风电场电气系统应用需要掌握的知识点
风力发电电气控制技术及应用
风力发电电气控制技术及应用风力发电是目前较为流行的清洁能源之一，其利用风能转换为电能，不仅环保，而且具有可再生的特点，受到了广泛的关注和应用。
在风力发电系统中，电气控制技术起着至关重要的作用，它涉及到风力发电机组的控制和监测，以及与电网的连接和并网控制等方面。
本文将重点介绍风力发电电气控制技术及其应用。
1. 风力发电机组控制风力发电机组的控制一般包括风轮定向、桨叶角度调节、发电机转速控制等。
风轮定向是通过对风轮或者整个风力发电机组进行控制，使其始终对准风向，这样可以最大化地利用风能。
桨叶角度调节则是通过调节桨叶的角度来控制叶片的迎风面积，从而调节风轮转动的速度和转矩。
而发电机转速控制则是通过控制发电机的转速，使其保持在合适的范围内，以保证稳定的发电输出。
2. 并网控制风力发电机组通常需要与电网进行连接，并实现并网运行。
在并网控制中，需要对发电系统进行限电、过电压、频率等方面的保护和控制，以确保发电系统的稳定运行，同时保护电网不受到风力发电机组的影响。
3. 监测与诊断风力发电电气控制技术还包括对风力发电机组的监测与诊断。
通过对各个关键参数的实时监测和分析，可以实现对风力发电机组的运行状态进行监测和诊断，以及对可能出现的故障进行提前预警和处理。
1. 风电场在大型风电场中，风力发电电气控制技术得到了广泛的应用。
通过对多个风力发电机组的集中控制，可以实现对整个风电场的运行控制和管理，提高风电场的整体发电效率。
2. 分布式风电系统在一些较小规模的风力发电系统中，风力发电电气控制技术同样发挥着重要的作用。
通过对风力发电机组的控制和监测，可以保证单机组风力发电系统的安全稳定运行。
三、发展趋势随着风力发电技术的不断发展和成熟，风力发电电气控制技术也在不断进步。
未来，人们将更加注重对风力发电机组的运行数据的分析和利用，通过人工智能、大数据等技术手段实现对风力发电系统的智能化控制和管理。
风力发电电气控制技术将更加注重对发电系统的可靠性和安全性的提高，以及对环境的友好性和经济性的综合考虑，推动风力发电技术的进一步发展和应用。
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。
风电场输电知识点总结
风电场输电知识点总结一、概述风电场输电是指将在风电场中产生的电能输送到电网中，以满足城乡居民和工业用电需求。
随着风能的开发利用不断增加，风电场输电技术也在不断完善和发展。
风电场输电技术的发展不仅对保障我国能源安全具有重要意义，也是我国电力行业的一个重要发展方向。
为了更好地理解风电场输电知识点，下面将对此进行总结和归纳。
二、风电场输电系统组成风电场输电系统主要由风力发电机组、变压器、输电线路和配电系统组成。
其中，风力发电机组是风电场的核心设备，是将风能转化为电能的关键部件。
而变压器则是用来改变输电线路的电压，在输电过程中起到重要的作用。
输电线路是将电能输送到变电站或用户用电载体的主要通道，而配电系统则负责将输送到变电站的电能分配到用户用电载体上。
三、风电场输电系统设计风电场输电系统的设计需要考虑多方面的因素，如风场的模式布局、变电站容量、输电线路的布设情况等。
在风电场的模式布局上，风电场应尽量不影响当地的生态环境和自然风貌，同时要考虑到输电线路的布设情况以及用户用电需求。
在变电站容量上，应根据风电场的装机容量、风电场和电网的接口情况、风电场的发电可靠性等因素来确定变电站的容量。
在输电线路的布设情况上，需要考虑到输电线路的输电损耗、输电线路的运行可靠性、输电线路的维护和检修、输电线路的敷设环境等因素。
四、风电场输电系统技术风电场输电系统技术主要包括风力发电机组技术、变压器技术、输电线路技术和配电系统技术。
风力发电机组技术是风电场输电系统的核心技术，关系到风能的转化效率和电能的质量。
变压器技术主要是关于变压器的选型和设计，以保证风电场输电系统的安全稳定运行。
输电线路技术主要是关于输电线路的输电损耗和输电线路的敷设方式。
配电系统技术主要是关于配电系统的自动化控制和配电系统的运行管理。
五、风电场输电系统运行管理风电场输电系统的运行管理主要包括风电场发电运行管理、输电线路运行管理、变电站运行管理和配电系统运行管理。
