风电场电气部分
风电场的构成
风电场的构成1.风电场的概念风电场是在风能资源良好的地域范围内，统一经营管理的由所有风力发电机组及配套的输变电设备、建筑设施和运行维护人员等共同组成的集合体，是将多台风力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机组群，将捕获的风能转化成电能，并通过输电线路送入电网的场所。
自20世纪70年代以来，随着世界性能源危机和环境污染日趋严重，风电的大规模发展便指日可待，德国、丹麦、西班牙、英国、荷兰等国在风力发电技术研究和应用上投入了大规模的人力及资金，研制出了高效、可靠的风力发电机。
风电场是大规模利用风能的有效方式，20世纪80年代初兴起于美国的加利福尼亚州，如今在世界范围内得到蓬勃发展。
2015年，世界风能协会在上海发布了全球风电发展报告。
该报告详细阐述了2014年的风电发展情况，并预测了未来5年内的全球风电发展。
截至2014年年底，全球风电新增装机容量达52.52GW，全球风电机组累计装机容量达371.34GW。
全球风电年发电量达到7500亿kW·h/a，风电占全球电力需求比例为3.4%。
风电利用比例高的国家有丹麦、西班牙、葡萄牙、爱尔兰、德国、乌拉圭。
表1-1为全球风电装机在各地区的分布，在中国的引领下，亚洲的新增风电装机容量连续多年超过欧洲和北美洲。
到2014年年底，亚洲的累计风电装机容量也首次超过了欧洲，位居世界第一位。
这说明全球风电产业的重心已经从欧洲移到了亚洲。
表1-1 全球风电装机在各地区的分布截至2014年年底，风电累计装机容量排行前10位的国家的累计装机容量都超过了500万kW，其装机容量占全球累计总装机容量的85.8%。
全球累计装机容量排名前10的国家见表1-2。
表1-2 全球累计装机容量排名前10的国家目前，风电场分布遍及全球，最大规模的风电场可达千万千瓦级，如我国甘肃酒泉的特大型风电项目，酒泉千万千瓦级风电场如图1-1所示。
图1-1 酒泉千万千瓦级风电场近年来，近海风能资源的开发进一步加快了大容量风力发电机组的发展。
风电场电气部分的构成和主接线方式
适用范围： 电源数目少、容量小
出线 隔离开关
6~10 KV：进出线回路≤ 5 35~63 KV：进出线回路≤ 3 110~220 KV:进出线回路≤ 2
风电配置： 风电35KV侧
WL1 WL2 WL3 WL4
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
禁止带负荷拉、合隔离开关 停送电操作顺序
隔离开关可以分合无电流（小电流）回路
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
二、风电场电气主接线及设计要求
2、对电气主接线的要求
（1）运行的可靠性
断路器检修 母线检修
（2）具有一定的灵活性
调度时 检修时
（3）操作应尽可能简单 （4）经济上合理 （5）扩建方便
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
五、风电场电气主接线典型设计
5、实例1
• 某风电场规划装机容量约为80MW，拟分两期开发，一期工程49.5MW，本二 期工程安装20台单机容量为1500kW风电机组，总装机容量为30MW。
• 一期工程已新建了1座110kV升压变电站，该升压站按2×50MVA规模设计， 为本期工程预留了1台50MVA主变压器的安装位置，本期工程不再另行新建升 压站。 • 升压站以1回110kV出线就近接入变电站，线路长度约10km。
2、风电机组的电气接线 （1）关于风电机组 （2）风电机组输出电压 （3）风电机组接线方式
0.69kV
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
五、风电场电气主接线典型设计
3、集电环节及其接线
（1）集电环节的作用
风电场电气知识
风电场电气知识随着人们对可再生能源的需求与日俱增，风能作为一种清洁且可持续的能源形式备受关注。
风电场作为利用风能发电的重要设施，在电气知识方面有着独特的要求和特点。
