容式、光电式和无线电式
二、互感器作用
1、技术方面 （1）通过互感器将高电压转换成低电 压，将大电流转换成小电流，从 而实现对一次系统的测量和保护 作用。 （2）易实现自动化和远动化。 2、经济方面 （1）使二次测量仪表和继电器标注化 和小型化，结构轻巧、价格便宜。
（2）可以采用低电压，小截面的电缆
屏内布线简单、安装调试方便， 降低造价。 3、安全方面 （1）互感器使测量仪表和继电器等二 次设备与高压一次系统隔离，且 互感器二次侧接地，保证了人身 和设备的安全。
（1）、额定电压：指隔离开关长期运行时承 受的工作电压，与安装点电网的额定 电压等级对应。 （2）、最高工作电压：由于电网电压的波动 隔离开关所能承受的超过额定电压的 电压。 （3）、额定电流：隔离开关可以长期通过的 工作电流，即长期通过该电流，隔离 开关各部分的发热不超过允许值。
（4）、热稳定电流：指隔离开关在某规定的 时间内允许通过的最大电流。它表明 了隔离开关承受短路电流热稳定的能 力。 （5）、极限通过电流峰值：指隔离开关所能 承受的瞬时冲击短路电流。这个值与 隔离开关各部分的机械强度有关。
合闸行程曲线图解
分闸行程曲线图解
（4）对时间特性的要求： 六氟化硫断路器： 相间合闸同期差： 5ms； 相间分闸同期差： 3ms； 同相各断口间合闸同期差： 3ms； 同相各断口间分闸同期差： 2ms； 油断路器符合厂家规定； 真空断路器： 相间合闸同期差： 2ms； 相间分闸同期差： 2ms； 合闸弹跳时间： 2ms。
风电场基础知识
微观选址因素
微观选址按照以下原则设计：尽量集中布置、尽量
减小风电机组之间尾流影响、避开障碍物的尾流影 响区、满足风电机组的运输条件和安装条件、视觉 上要尽量美观。
风速仪
传统测风仪有风杯式风速仪、螺旋浆式风速计及 风压板风速仪等。新型测风仪有超声波测风仪、多普 勒测风雷达测风仪、风廓线仪等。 常用的风杯式风速仪如图1所示。
图1
风速仪
这是一种机械式测风仪，由一个垂直方向的螺 旋轴和三个风杯组成。风杯式风速仪的转速可以反 映风速的大小。 旋桨式风速计，由一个三叶或四叶螺旋桨组成 感应部分，将其安装在一个风向标的前端，使它随 时对准风的来向。桨叶绕水平轴以正比于风速的转 速旋转。 一般情况下，风速仪和风向标配合使用，可以 记录风速和风向数据。
风电场基础知识培训
涿鹿风电场
风电场的组成及工作原理
风电场是指将风能捕获、转换成电能并通过输 电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ路送入电网的场所，由四部分构成： 1、风力发电机组：风电场的发电装置。 2、道路：包括风力发电机旁的检修通道、变 电站站内站外道路、风场内道路及风场进出通道。 3、集电线路：分散布置的风力发电机组所发 电能的汇集、传送通道。 4、变电站：风电场的运行监控中心及电能配 送中心。
风速仪
机械式测风仪的优点在于可靠性高，成本低。 但同时也存在机械轴承磨损的情况，因此需要定期 检测甚至进行更换，另外，在结冰地区，需要安装 加热设备防止仪器结冰。
风速仪
非接触式测风仪有超声波风速仪和激光风速仪 等。超声波风速仪通过检测声波的相位变化来记录 风速，这些非机械式风速仪的优点在于受结冰天气 （气候）的影响较小。
风电场选址
宏观选址因素
微观选址因素
宏观选址因素
风电场变电站结构和主要设备功能介绍
28
风电场变电站SF6全封闭组合电器
气体绝缘金属封闭式组合电器的英文全称为Gas lnsulated Switchgear，其缩写为GIS。它是由断路器、隔 离开关、快速或慢速接地开关、电流互感器、电压互 感器、避雷器、母线以及这些元器件的封闭外壳、伸 缩节、出线套管等组成，内部充入一定压力的SF6气体 作为GIS的绝缘和灭弧介质。所谓的GIS，就是指充SF6 气体的气体绝缘金属封闭式组合电器。 SF6组合电器它可以是单路的，也可制造成多回路的。 它一般还具有防跳跃保护装臵、非同期保护装臵、操 动油（气）压降低及SF6气体压力降低的闭锁装臵和防 慢分慢合装臵。
华润新能源控股有限公司
15
风电场变电站主变压器
变压器的绝缘分为外绝缘和内绝缘两种： 外绝缘指的是油箱外部的绝缘，主要是一次、二次绕 组引出线的瓷套管，它构成了相与相之间和相对地的 绝缘； 内绝缘指的是油箱内部的绝缘，主要是绕组绝缘和内 部引线的绝缘以及分接开关的绝缘等。 绕组绝缘又可分为主绝缘和纵绝缘两种。 主绝缘指的是绕组与绕组之间、绕组与铁心及油箱之 间的绝缘； 纵绝缘指的是同一绕组匝间以及层间的绝缘。