风电课件基础知识
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
按照风电场的规模，风电场大致可以分为：小型、中型和大型 （特大型）风电场
风能资源
小型 较好
场地
较小
说
明
中型 大型 （特大型）
较好
丰富
合适
开阔
可建几兆瓦容量的风电场，接入 35~66 kV及以下电压等级的电网。 可建几十兆瓦容量以下风电场，接入 110 kV及以下电网。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
建立电气接线 图，首先需要 规定具体电气 设备的图形符 号 主要电气设备 的图形符号如 表所示
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
风电场电气系统
电 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
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。
101室配电箱
子
... …
至其它 配电站
风电场电气系统 高压 低压开关柜
开关柜
变压器
... …
电梯
箱式变电所内部示意 图
某商场用电示意图
125室配电箱
子
风电场和电气部分的基本概念
一般我们习惯上称 220/380伏为低压 将3千伏～35千伏称为中压 110千伏、220千伏称为高压 330千伏、500千伏称为超高压
风电操作技术培训电气知识
风电操作技术培训电气知识随着环境保护意识的提高，可再生能源越来越受到人们的关注和重视。
作为其中的一种能源形式，风能通过风力发电机转化为电能，并逐渐成为能源领域的热门话题之一。
风力发电技术的快速发展，也带动了对风电操作技术和电气知识的需求。
为了保证风力发电系统的高效运行和安全稳定，风电操作技术培训电气知识变得至关重要。
一、风力发电原理与构成1. 风力发电原理风力通过风轮转动风力发电机的叶片，使之带动发电机转子旋转，产生电能。
这是一种利用风力的动力装置，将机械能转化为电能。
2. 风力发电系统构成风力发电系统主要由风轮、发电机、电网和控制系统等组成。
风轮是风力发电的核心部分，通过叶片转动捕捉风能；发电机将机械能转化为电能，并输出给电网；电网则将电能输送到各个用户，供电使用；控制系统负责监测和控制整个发电系统的运行。
二、风电操作技术培训1. 风电系统运行原理风电系统的运行需要保证风轮的正常转动，并将所捕获的风能转化为电能供电。
风电操作技术培训需要涵盖风轮的安装、维护和故障排除等方面，以提高操作人员对风电系统运行原理的深入理解和掌握。
2. 风电系统安全操作要点在风力发电系统的操作过程中，操作人员需要严格遵守安全操作要点，保证操作过程的安全性。
这包括但不限于：- 确保操作人员具备足够的电气知识和技能；- 在操作前对设备进行全面检查和维护；- 遵循操作规程和操作流程；- 注意人身安全和设备防护；- 及时处理设备故障和紧急情况。
三、电气知识1. 风力发电系统的电气原理风力发电系统的电气原理是风轮驱动发电机旋转产生电能，再经过变压器升压送入电网。
风电操作技术培训应该涵盖风力发电系统的电气原理，以及相关的电路连接、电压变换和电能传输等知识。
2. 风力发电系统的保护与维护风力发电系统的保护与维护包括系统保护和设备维护两个方面。
系统保护是指通过监测和控制系统对风力发电系统进行保护，避免过电流、过电压和短路等故障；设备维护是指对发电机、变压器等设备进行定期维护，确保其正常运行。
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。
风力发电机基础知识及电气控制
风力发电机基础知识及电气控制1. 引言风力发电是一种常见的可再生能源的发电方式，利用风力驱动风力发电机转动发电机，将风能转换为电能。
本文将介绍风力发电机的基础知识及其电气控制系统。
2. 风力发电机的工作原理风力发电机的工作原理基于风能转换为机械能，然后通过发电机将机械能转换为电能。
其主要构成包括风轮、发电机、传动系统和控制系统。