本文将从风电场电气系统的组成、运行原理、控制与保护等方面进行探讨。
一、风电场电气系统的组成风电场的电气系统主要由风力发电机、变压器、变流器、电缆和开关设备等组成。
风力发电机是风电场的核心设备，它将风能转化为电能。
变压器用于将发电机输出的低压交流电升压为输电所需的高压电。
变流器则将交流电转化为直流电，以适应电网的要求。
电缆和开关设备用于输送和分配电能，并在必要时进行控制和保护。
二、风电场的运行原理风电场的运行原理可以简单概括为风能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，最终接入电网供电。
当风吹过风力发电机的叶片时，叶片会受到气流的作用力而转动。
叶片的转动带动发电机转子旋转，通过电磁感应原理，将机械能转化为电能。
发电机输出的电能经过变压器升压后，通过变流器转化为直流电，再通过逆变器转化为交流电，最终与电网连接，供给用户使用。
三、风电场的控制与保护风电场的控制与保护是确保其安全稳定运行的关键。
控制系统主要包括风速控制、功率控制和电网控制等。
风速控制通过调节叶片角度或变桨系统控制风力发电机的转速，以适应不同的风速。
功率控制则根据电网需求，控制发电机的输出功率，保持与电网的稳定连接。
电网控制则负责监测和调节风电场与电网之间的电压、频率等参数，确保电能的稳定传输。
保护系统主要包括过流保护、过压保护和接地保护等。
过流保护用于检测风电场电气设备中的电流异常，一旦发现过流情况，保护系统会及时切断电路，以防止设备损坏。
过压保护则是在电压超过设定值时，保护系统会自动切断电路，以避免设备损坏或事故发生。
接地保护则是通过监测电气设备的接地情况，一旦发现接地故障，保护系统会及时切断电路，以确保人身安全和设备的正常运行。
风电场电气知识的掌握对于保证风电场的安全运行至关重要。
《风电场电气部分》课件
风电场分类
01
02
03
陆上风电场
指在陆地上的风电场，一 般规模较大，风能资源丰 富。
海上风电场
指在海洋上的风电场，一 般规模较大，风能资源丰 富，但建设难度较大。
山地风电场
指在山地区域内的风电场 ，一般规模较小，风能资 源丰富，但建设难度较大 。
风电场发展历程
起步阶段
20世纪80年代初，我国开 始探索风电场建设，主要 集中在沿海地区。
升压站的运行管理对于保障风 电场的电力输出和电网稳定性 具有重要意义。
03
风电场电气系统运行
风力发电机组运行原理
风能转换
风力发电机组利用风能驱动涡轮 旋转，通过变速齿轮箱将动力传 递到发电机，从而将机械能转换
为电能。
发电原理
发电机通过电磁感应原理将机械能 转换为电能，产生的三相交流电通 过整流和逆变转换为直流电，供给 风电场的负荷。
定期检查集电线路的导线、绝缘子和杆塔等 部件，确保其正常运行。
集电线路检修
对集电线路进行全面的检查和维修，解决潜 在问题。
集电线路加固
对于存在安全隐患的集电线路，采取加固措 施，提高其稳定性。
集电线路更换
当集电线路的部件损坏或老化时，及时更换 。
升压站维护与检修
01
升压站维护
定期检查升压站的各设备，确保其 正常运行。
具有重要意义。
在风电场的建设和管理过程中，需要对集电线路进行 定期巡检和维护，以确保其正常运行。
集电线路是风电场中用于汇集和传输电能的线 路。
集电线路的设计需要考虑线路的电压等级、电流 大小、传输距离和环境条件等因素。
升压站
升压站是风电场中用于升高电 压和汇集电能的场所。
风电场电气二次部分
E、"上下左右顺序看，屏外设备接着连"。主要针对展开图、端 子排图及屏后设备安装图。原则上由上向下、由左向右看，同时结合 屏外的设备一起看。
图为我国普遍采用的成 套保护和测控装置，实 现保护、测控功能的具 体元件集成在单一的装 置之中，不需要运行人 员关注如何连接。
二、.电气二次回路接线图标识方式
电气图是一种简图，是由图形符号、带注释的围框或简化外形 表示系统或设备中各组成部分之间相互关系及其连接关系的一种图。
（一）图形符号
表示电气图中电气设备、装置、元器件的一种图形和符号 图形符号的选用
§2. 功率继电器：