690V
35kV/10kV
箱变
690V
集电线路1
若干台风力发电机 并接到集电线路上
华润新能源控股有限公司
7
风电场变电站监控画面
华润新能源控股有限公司
8
风电场变电站主控室
主控室：对全场的主要电气设备（如风力发电机组、主变压器、 站用变压器、35kV配电装臵、无功补偿装臵等）实行远方集中 监视、控制、调节、测量、信息采集和记录。采用集中控制时， 相应的继电保护、自动装臵等安装在主控室或继保室。
5
风电场主要设备介绍及其基本理论
风电场主要设备介绍及其基本理论【摘要】：本文主要讲述风电场电气部分的系统构成和主要设备，包括与风电场电气相关的各主要内容，对于研究风力发电系统的工程技术人员、系统设计人员有一定的指导意义。
【关键词】：风电场垂直轴水平轴1 风力发电机的类型风力发电机多种多样，归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
1.1水平轴风力发电机水平轴风力发电机可分为升力型和阻力型两类。
升力型风力发电机旋转速度快，阻力型旋转速度慢。
对于风力发电，多采用升力型水平轴风力发电机。
大多数水平轴风力发电机具有对风装置，能随风向改变而转动。
对于小型风力发电机，这种对风装置采用尾舵，而对于大型的风力发电机，则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。
风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机，风轮在塔架后面的则称为下风向风机。
水平轴风力发电机的式样很多，有的具有反转叶片的风轮，有的在一个塔架上安装多个风轮，以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本，还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡，集中气流，增加气流速度。
1.2垂直轴风力发电机垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。
利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型，其中有纯阻力装置的风轮；S型风车，具有部分升力，但主要还是阻力装置。
这些装置有较大的启动力矩，但尖速比低，在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。
达里厄式风轮是法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明的。
在20世纪70年代，加拿大国家科学研究院对此进行了大量的研究，现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。
达里厄式风轮是一种升力装置，弯曲叶片的剖面是翼型，它的启动力矩低，但尖速比可以很高，对于给定的风轮重量和成本，有较高的功率输出。
现在有多种达里厄式风力发电机，如Φ型，Δ型，Y型和H型等。
风电场变电站一次设备(二)讲诉课件
总结词：GIS设备故障预防措 施
05
总结词：GIS设备故障处理注 意事项
06
03
风电场变电站一次设备常 见故障及处理
风电场变电站一次设备常见故障及处理
总结词
总结词
总结词
总结词
隔离开关常见故障及处 理
断路器常见故障及处理
隔离开关与断路器故障 预防措施
隔离开关与断路器故障 处理注意事项
THANKS
感谢观看
风电场变电站课一件次设备(二)讲诉
目 录
• 风电场变电站概述 • 风电场变电站一次设备介绍 • 风电场变电站一次设备常见故障及处理
01
风电场变电站概述
风电场变电站的定义与作用
定义
风电场变电站是用于将风力发电产生的电能进行升压或降压转换的电力设施， 是风电场的重要组成部分。
作用
将风力发电产生的低电压、大电流的电能转换为高电压、小电流的电能，以便 于长距离传输；或将接收到的电能进行降压处理，以满足当地负荷需求。
风电场变电站的组成与结构
组成
主要包括变压器、断路器、隔离 开关、电流互感器、电压互感器 等一次设备和二次设备。
结构