2.1 风轮风轮是风力发电机的核心部件，其作用是捕捉和利用风能来驱动转子旋转。
风轮一般由数个风叶组成，风叶的形状和材料会影响风轮的效率和性能。
2.2 发电机发电机是将机械能转换为电能的设备。
在风力发电机中，常使用的发电机类型有直流发电机和交流发电机。
直流发电机一般用于小规模的风力发电机组，而交流发电机则广泛应用于大型风力发电场。
发电机的输出功率与风速、风轮的转速以及发电机的效率有关。
2.3 传动系统传动系统将风轮的转动力矩传递给发电机，使发电机能够进行电能的转换。
传动系统一般由减速器和轴承组成，减速器的作用是将风轮高速旋转转化为发电机所需的合适速度。
2.4 控制系统控制系统对风力发电机进行监测和控制，使其在不同的风速条件下都能够运行稳定，并提高其发电效率。
控制系统一般包括风速测量、风向测量、发电机输出功率控制等模块。
3. 风力发电机的电气控制系统风力发电机的电气控制系统主要负责监测和控制发电机的运行状态，以实现稳定的发电性能。
3.1 风速与风向测量风速和风向测量是风力发电机电气控制系统的基础。
通过安装风速测量装置和风向测量装置，可以实时监测风力的大小和方向，并将数据传输给控制系统进行处理和分析。
3.2 发电机输出功率控制发电机输出功率控制是保证风力发电机稳定运行的关键。
通过对发电机输出功率进行控制，可以使其在不同的风速条件下都能够保持合适的输出功率。
3.3 电网连接与逆变控制风力发电机一般需要将产生的电能输送到电网中，供用户使用。
因此，电气控制系统还需要实现电网连接和逆变控制功能，以确保发电机输出的电能能够与电网进行正常连接。
风电基础知识_0
风电基础知识1 风电基础知识一、安全管理：1、高压设备发生接地时，室内几米范围内禁止靠近？答： 4m2、电业人员对安规考试几年进行几次？答：安规考试每年进行一次。
3、停电时倒闸操作的顺序？答：断路器（开关）负荷侧刀闸电源侧刀闸 4、电气设备上的工作组织措施有哪些？答：工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断、转移和终结制度。
5、电气设备上工作的技术措施有哪些？答：停电、验电、接地、悬挂标示牌和装设遮拦。
6、风机地网接地电阻合格的范围？答：接地电阻4 。
7、接地电阻可采取什么方法测量？答：电位降法，电流-电压三极法，接地电阻阻抗测试仪法。
8、绝缘手套应多长时间试验一次？答：半年。
9、高压验电器应多长时间试验一次？答：半年。
10、金属导体的电阻值与温度的关系？答：1/ 4随温度的升高而增大。
11、被电击的人能否获救关键在什么？答：取决于能否尽快脱离电源和施行紧急救护？ 12、当发电有人触电时，首先做什么？答：迅速脱离电源。
13、由雷电引起的电压叫什么？答：叫大气过电压。
14、高压断路器内部油的作用是什么？答：绝缘和灭弧。
15、兆欧表进行测量时应保持在多少转？答：120r/min 16、变压器中性点接地属于？答：工作接地。
17、计量用电流互感器的精度要求答：0. 2 级。
18、公司范围内 CT 二次侧额定电流一般为多少？答：5A。
19、设备的双重名称是指什么答：设备名称和编号。
20、雷击过后多长时间可以接近风机？答：1h 以后。
21、事故调查应坚持什么原则？答：四不放过原则。
22、交流电能表属于什么仪表？答：感应式仪表。
23、最常见的电流保护措施是什么？答：快速熔断器。
24、补偿电容的投切与主变分接头？答：补偿电容投切时，应观察 10kV 母线电压，根据母线电压情况调整分接头。
25、直流系统接地怎么办？答：当发生直流系统接地时，应采用拉路方法判断，每条直流回路断开不超过 3s。
2 26、 10kV 母线 PT 的开口三角作用？答：用于测量不平衡电压，消除谐振，提供零序电压，保护等作用。
风力发电知识。
风电发电场介绍一、电力基础知识（一）电力系统概述（二）三相交流电1、u(t)=Um sin(ωt+φ) i(t)=Im sin(ωt+φ)电压幅值Um，角频率ω=2πf，初相角φ三、有功功率和无功功率：S=UI=√(P^2+Q^2 )P=ScosφQ=Ssinφ在电网对用户输电的过程中，电网要提供给负载的电功率有两种：有功功率和无功功率。