功率继电器判别某支路上流过的功率的方向，动作限值是 一个角度区间。
当电流和电压的相角差处于某一设定的区间内时，继电器动作。
PT
A B
C
N
QF
常用的采用90°接线的
CT
I＇
a
功率继电器如图所示，
至其它保护装置
*
2I 1
至其它保护装置
其接线端子5和6之间的 电压线圈接BC相电压， I 而接线端子2和4之间的 a
1
×
2
3
××
4
5
××
6
7
×
8
9
×
10
§8. 小母线
在二次系统中，除了直流电源小母线用于给不同的设备分 配电能，交流电压小母线和辅助小母线主要用于集中置等设备供电。
风电场电气部分的构成和主接线方式课件
接线方式的选择需满足电力系统的稳定性、可靠性和经济性要求。
根据设备条件
设备的性能、容量和数量也是接线方式选择的重要考虑因素。
典型的主接线方式
集中式接线
所有风电机组通过集电线路接入升压站，再通过变压器升压 后接入电力系统。这种接线方式适用于规模较大的风电场， 便于管理和维护。
分散式接线
电缆
电缆是风电场中用于传输电能 的重要元件。
根据不同的电压等级和传输容 量，电缆的截面和结构也不同。
在风电场中，电缆通常被敷设 在电缆沟或电缆桥架内，需要 做好防火、防水、防腐蚀等措施。
电缆的性能和可靠性对风电场 的稳定运行至关重要，需要定 期进行维护和检修。
控制系 统
控制系统是风电场中用于监控、 控制和保护整个风电场的重要系
风电场电气部分的发展趋势
高电压等级的风电场电气部分
总结词
随着风电场规模的扩大和电压等级的 提高，高电压等级的风电场电气部分 已成为发展趋势。
详细描述
为了满足风电场远距离输电的需求， 高电压等级的输电线路和设备被广泛 应用。这不仅可以减少线路损耗，提 高输电效率，还能降低线路走廊的占 用，减少对环境的破坏。
根据主接线方式和风电场的实际情况，进行施工设计，制定施工组织方案，确 保风电场建设的顺利进行和施工质量。
主接线方式在风电场运行和维护中的应用
运行管理
根据主接线方式和风电场的实际情况，制定运行管理方案，确保风电场的正常运 行和安全。
维护与检修
根据主接线方式和风电场的实际情况，制定维护与检修方案，确保风电场的设备 能够正常运行和使用寿命。
优化电气部分的设计和运行可以降低 风电场的运营成本，包括维护成本和 能源消耗。
风电场电气系统风电场中电气系统的设计和管理要点
风电场电气系统风电场中电气系统的设计和管理要点风电场电气系统设计与管理的要点随着能源危机和环境污染日益严重，可再生能源越来越受到重视。
风能作为一种广泛应用的可再生能源已经被广泛使用，风电场的电气系统作为风力发电系统的核心部件，具有决定性的作用。
本文将从风电场电气系统的设计和管理两个方面，分析和探讨其要点。
一、设计1.全面考虑电气系统的可靠性为了保证风电场的发电正常运行，电气系统必须具备高可靠性。
在设计电气系统时，应采用成熟的先进技术和设备，遵循国际标准，并通过充分的电力系统分析，确保电力系统可靠性达到最优。
2.根据风电机组的特点确定电气系统方案风电机组与传统的火力发电机组不同，需要充分考虑风力发电机组功率调节、并网控制、并网稳定性等特殊需求。
在设计风电场电气系统时，必须考虑到风力机组在不同风速下的电磁转矩特性以及变速控制的要求，进而确定电气系统方案。
3.综合考虑输电线路的优化布局输电线路是电气系统中重要的组成部分，其布局应当综合考虑因风电场布置情况、地理条件、设备配比等因素，以最优化方式选择输电线路路线、层数、电缆、导线及支架等电气设备。
4.合理进行系统保护与控制设计电气系统的保护设置和控制策略设计应合理，采用现代电气保护设备，为风力发电机组和变压器提供可靠的保护。
对系统进行全面的保护，包括过压、欠压、过流、过负荷等，确保系统安全运行。
二、管理1.监控电气设备运行状态风电场电气系统的设备种类众多，包括发电机、逆变器、变压器、开关柜、电缆等等。
运营管理方应加强对各类电气设备运行状态的监控和检测，通过定期的维护和检修，及时排除潜在故障，提高电气设备的可靠性和稳定性。
2.及时进行系统检修和维护对于风电场电气系统来说，其运行环境恶劣，容易出现各种故障。
运营管理方应定期对电气系统进行检修和维护，如防雷、洗刷、松固等。