风电场变电站通常采用模块化设 计，根据实际需要选择相应的一 次和二次设备进行组合，构成完 整的变电站系统。
风电场变电站的运行与管理
运行
风电场变电站运行过程中，需要定期对设备进行检查和维护，确保设备正常运行 ；同时需要监控设备的运行状态，及时发现和处理异常情况。
管理
风电场变电站的管理涉及到设备采购、安装调试、运行维护等多个方面，需要建 立完善的管理制度和技术规范，确保风电场变电站的安全、稳定、经济运行。
02
风电场变电站一次设备介 绍
风电场设备概述
风电场设备概述一、油浸式变压器风电场共装设变压器35台油浸式变压器。
其中110kV主变一台，运行于110kV Ⅰ母，用于将风电场电压升至110kV并入国投220kV风电汇集站；35kV箱式变压器33台，运行于35kV母线Ⅰ母，用于将风电机组出口电压升压至35kV汇集至35kV集电线路SVG。
35kVSVG补偿变1台，用于将35kV降压至10kV供SVG静止型动态无功发生装置。
二、干式变压器风电场共装设变压器2台干式变压器。
35kV/400V站用变一台，运行于110kV 1号主变35kVⅠ母，用于将35kV电压降至400V供风电场设备生活用电；35kV接地变压器一台，运行于110kV 1号主变35kV母线Ⅰ段，用于从110kV 1号主变低压侧引出中性点，供35kV线路保护用。
三、高压断路器本电场户外高压断路器主要分为2台110kV SF6断路器、1台35kV SF6断路器和5台35kV真空断路器，110kV SF6断路器型号规格为LW36-126(W)/T3150-40(H)，生产厂家为江苏如高高压电器有限公司；35kV SF6断路器型号规格为SFM-40.5，生产厂家为四川宝光电器设备有限公司；35kV 真空断路器型号规格SDQV-40.5，生产厂家为四川宝光电器设备有限公司。
四、隔离开关本电场户外隔离开关主要分为110kV 隔离开关和35kV隔离开关及10kV 隔离开关，110kV 隔离开关型号规格分别为双柱水平旋转式GW4A-126，生产厂家为江苏如高高压电器有限公司；35kV 隔离开关型号规格双柱水平旋转式GW4-35/630，生产厂家为江苏如高高压电器有限公司；10kV 隔离开关型号规格双柱水平旋转式GW4-12DW/1250-Ⅳ。
五、避雷器本电场避雷器主要分为110kV避雷器和35kV避雷器，110kV 避雷器型号规格分别Y10W-102/266W、Y1.5W-72/186W（1号主变高压侧中性点避雷器）；35kV 避雷器型号规格分别ZH-TBP-35、YH5WZ-51/134（800A）六、高压开关柜本电场高压开关柜型号规格为KYN61-40.5，生产厂家为江苏大全长江电器股份有限公司。
风力发电 风电场主要一次设备(借鉴材料)
叠积式铁心
风电场电气系统
卷铁心（圆形）
卷铁心（矩形）
卷铁心（扁圆形）
高级教育
24
风电场主要一次设备
§3.6.2.1CT的结构
对于110kV及以上的电流互感器，其一次绕组分为两段或四 段，以实现电流互感器变比的调整。
图中电流互感器的一次绕组分为两段，第一组的起、末端标 为P1、C2，第二组的起、末端标为C1、P2。
风电场电气系统
高级教育
14
风电场主要一次设备
§3.5.1.2电抗器的分类 电抗器按绝缘方式可分为油浸式电抗器和干式电抗器。 （1）油浸式电抗器 油浸式电抗器是一个带间隙铁芯的线性电感线圈。它的铁芯 和线圈浸泡在盛有变压器油的油箱中，采用油浸自冷的冷却 方式 （2）干式电抗器 干式电抗器多采用空芯结构，是一个不带铁芯的线性电感线 圈，采用空气自冷式的冷却方式
载流量不是随导体片数增加而成倍增加的，尤其是每相超过 三片以上时，导体的集肤效应系数显著增大。
风电场电气系统
高级教育
7
风电场主要一次设备
§3.4.2导体的形状
② 槽形导体 槽形导体的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比， 其优点是散热条件好、机械强度高、安装也比较方便。 在回路持续工作电流为4000～8000A时，一般可选用双槽形 导体 ③ 管形导体 管形导体是空芯导体，集肤效应系数小，且有利于提高电晕 的起始电压。户外配电装置使用管形导体，具有占地面积小、 构架简单、布置清晰等优点。但导体与设备端子连接比较复 杂，用于户外时易产生微风振动。
风电场电气系统
高级教育
16
风电场主要一次设备
§3.5.2电容器