有功功率（P)是指保持设备运转所需要的电功率，也就是将电能转化为其它形式的能量（机械能，光能，热能等）的电功率；而无功功率（Q）是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电功率。
无功功率比较抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备（电路系统）中建立和维护磁场的功率。
它不表现对外做功，由电能转化为磁能，又由磁场转化为电能，周而复始，并无能量损耗。
特别指出的是无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供能量，作用却十分重要。
电机运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护的，有了旋转的磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。
变压器也需要无功功率，才能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压，凡是有电磁线圈的电气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率，没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。
因此供电系统中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气设备将无法运行。
功率因数电网的电力负荷中的电气设备都是由电感、电容、电阻等元件组合而成，既有感性负载又有容性负载如电机、变压器、电抗器等，感性负载的电压与电流的相量间存在一个相位差，通常用相位角的余弦cosφ来表示，cosφ称为功率因数，P-有功功率，KW; Q-无功功率，KVar; S-视在功率，KVA;功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率的有效利用程度，为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好。
风电场电气系统课件——第1章_风电场和电气部分的基本概念
电气主系统
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
继电保护及自动装置可以认为是电力系统的卫兵。当电气设备 发生故障时，对应的继电保护装置会根据采集到的电流和电压 进行分析，判定发生故障后便动作触发与故障设备相连的断路 器。
电气主系统
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
上述设备运行的时候需要消耗电能，是作为耗电设备存在的， 因此还需要装设相应的直流电源设备。 采用直流的好处是可以利用蓄电池进行电能存储。 在发电厂和变电站内二次设备由控制电缆连接构成了功能不 同的二次回路。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.4 电气部分的图示
对于风电场等各类发电厂和变电站内电气部分的设计、施工、 运行和研究等工作都需要依赖其图形方法，即用图形符号结 合文字符号在平面上抽象我们的具体问题，最为常见的就是 电气接线图，包括一次接线图和二次回路图，它们以规定的 图形和文字符号描述了厂站内一次部分和二次部分的电路基 本组成和连接关系。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
主要内容
绪论 发电、变电和输电的电气部分 第一章 风电场和电气部分的基本概念 第二章 风电场电气部分的构成和主接线方
式 第三章 风电场主要一次设备 第四章 配电装置 第五章 电力变压器的运行
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
第1章 风电场和电气部分的基本概念
批
380/220V
发 市 场
风电 专业 知识点总结
风电专业知识点总结1. 风电发电原理风电发电原理是通过风力驱动风机发电。