同时，也要安排定期检测和测试，确保电气设备始终处于最好的工作状态。
3.合理设置电气设备备件库针对电气系统常见故障设备，运营管理方应建立完善的备件库，准备充足的备品备件以便能够及时更换，并且在更换后对备件进行归档化、记录化等管理，方便日后的查看和查询，保障备品备件的有效利用。
风电场电气二次部分
风电场电气二次部分引言风电场是利用风能将其转化成电能的一种可再生能源发电方式。
在风电场中，电气二次部分起着重要的作用，包括发电机与变电站之间的电力传输、传感器、保护装置等。
本文将介绍风电场电气二次部分的基本原理和组成，并探讨其在风电场中的重要性。
电气二次部分的组成风电场的电气二次部分主要由以下几个主要组成部分组成：1.变压器变压器是风电场中电力传输的核心设备。
在风力发电机产生的电能经过变流器转换为交流电后，需要通过变压器升压或降压，以适应输电线路的要求。
变压器的主要功能是将电能从发电机传输到变电站。
2.输电线路输电线路负责将发电机产生的电能从风电场传输到变电站，并将电能供给到电网中。
输电线路通常由电缆或导线构成，其主要特点是低损耗、高负载能力和耐候性能好。
3.传感器风电场中的传感器主要用于监测和控制发电机的运行状态。
例如，风速传感器用于测量风力大小，温度传感器用于监测设备的温度变化，以保证设备工作在正常范围内。
传感器通过将物理量转化为电信号，实现对发电机的监测和控制。
4.保护装置保护装置是风电场中非常重要的一部分，它能够有效地保护发电机和相关设备免受电力系统异常和故障的影响。
保护装置通常包括过电流保护、接地保护、欠频保护等，以确保风电场运行的安全可靠。
电气二次部分的工作原理风电场的电气二次部分在工作中起到连接发电机与变电站之间的桥梁作用，主要工作原理如下：1.电能传输风力发电机产生的电能经过变流器转换为交流电后，通过变压器升压或降压后，通过输电线路传输到变电站。
在整个传输过程中，要保证电能传输的稳定可靠，减小能量损耗。
2.电能监测和控制电气二次部分中的传感器可以实时监测风电机组的运行状态，例如测量风速、温度等。
通过传感器获取的数据可以用于控制风机的运行，以保证其在最佳工作状态下运行。
此外，保护装置能及时发现电力系统中的故障，并采取相应的保护措施，保障设备运行的安全可靠。
3.故障保护电气二次部分的保护装置能够及时发现电力系统中的故障，并采取保护措施，确保设备不会因故障而受到损坏。
风电场电气系统(朱永强)第1章 电气系统1
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
§1.3.2 电气部分的一般组成
包括风电场在内的各类发电厂站、实现电压等级变换和能量输 送的电网、消耗电能的各类设备（用户或负荷）共同构成了电 力系统，即用于生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。 电力系统各个环节的带电部分统称为其各自的电气部分。 发电厂和变电站是整个电力系统的基本生产单位。电气部分不 仅仅包括电能生产、变换的部分,还包括其自身消耗电能的部 分。以上用于能量生产、变换、分配、传输和消耗的部分称为 电气一次部分。 为了实现对厂站内设备的监测与控制，电气部分还包括所谓的 二次部分，即用于对本厂站内一次部分进行测量、监视、控制 和保护的部分。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
本课程主要内容
第7章介绍风电场的防雷和接地问题，首先说明雷电的形成机 理和雷电的危害，介绍雷电防护的一般方法；然后对接地的意 义和作用，尤其是对接触电压和跨步电压等重要概念进行具体 的说明，给出接地设计的一般要求；并全面介绍风电场发电机 组、集电线路和升压站的防雷保护措施，有助于大家了解风电 场电气设备安全方面的知识和解决办法，提高安全生产的意识。 第8章介绍风电场中的电力电子设备，在简述电力电子技术应 用和常见电力电子器件的基础上，阐述变流技术和PWM技术 的基本原理；重点介绍主流大型风电机组的并网换流器，包括 其电路结构和基本工作原理；最后简单介绍风电场的无功补偿 与电压控制需求，以及SVC和STATCOM等无功补偿设备。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