§3.5.2.1并联电容器 并联电容器是一种无功补偿设备，也称移相电容器。 变电所通常采取高压集中的方式，将补偿电容器接在变电所 的低压母线上，补偿变电所低压母线电源侧所有线路及变电 所变压器上的无功功率，使用中往往与有载调压变压器配合， 以提高电力系统的电能质量。
风电场变电站结构和主要设备功能介绍
华润新能源控股有限公司
9
风电场变电站户内配电装臵
户内配电装臵是将常规的断路器、隔离开关、接地刀闸、电 压互感器、电流互感器、避雷器等电气设备安装在建筑物内 ，并用金属导体将各个电气设备适当连接起来，构成一个整 组的配电装臵。
华润新能源控股有限公司
10
风电场变电站户外配电装臵
风电场目前主要使用GIS：SF6封闭式组合电器，即气体绝缘金 属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear)简称GIS，它将断路 器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器 、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成 一个整体。
华润新能源控股有限公司
20
风电场变电站主变压器
短路损耗也称负载损耗：短路损耗变压器二次侧短接、 一次绕组通过额定电流时变压器由电源所汲取的（亦 即消耗的）功率（单位为W或kW）。 负载损耗＝电阻损耗＋附加损耗。其中，附加损耗包 括绕组涡流损耗、绕导线的环流损耗、结构损耗和引 线损耗；而电阻损耗也称铜损或铜耗。因此短路损耗 又叫铜损。空载损耗与所带负载大小无关，只要一通 电，就有空载损耗。 负载损耗与所带负载大小、温度 有关，变压器性能参数中的负载损耗是额定值，也就 是在室温下流过额定电流时所产生的损耗。 连接组别：表示变压器各相绕组的连接方式和一、二 次线电压之间的相位关系。
风力发电系统有哪些设备组成
二、风力发电系统有哪些设备组成之迟辟智美创作2.1基来源根基理和部件组成如下：年夜部份风机电具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部份转速为零.距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒.图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风机电的背部.这是显而易见的，因为叶片末真个转速是撞击风机电前部的风速的八倍.年夜型风机电的转子叶片通常呈螺旋状.从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入（比空中的通常风向陡很多）.如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转.因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿空中上的风向被推离.2.2 风机电结构机舱：机舱包容着风机电的关键设备，包括齿轮箱、发机电.维护人员可以通过风机电塔进入机舱.机舱左端是风机电转子，即转子叶片及轴.转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心.现代600千瓦风机电上，每个转子叶片的丈量长度年夜约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼.轴心：转子轴心附着在风机电的低速轴上.低速轴：风机电的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起.在现代600千瓦风机电上，转子转速相当慢，年夜约为19至30转每分钟.轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行.齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍.高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发机电.它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风机电被维修时.发机电：通常被称为感应机电或异步发机电.