风机又分为水平轴风机和垂直轴风机。
水平轴风机是指风叶垂直于地面转动，根据风叶转动的方向可以分为上风式和下风式。
垂直轴风机则是风叶平行于地面转动，其优势在于可以适应多个方向的风。
2. 风电发电系统风电发电系统主要包括风机、转子传动系统、电力系统、监控系统和气象站。
其中，风机是发电系统的核心，通过风机的装配、设置和调试，保证发电系统顺利运行。
3. 风电场的选址风电场的选址是十分重要的，需要考虑到地理环境、气象条件、土地安排、电网接入等因素。
同时，需要遵循相关法规和环保标准来进行选址。
4. 风电场建设风电场建设包括风电场的规划、设计、设备采购、施工、验收等环节。
建设过程中需要考虑到工程质量、工程进度、安全环保等方面的管理与控制。
5. 风电场运营维护风电场的运营维护包括风机的日常运行、设备的检修维护以及风电场的管理运营。
在运营维护过程中，需要做好监测预警、设备保养、故障处理等工作，确保风电场的正常运行。
6. 风电场的环保与效益风电场的环保与效益是评价一个风电场成败的关键因素。
发电过程中减少污染排放、保护生态环境是风电场的重要职责，同时提高风电场的发电效率、降低发电成本也是风电场运营的必要目标。
7. 风力发电机组风力发电机组通过风力轮转，驱动发电机生成电能。
风力发电机组包括定子和转子两部分，定子通过塔架与基座固定，转子则通过轴承连接到叶轮，根据风力的大小产生不同的转速。
8. 风力机叶片风力机叶片是风力机组的关键部件，其性能直接影响风力机的发电效率。
叶片的形状、材料以及表面处理都会直接关系到风力机的运行效果，对于提高发电效率至关重要。
9. 风电场的并网接入风电场的并网接入是指将风电场发电系统与电网相连接，实现对外供电。
并网接入需要遵守相关法规安全标准，进行可靠性测试和性能检测，确保风电场与电网的安全稳定运行。
10. 风电技术的发展趋势风电技术的发展趋势主要包括提高发电效率、增加装机容量、延长设备寿命、降低发电成本、提高电网适应性等方面。
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。
风电场电气知识
电气运行基本知识第一章电气设备倒闸操作与事故处理原则第一节电气设备倒闸操作一、电气设备倒闸操作基本原则1.倒闸操作的概念当电气设备由一种状态转换到另一种状态或改变电力系统的运行方式时，需要进行一系列的操作，这种操作叫做电气设备的倒闸操作。
2.电气设备状态（1）运行状态：指设备的断路器及隔离开关都在合闸位置，将电源至受电端间的电路接通（包括辅助设备，如电压互感器、避雷器等）。
（2）热备用状态：指设备的断路器在断开位置，而隔离开关在合闸位置，断路器一经合闸，电路即接通转为“运行状态”。
（3）冷备用状态：是指设备的断路器及隔离开关均在断开位置。
其显著特点是该设备与其他带电部分之间有明显的断开点。
（4）检修状态：是指设备的断路器及隔离开关均已断开，检修设备两侧装设了保护接地线（或合上了接地隔离开关），并悬挂了工作标示牌，安装了临时遮栏等。
3.倒闸操作的内容（1）拉开或合上断路器和隔离开关。
（2）拉开或合上接地刀闸（拆除或挂上接地线）。
（3）装上或取下某控制回路、合闸回路、电压互感器回路的熔断器。
（4）投入或停用某些继电保护和自动装置及改变其整定值。
（5）改变变压器或消弧线圈的分接头。
4．倒闸操作的基本原则（1）在拉、合闸时，必须用断路器接通或断开回路的负荷电流及短路电流，绝对禁止用隔离开关接通或切断回路负荷电流。
（2）线路停送电操作：1）线路送电时，应从电源侧进行，在检查断路器确在断开位置后，按先合上母线侧隔离开关，再合上线路侧（负荷侧）隔离开关，最后合上断路器的顺序操作。
2）线路停电时，应从负荷侧进行，拉开断路器后，检查断路器确在断开位置，然后拉开负荷侧隔离开关，最后拉开母线侧隔离开关。
3）较长线路的停、送电，应防止电压产生过大波动，防止发电机产生自励磁，注意调节发电机电压。
（3）变压器操作：1）变压器送电，送电前应将变压器中性点接地，送电先合电源侧断路器，后合负荷侧断路器。
2）变压器停电，停电前将变压器中性点及消弧线圈倒至运行变压器。
第二讲 风电场的电气系统资料