本课程主要内容
第3章详细介绍风电场中的各主要一次电气设备的结构和工作 原理，包括风电机组、变压器、断路器和隔离开关、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等，以及 变压器、断路器等重要一次设备的型式、参数，使大家对风电 场电气设备的原理、功能、结构、外观等有具体认知。 第4章介绍风电场一次电气设备选择的一般条件和技术条件， 以及热稳定校验、动稳定校验和环境校验方法，使大家了解和 掌握电气设备的型式、参数与其在风电场中运行环境的关系， 并且能对风电一次设备的选择进行初步分析和简单计算。
风电场电气二次系统概述
风电场电气二次系统概述1. 引言风电场电气二次系统是指风力发电装置中的电气设备和系统，用于将风能转化为电能并进行输送和控制。
该系统包括变压器、断路器、保护装置、监控设备等组成部分，是风电场的核心组成部分。
本文将对风电场电气二次系统进行详细概述。
2. 变压器变压器是风电场电气二次系统中的重要设备之一，用于将发电机产生的电能升高到输送电网所需的电压等级。
变压器的主要作用是实现电能的变压和输送，保证风电场的发电效率和电能传输质量。
常见的变压器类型包括降压变压器和升压变压器，其选择需根据电网的电压要求而定。
3. 断路器与保护装置断路器和保护装置在风电场电气二次系统中具有重要作用，主要用于保护系统的安全运行。
断路器可在发生故障时迅速切断电路，防止电流过大而损坏设备。
保护装置则可监测电流、电压等参数，并在发生异常时进行相应的保护措施，同时对系统进行监控和调控。
4. 监控设备监控设备是风电场电气二次系统中的重要组成部分，用于实时监测和控制风电场的运行状态。
通过对风速、功率、温度等参数的监测，可以及时发现并解决潜在问题，提高风电场的发电效率和可靠性。
常见的监控设备包括数据采集系统、监测仪表等。
5. 电气连接电气连接是指将各个部件和设备进行合理连接，确保风电场电气二次系统的正常运行。
电气连接需要考虑电缆选型、接线方式、接地保护等因素，确保电气设备之间的安全可靠连接。
同时，还需要进行电气系统的布线规划和维护，确保电气连接的稳定性和可控性。
6. 故障检修风电场电气二次系统的故障检修是维持系统正常运行的关键环节。
故障检修需要具备一定的电气知识和技术，能够准确判断故障原因，并采取相应的修复措施。
故障检修过程中需注意安全规范，确保人员和设备的安全。
7. 维护管理维护管理是保障风电场电气二次系统长期稳定运行的重要手段。
维护管理包括定期巡检、设备保养、故障预防等措施，旨在确保设备性能和工作状态的稳定性。
合理的维护管理能够延长设备的使用寿命，降低故障率，提高运行效率。
风电场电气工程 第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式讲解
风电场电气部分的构成和主接线方式
六、 双母线分段 当220kV进出线回路甚多时，为了减少母线故障时候的停电 范围，需要对双母线进行分段 S1 S2
提高了供电可靠性和灵活性， 但是其增加了断路器的投资
风电场电气系统
WL1
WL2
WL3
WL4
风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.3.1 电气主接线的分类
无汇流母线的主接线 无汇流母线的接线形式使用开关电器较少，占地面积小，但 只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站。 无汇流母线的接线形式包括：单元接线、桥形接线、角形接 线、变压器－线路单元接线等。
风电场电气系统
S
WL1
WL2 WL3 WL4
风电场电气系统
优点是：接线简单清晰、设备少、操作 简单、便于扩建和采用成套配电装置 缺点：单母线的可靠性较低 单母线接线适用于电源数目较少、容量 较小的场合： (1) 6～10kV配电装置的出线回路不超 过5回。 (2) 35～63kV配电装置的出线回路数不 超过3回。 (3) 110～220kV配电装置的出线回路 不超过2回。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