在现代风机电上，最年夜电力输出通常为500至1500千瓦.偏航装置：借助电念头转念头舱，以使转子正对着风.偏航装置由电子控制器把持，电子控制器可以通过风向标来感觉风向.图中显示了风机电偏航.通常，在风改变其方向时，风机电一次只会偏转几度.电子控制器：包括一台不竭监控风机电状态的计算机，并控制偏航装置.为防止任何故障（即齿轮箱或发机电的过热），该控制器可以自动停止风机电的转动，并通过德律风调制解调器来呼叫风机电把持员.液压系统：用于重置风机电的空气动力闸.冷却元件：包括一个风扇，用于冷却发机电.另外，它包括一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油.一些风机电具有水冷发机电.塔：风机电塔载有机舱及转子.通常高的塔具有优势，因为离空中越高，风速越年夜.现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米.它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔.管状的塔对维修人员更为平安，因为他们可以通过内部的梯子达到塔顶.格状的塔的优点在于它比力廉价.风速计及风向标：用于丈量风速及风向.蓄电池：是发电系统中的一个非常重要的部件,多采纳汽车用铅酸电瓶，近年来国内有些厂家也开发出了适用于风能太阳能应用的专用铅酸蓄电池.也有选用镉镍碱性蓄电池的，但价格较贵.控制器和逆变器：风力机控制器的功能是控制和显示风力机对蓄电池的充电，以保证蓄电池不至于过充和过放，以保证蓄电池的正常使用和整个系统的可靠工作.目前风力机控制器一般都附带一个耗能负载，它的作用是在蓄电池瓶已布满,外部负荷很小时来吸纳风力机发出的电能.逆变器：逆变器是把直流电(12V、24V、36V、48V)酿成220V交流电的装置，因为目前市场上很多用电器是220V供电的，因此这一装置在很多应用场所是必需的.2.3 风机电发机电风机电发机电将机械能转化为电能.风机电上的发机电与你通常看到的，电网上的发电设备相比，有点分歧.原因是，发机电需要在摆荡的机械能条件下运转.年夜型风机电（100-150千瓦）通常发生690伏特的三相交流电.然后电流通过风机电旁的变压器（或在塔内），电压被提高至一万至三万伏，这取决于本地电网的标准.年夜型制造商可以提供50赫兹风机电类型（用于世界年夜部份的电网），或60赫兹类型（用于美国电网）.2.3.2 冷却系统发机电在运转时需要冷却.在年夜部份风机电上，发机电被放置在管内，并使用年夜型风扇来空冷；一部份制造商采纳水冷.水冷发机电更加小巧，而且电效高，但这种方式需要在机舱内设置散热器，来消除液体冷却系统发生的热量.2.3.4 启动及停止发机电如果你通过弹开一个普通开关，将年夜型风机电发机电与电网连接或解开，你很可能会损毁发机电、齿轮箱及邻近电网.2.3.5 发机电电网的设计风机电可以使用同步或异步发机电，并直接或非直接地将发机电连接在电网上.直接电网连接指的是将发机电直接连接在交流电网上.非直接电网连接指的是，风机电的电流通过一系列电力设备，经调节与电网匹配.采纳异步发机电，这个调节过程自动完成.2.4 转子叶片2.4.1 转子叶片轮廓（横切面）风机电转子叶片看起来像航行器的机翼.实际上，转子叶片设计师通常将叶片最远真个部份的横切面设计得类似于正统飞机的机翼.可是叶片内真个厚轮廓，通常是专门为风机电设计的.为转子叶片选择轮廓涉及很多折衷的方面，诸如可靠的运转与延时特性.叶片的轮廓设计，即使在概况有污垢时，叶片也可以运转良好.2.4.2 转子叶片的材质年夜型风机电上的年夜部份转子叶片用玻璃纤维强化塑料（GRP）制造.采纳碳纤维或芳族聚酰胺作为强化资料是另外一种选择，但这种叶片对年夜型风机电是不经济的.木材、环氧木材、或环氧木纤维合成物目前还没有在转子叶片市场呈现，尽管目前在这一领域已经有了发展.钢及铝合金分别存在重量及金属疲劳等问题，他们目前只用在小型风机电上.2.5 风机电齿轮箱为什么要使用齿轮箱？风机电转子旋转发生的能量，通过主轴、齿轮箱及高速轴传送到发机电.为什么我们不能通过主轴直接驱动发机电？如果我们使用普通发机电，并使用两个、四个或六个电极直接连接在50赫兹交流三相电网上，我们将不能不使用转速为1000至3000转每分钟的风机电.对43米转子直径的风机电，这意味着转子末真个速度比声速的两倍还要高.另外一种可能性是建造一个带许多电极的交流发机电.