中性点经电阻接地的系统，相当于在零序阻抗上并联一个电阻R，该电阻与系统对地电容 构成并联回路，可起到抑制谐振过电压的作用。当发生接地故障时，中性点出现电压，能 迅速切除故障，可降低设备绝缘水平。继电保护可方便地监测接地的故障线路。
2.2.3 风电场的接地的系统
风电场接地系统特点: ①风电场延伸至几公里范围 ②现代风力机的高度使它们易遭受雷击 ③它们有的位于山顶的高阻性地基上
2.3 风电场的防雷保护
雷击是非常复杂的自然现象，包含一系列的气体放 电电流。术语“闪电”用来描述放电序列，它利用 相同的电离通道，可以持续达1s。闪光的各个部分 叫雷“击”。
雷闪通常分成4种主要类型： • 起初向下，负的和正的极性； • 起初向上，负的和正的极性。
通常由带电雷云引起，负电荷雷云传递负电荷到地 (起初向下—负极性) 是最普遍的。向下的负闪电 典型的是由高幅值的电流脉冲组成的，持续时间几 个ms，持续流过的电流几百A。然后，随着雷云和 地之间初始传递电流的熄灭，可能有多次再击雷。
有防备故障的瞬时过流保护，有延滞（热）功能的过电流保护 双向晶闸管软起动单元，通常具有一个旁路电流接触器，被用来
减小在发电机接通时的浪涌电流 功率因数校正电容器(PFC)电路，分级投切，+小的电感器限制
容性合闸电流（浪涌电流） 辅助交流电源，直流电源（风轮机控制器、保护等用） 保护保险丝额定电流较小。 浪涌分流器（避雷器），避免内部电气系统遭受站内电气网络传
架空线（绝缘架空线） 电缆（直流电缆、交流电缆）
海上风电场电气接线一例
电缆特性：电阻与面积、距离；充电电流 与面积、距离
海上风电用电缆传输的比较： HVDC、VSC、交流
风电机组电气基础知识
风电机组电气基础知识风电机组是利用风能转换为电能的设备，具有清洁、可再生等特点，被广泛应用于发电领域。
在了解风电机组的电气基础知识之前，我们先简单介绍一下风电机组的工作原理。
风电机组的工作原理是利用风能驱动风轮旋转，通过风轮与发电机的联动转动，将机械能转化为电能。
风轮是由多个叶片组成的，当风力作用于叶片上时，风轮开始旋转。
旋转的风轮通过轴将机械能传递给发电机，发电机则将机械能转化为电能输出。
风电机组的电气基础知识主要包括以下几个方面：1. 发电机：风电机组中的发电机是将机械能转化为电能的关键设备。
发电机常见的类型有同步发电机和异步发电机。
同步发电机是最常见的类型，它的转速与电网频率同步，输出的交流电频率为50Hz或60Hz。
异步发电机则适用于小型风电机组，其转速可以根据风速的变化而调节。
2. 变频器：为了适应风速的变化，提高风能的利用效率，风电机组通常会配备变频器。
变频器可以调节发电机的转速，使其与电网频率保持同步。
当风速较低时，变频器可以提高发电机的转速，增加发电量；而当风速较高时，变频器则可以降低发电机的转速，保证发电机的安全运行。
3. 电网连接：风电机组通过电网连接实现电能的输送和分配。
在连接电网之前，需要经过变压器将输出的电能升压至电网的工作电压。
同时，为了确保风电机组与电网的稳定运行，还需要配备并网保护装置，并遵循相关的电网接入规范。
4. 控制系统：风电机组的控制系统起着监测、保护和调节的作用。
通过对风速、转速、电压等参数的实时监测，控制系统可以判断风电机组的运行状态，并在必要时采取保护措施，如停机、切除负荷等。
此外，控制系统还可以根据电网的需求，调节风电机组的输出功率。
5. 智能化技术：随着科技的不断进步，智能化技术在风电机组中得到了广泛应用。
智能化技术可以实现对风电机组的远程监控和管理，提高运行效率和可靠性。
通过传感器、数据通信等技术手段，可以实时获取风电机组的运行数据，并进行远程故障诊断和维护。
风电场基础知识资料
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
输电距离（km） 20—50 30—100 50—150 100—300 200—600 150—850 500以上
电网接入
基本原理：小溪进池塘，大江进大海（系统短路容量）
K = 风电场装机容量/系统接入点短路容量
丹麦规定K<=5%，德国规定K<=3.33%，日本规定K<=10%，我国尚无统一要求
一次接入方案
三仓变短路电流水平 2006年：5kA 2010年：20kA