发电厂主接线设计的基本要求有三点： 一、可靠性 供电可靠性是电力生产的基本要求，在主接线设计中可以下 几方面加以考虑： 任一断路器检修时，尽量不会影响其所在回路供电； 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停 运时间，并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负 荷的供电； 尽量减小发电厂、变电所全部停电的可能性。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
《风电场电气系统》课件
风电场电气系统的维护与管理
风电场电气系统的维护与管理是确保风力发电持续运行的关键。本节将介绍 安全管理、运行维护和故障处理等方面的内容。
风电场电气系统的未来发展
风电场电气系统将朝着智能化、新能源电力系统和网络化管理系统方向发展。本节将展望风电场电气系 统未来的发是将风力发电机组产生的电能进行变压、变流、接入电网的设 备。本节将介绍变电站的作用，变压器的分类，开关设备的作用以及线路的 作用。
风机并网
风机并网是将风力发电机组产生的电能与电网连接的过程。本节将介绍并网的意义，必要的要求以及实 现并网的方法。
风机的控制系统
风机的控制系统包括主控制系统、监控系统和底层控制系统。本节将详细介 绍这些控制系统的功能和作用。
《风电场电气系统》PPT 课件
风电场电气系统是风力发电的重要组成部分。本课件将介绍风电场电气系统 的概念、作用与功能，以及风电场变电站、风机并网和风机控制系统等内容。
风电场电气系统简介
风电场电气系统是风力发电中不可或缺的一部分。本节将概述风电场电气系 统的基本概念，以及其在风力发电中的作用与功能。
风电场电气简介
输电距离（km） 20—50 30—100 50—150 100—300 200—600 150—850 500以上
谢谢
主要设备：架空线路
C B A
风电场内的电力输送(6/6)
主要设备：电力电缆
升压变电站(1/6)
升压变电站(3/6)
基本原理：双母线接线方式
基本原升理：压双母变线带电旁母站接线(4方/式6)
主要设升备：压变电变站综电合自站动化(5系/统6)
主要设升备：压风电变场监电控系站统(6/6)
电网接入(1/5)
概述(1/2)
风机 箱式变电站 架空线路 电力电缆
690V
35kV
升压变电站
220kV
电网接入回路
概述(2/2)
风如何发电(1/3)
主要设备：风机类型
定速风力发电机
变速同步风力发电机
任意频率
直流
标准50Hz
双馈风力发电机
风如何发电(2/3)
主要设备：风机结构
风如何发电(3/3)
主要设备：风机的防雷与接地
基本原电理：网电网接最喜入欢什(2么/样5的)电能接入
1、高电能质量
2、高稳定性
3、高可控性
0
6
12
18
23
电网接入(3/5) 基本原理：电网接入需要高速公路（接入电压等级）
额定电压（kV） 35 60 110 220 330 500 750
输送容量（MW） 2—10 3.5—30 10—50 100—500 200—800 1000—1500 2000—2500
风电场内的电力输送(1/6)
风电场内的电力输送(2/6)
基本原理：远距离输送电力需要高电压
风电课件基础知识.ppt
ko
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
风电场是在一定的地域范围内由同一单位经营管理的所有风力 发电机组及配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共 同组成的集合体。 选择风力资源良好的场地，根据地形条件和主风向，将多台风 力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机群，并 对电能进行收集和管理，统一送入电网，是建设风电场的基本 思想。