但如果你要将发机电直接连在电网上，你需要使用200个电极的发机电，来获得30转每分钟的转速.另外一个问题是，发机电转子的质量需要与转矩年夜小成比例.因此直接驱动的发机电会非常重.使用齿轮箱，你可以将风机电转子上的较低转速、较高转矩，转换为用于发机电上的较高转速、较低转矩.风机电上的齿轮箱，通常在转子及发机电转速之间具有单一的齿轮比.对600千瓦或750千瓦机器，齿轮比年夜约为1比50.2.6 风机电偏航装置风机电偏航装置用于将风机电转子转动到迎风的方向.2.6.1 偏航误差当转子不垂直于风向时，风机电存在偏航误差.偏航误差意味着，风中的能量只有很少一部份可以在转子区域流动.如果只发生这种情况，偏航控制将是控制向风机电转子电力输入的极佳方式.可是，转子靠近风源的部份受到的力比其它部份要年夜.一方面，这意味着转子倾向于自动对着风偏转，逆风或顺风的汽轮机都存在这种情况.另一方面，这意味着叶片在转子每一次转动时，城市沿着受力方向前后弯曲.存在偏航误差的风机电，与沿垂直于风向偏航的风机电相比，将接受更年夜的疲劳负载.2.6.2 偏航机构几乎所有水平轴的风机电城市强迫偏航.即，使用一个带有电念头及齿轮箱的机构来坚持风机电对着风偏转.本图显示的是750千瓦风机电上的偏航机构.我们可以看到环绕外沿的偏航轴承，及内部偏航马达及偏航闸的轮子.几乎所有逆风设备的制造商都喜欢在不需要的情况下，停止偏航机构.偏航机构由电子控制器来激发.2.6.3 电缆扭曲计数器电缆用来将电流从风机电运载到塔下.可是当风机电偶然沿一个方向偏转太长时间时，电缆将越来越扭曲.因此风机电配备有电缆扭曲计数器，用于提醒把持员应该将电缆解开了.类似于所有风机电上的平安机构，系统具有冗余.风机电还会配备有拉动开关，在电缆扭曲太厉害时被激发.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
只有绕组而无铁芯，实际上是一个空芯的电感线圈。磁路磁 导小，电感值也小，且不存在磁饱和现象
（2）带气隙的铁芯电抗器
其磁路是一个带气隙的铁芯。导磁性能较好，所以电抗值比 空芯电抗器大，但电流达到一定数值后，铁芯饱和，电抗值 逐渐减小
（3）铁芯电抗器
其磁路为一闭合铁芯。由于铁芯具有高的磁导率，电抗器的 电抗值很大，在容量相同时，其体积最小
风电场电气系统
风电场中220kV母线（硬导线）
高级教育
10
风电场主要一次设备
§3.4.3导体的功能
（2）连接导体 连接导体是将发电厂和变电站内部电气设备进行连接的导体。 跳线其实也是连接导体，不过为了跨越某一设备或建筑物， 需要提升高度，所以称为跳线。 （3）架空线 架空线是通过铁塔、水泥杆塔架设在空气中的导线，一般为 裸导线。由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等组成
风电场电气系统
高级教育
2
§3.4载流导体
风电场主要一次设备
电力系统中的各个电气设备都由载流导体相互连接，组建 成电路。
其中，位于发电厂和变电站内的母线用于汇集和分配电能， 连接导体和跳线用于连接电气设备，而输电线路则将发电 厂、变电站和用户连接成完整的电力系统。
风电场电气系统
高级教育
3
风电场主要一次设备
风电场电气系统
高级教育
14
风电场主要一次设备
§3.5.1.2电抗器的分类 电抗器按绝缘方式可分为油浸式电抗器和干式电抗器。 （1）油浸式电抗器 油浸式电抗器是一个带间隙铁芯的线性电感线圈。它的铁芯 和线圈浸泡在盛有变压器油的油箱中，采用油浸自冷的冷却 方式 （2）干式电抗器 干式电抗器多采用空芯结构，是一个不带铁芯的线性电感线 圈，采用空气自冷式的冷却方式
风电场电气系统
高级教育
9
风电场主要一次设备
§3.4.3导体的功能
风电场和变电站中的常见导体有母线、连接导体、跳线和输 电线路，输电线路又可分为架空线和电缆线路。 （1）母线 母线是将电气装置中各截流分支回路连接接在一起的导体。 它是汇集和分配电能的载体，又称汇流母线。
风电场中35kV母线（软导线）
2、补偿（或并联）电抗器，用于补偿系统的电容电流，防止 线路端电压的升高。从而使线路的传输能力和输电线的效率 都能提高，并使系统的内部过电压有所降低。
风电场电气系统
高级教育
13
风电场主要一次设备
§3.5.1.2电抗器的分类
电抗器按结构可分为三大类：空芯电抗器、带气隙的铁芯电 抗器和铁芯电抗器。