能
用于实现该能量转换过程的成套设备称为风力发电机组。
风机+发电机+调速器
风电场电气系统
ko
风电场和电气部分的基本概念
单台风力发电机组的发电能力是有限的，目前在内陆地区应用 的主流“大型”机组的额定功率为1.5MW和2MW，海上风电机 组的平均单机容量在3 MW左右，最大已达6 MW。
风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电 网。 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气 部分得以实现的。
一次部分最为重要的是 发电机、变压器、电动机 等实现电能生产和变换的
10kV
10kV
开闭所 10kV
至其它 路灯用 配电站
电动机
加热器
电焊机
电灯
开闭所
风机 泵 空压机 电动葫芦
10kV 10kV 10kV
10kV
常见负荷类型
学校
某商场
380/220V 箱式变电所
10kV 开闭所
10kV 变电站
10kV
电能无法由自然界直接获取，是一种二次能源，那些存在于自然 界可以直接利用的能源被称为一次能源。
电能由电网输送到用户所在地，经降压后分配给最终的用户。
在电能生产到消费之间需要由电能可以传导的路径，由于一定区 域内发电厂和用户的分布非常复杂，因此这一路径自然形成了网 状结构，即所谓的电网，电能由发电厂生产出来以后在电网中根 据其结构按照物理规律自然分配。
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二、风电场一次系统构成
升 压 箱 变 接 线 图
三、风电场升压站主接线形式
三、风电场升压站主接线形式
电气主接线定义
• 电气主接线 由发电机、变压器、断路器等一次设 备按功能要求，通过连接线连接而成的用 于实现电能生产、汇集及分配的电路，又 称一次接线。 • 电气主接线图 用规定的图形及文字符号描绘主接线 的专用图。
三、风电场升压站主接线形式
三、风电场升压站主接线形式
升压变电站
四、风电场主要一次电气设备
四、风电场主要一次电气设备
风电场主要一次设备
• • • • • •
断路器 隔离开关 熔断器 负荷开关 互感器 避雷器、避• 作用：限制过电压幅值。
作业
• • • • 简述集电线路作用及环接方式。 简述高压断路器作用及分类。 电力系统常见一次设备有哪些？ 电气主接线类型有哪些？
利用电缆线路将每一组的升压箱变高压侧的铜板母线 （母排）并联起来进行环接，并从某台机组升压变经 “T”接接头上线路。 可考性高。 “T”接方式。每台风机箱变输出均用“T”接接头接入 集电线路。
简化接线。
二、风电场一次系统构成
升压箱变高压侧的母排并联环接
二、风电场一次系统构成
集电线路
二、风电场一次系统构成
风电场电气部分基础知识
主要内容
• • • • 一、基本概念 二、风电场一次系统构成 三、风电场升压站主接线形式 四、风电场主要一次电气设备
一、基本概念
一、基本概念
• 风力发电：利用风力机获取风能并转化为机 械能，再利用发电机将风力机输出的机械能 转化为电能输出的生产过程。 • •
风 能
风力机 及其 控制系统
二、风电场一次系统构成
二、风电场一次系统构成
二、风电场一次系统构成
风电场一次系统构成
• • • • 风电机组 集电系统 升压变电站 厂用电系统
二、风电场一次系统构成
风电机组
• 风电机组依据风力机运行转速和发电机频 率变化规律可分成：
恒速恒频笼式感应发电机 变速恒频双馈感应式发电机组 变速变频直驱式永磁同步发电机
角形接线
• 检修任一断路器都不 中断供电。 • 运行可靠性高 • 任一断路器故障或检 修时，则开环运行。 • 设备选择和继电保护 整定难 。 • 不便于扩建和发展。
三、风电场升压站主接线形式
单元接线
• 接线简单清晰，电气设备少，配 电装置简单，投资少，占地面积 小。 • 不设发电机电压母线，发电机或 变压器低压侧短路时，短路电流 小。 • 操作简便，降低故障的可能性， 提高了工作的可靠性，继电保护 简化。 • 任一元件故障或检修全部停止 运行，检修时灵活性差。