（1）空芯电抗器
风电场升压站内的出线 架构及站外220kV架空 线路
风电场电气系统
高级教育
11
风电场主要一次设备
§3.4.3导体的功能
（4）电缆 电缆通常是由几根或几组导线（每组至少两根）绞合而成的 类似绳索的电缆。 电缆有电力电缆、控制电缆、补偿电缆、屏蔽电缆、高温电 缆、计算机电缆、信号电缆、同轴电缆、耐火电缆等等。 都是由多股导线组成，用来连接电路、电器等。
铜导体一般在下列情况下才使用：
①位于化工厂附近的屋外配电装置，化工厂排出的大量腐蚀 性气体对铝制材料有不良影响；
②发电机出线端子处位置特别狭窄，铝排截面太大穿过套管 有困难时；
风电③场持电续气工系统作电流在4000
高级教育
4
风电场主要一次设备
§3.4.1导体的材料
导体除满足工作电流、机械强度和电晕要求外，导体形状还 应满足下列要求： 电流分布均匀（即集肤效应系数尽可能低）； 机械强度高； 散热良好（与导体放置方式和形状有关）； 有利于提高电晕起始电压； 安装、检修简单，连接方便。
风电场电气系统
第3章 风电场主要一次设备3
制作：朱永强，张旭，申惠琪 华北电力大学
风电场主要一次设备
第3讲 风力场主要一次设备3
关注的问题 各种载流导体的作用是什么？其特征又是什么？ 电抗器和电容器 电压互感器和电流互感器的基本知识
教学目标 基本掌握风电场中母线和输电线路、电抗器和电容器、电 压互感器和电流互感器的结构和工作原理 对风电场上述电气设备的功能、结构、外观等有具体认知
风电场电气系统
高级教育
8
风电场主要一次设备
§3.4.2导体的形状
（2）软导体 常见的软导体为钢芯铝绞线，由钢芯承受主要机械负荷，铝 作为主要载流部分。 软导线应根据环境条件（环境温度、日照、风速、污秽、海 拔高度）和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定 导线的截面和导线的结构型式。 当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择较大截面的导线。 当电压较高时，为保持导线表面的电场强度，导线最小截面 必须满足电晕的要求，可增加导线外径或增加每相导线的根 数。
载流量不是随导体片数增加而成倍增加的，尤其是每相超过 三片以上时，导体的集肤效应系数显著增大。
风电场电气系统
高级教育
7
风电场主要一次设备
§3.4.2导体的形状
② 槽形导体 槽形导体的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比， 其优点是散热条件好、机械强度高、安装也比较方便。 在回路持续工作电流为4000～8000A时，一般可选用双槽形 导体 ③ 管形导体 管形导体是空芯导体，集肤效应系数小，且有利于提高电晕 的起始电压。户外配电装置使用管形导体，具有占地面积小、 构架简单、布置清晰等优点。但导体与设备端子连接比较复 杂，用于户外时易产生微风振动。
风电场电气系统
高级教育
5
风电场主要一次设备
§3.4.2导体的形状
导体可以分为两大类：硬导体和软导体。 （1）硬导体： 在电流较大的场合，软导体载流量不足时可以采用硬导体。 硬导体根据其截面形状可分为：管型、槽型、矩形。
风电场电气系统
高级教育
6
§3.4.2导体的形状
① 矩形导体
风电场主要一次设备
单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、 连接方便等优点。一般适用于工作电流I≤2000A的回路中。
风电场场主要一次设备
§3.5 电抗器和电容器
§3.5.1电抗器
§3.5.1.1电抗器的作用 电抗器在电路中是用于限流、稳流、无功补偿及移相等功能 的一种电感元件。
电力系统中，电抗器的作用主要是两个：
1、限流（或串联）电抗器，用于限制系统的短路电流，并能 使母线电压维持在一定水平；
§3.4.1导体的材料
导体通常由铜、铝、铝合金或钢材料制成。多数载流导体一 般使用铝或铝合金材料
纯铝的成型导体一般为矩形、槽形和管形。强度稍低，当 110kV及以上配电装置敝露布置时不宜采用。
铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种，均为管形。铝锰合 金导体载流量大，但强度较差。铝镁合金导体机械强度大， 但载流量小，主要缺点是焊接困难，因此使用受到限制。