单母线分段接线
• 与单母线相比运 行方式灵活、可 靠性提高。
三、风电场升压站主接线形式
双母线接线
• 优点：可靠性高、 灵活性好。 • 缺点：检修出线断 路器时仍需停电、 导闸操作工作量大， 易误操作。
三、风电场升压站主接线形式
双母线带旁路接线
• 检修出线断路 器时，可保证 不停电。
三、风电场升压站主接线形式
偏航电机、变浆电机、 齿轮箱油泵、变流器、 照明等。 风力发电机
一、基本概念 集电线路、 高压输电线路
• 风电场电气系统：
集电变压器、 主变压器
一次系统★：由直接参与电能生产、变换、传 输和使用的设备及装置构成的系统被称为一次 系统。 二次系统：对一次系统起测量、监视、控制和 保护作用的系统被称为二次系统。
桥形接线
• 内桥接线（图a ）： 适用于变压器不需要 经常切换、输电线路 较长、线路故障断开 几率较高、穿越功率 较小的场合。 • 外桥接线（图b ）： 适用于线路较短、故 障几率较低、主变压 器按经济运行的要求 而需要经常切换，电 力系统有较大穿越功 率通过桥断路器的情 况。
(b)
三、风电场升压站主接线形式
机械能
发电机 及其 控制系统
电 能
一、基本概念
• 风力发电机组：用于实现风—电转换过程 的成套设备称为风力发电机组。 • 风电场：是在一定的地域范围内由同一单 位经营管理的所有风力发电机组及配套的 输变电设备、建筑设施、运行维护人员等 共同组成的集合体。 • 选择风力资源良好的场地，根
据地形条件和主风向，将多台风力 发电机组按照一定的规则排成阵列， 组成风力发电机群，并对电能进行 收集和管理，统一送入电网。
二、风电场一次系统构成
恒速恒频笼式感应发电机
优点：结构简单、成本较低、机组 运行转速变化范围小、发电机输出 交流频率近似恒定。 缺点：采用定浆距失速控制，风轮 不能根据风速变换调整转速，捕获 风能的效率低。
二、风电场一次系统构成
变速恒频双馈感应式发电机组
优点：效率高、可使用高速发 电机。 缺点：升速齿轮箱价格贵、噪 音大、易疲劳损坏。
谢谢
二、风电场一次系统构成
变速变频直驱式永磁同步发电机
优点：无齿轮箱、可靠性高。 缺点：采用低速发电机、体积 大；使用变流设备，成本高。
二、风电场一次系统构成
集电系统
• 作用：将风电机组生产的电能按组收集起来送入 升压站。分组采用位置就近原则，每组包含风机 数目大体相同，称为一个联合单元。 • 构成：集电变压器（机组升压变压器）、集电线 路构成。 集电线路走向总体与 风机分布平行。 • 集电系统环接方式：
架空线路结构
二、风电场一次系统构成
二、风电场一次系统构成
金具
防震锤
悬垂线夹
耐张线夹
二、风电场一次系统构成
电缆 本体 导电芯线
绝缘层 包护层
电缆 接头
电缆 终端
电缆线路结构
二、风电场一次系统构成
箱式变电所
• 箱式变电站：是一种将高、低压开关设备、 电力变压器及保护装置、表计等设备，按 一定接线方案排成一体的工厂预制户内、 户外紧凑式设备，即将受电、变电等功能 有机地组合在一起，安装在一个防潮、防 锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全 封闭、可移动的钢结构箱体内，全封闭运 行。
集电线路
• 湖北利川齐岳山风电场一期工程4回集电线路均采 用电缆线路。
二、风电场一次系统构成
把雷电流引入大 地，保护线路绝 缘，使其避免雷 电过电压的破坏 使导线与杆塔 之间保持绝缘
避雷线
金具
固定、悬挂、连接和保 护架空线路的元件
绝缘子
导线
杆塔
用来传输电流， 输送电能
支持导线和避雷线，并使带电 体之间、带电体与接地体之间 保持必要的安全距离；
三、风电场升压站主接线形式
2、电气主接线分类
• 有母线接线
单母线接线 双母线接线 桥形接线 角形接线 单元接线
• 无母线接线
三、风电场升压站主接线形式
单母线接线
• 优点：接线简单清晰， 设备少，操作方便， 投资少，便于扩建。 • 缺点：可靠性和灵活 性较差。（在母线和 母线隔离开关检修或 故障时，各支路都必 须停止工作；引出线 的断路器检修时，该 支路要停止供电。）