电网接入
一期工程K值：4.5％
风电场系统简介
概述
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
基本
基本原理：发电机如何发电
直流发电机
交流发电机
风如何发电
基本原理：电网中都是三相交流电
C B A
风如何发电
主要设备：风机类型
定速风力发电机
变速同步风力发电机
传动系统(Drive train)
风如何发电
风机是由轮毂采集风能，由主轴传递给齿轮箱，齿轮箱 经过变速将能量通过联轴器传递给发电机，最后由发电 机转化为电能。
风电场内的电力输送
风电场内的电力输送
基本原理：远距离输送电力需要高电压
相同能量 小河（低电压） 高流速(电流)，高损耗
大河（高电压） 低流速(电流)，低损耗
任意频率
直流
标准50Hz
双馈风力发电机
风电场电气系统应用需要掌握的知识点
风电场电气系统应用需要掌握的知识点风电场电气系统应用需要掌握的知识点第一章1、风力发电机组:用于实现该能量转换过程的成套设备（利用风力机获取风能转化为机械能，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）2、风电场：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机配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共同组成的集合体。
3、一次能源、二次能源：①一次能源：那些存在于自然界可以直接利用的能源；②二次能源：一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源。
4、什么是电力系统？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)共同构成的，用于生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。
5、什么是电气部分？电力系统各个环节的带电部分。
6、电气一次、二次部分的概念及其基本组成是什么？①概念：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；对本厂站内一次部分进行测量、监视控制和保护的部分称为电气二次部分。
②基本组成：一次部分最为重要的是发电机、变压器、电动机··二次部分由互感器和一些仪表组成。
第二章1、风电厂与常规电厂的区别是什么？①风力发电机组的单机容量小；②风电场的电能生产方式比较分散，发电机组数目多；③风电机组输出的电压等级低（输出电压一般为690V或400V）；④风力发电机组的类型多样化；⑤风电场的功率输出特性复杂；⑥风电机组并网需要电力电子换流设备。
2、风电场的电气部分的构成有哪些？其一次系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？（1）风电场的电气部分是由一次部分(系统）和二次部分（系统）共同组成。
（2）一次系统主要部分：风电机组、集电系统、升压变电站及厂用电系统。
（3）作用：①风电机组除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有的文献称之为集电变压器）；②集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来；③升压变压站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高；④风电场的厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等。
风力发电场安全用电常识
风力发电场安全用电常识
1.1 严禁采用一条相线和大地作零线来安装用电器具，防止有人拔出接地线造成触电。
1.2 不可用湿手接触带电的开关，灯座，导线等，不可用湿布擦带电电器。
1.3 在一个插座上不能插接功率过大的用电器具。
1.4 使用电烙铁、电动工具等便携电器，应将外壳的保护接地线可靠接地。
1.5 不可在电线，电动机和电气设备上放置衣物，人不可在电动机或电气设备上站立，
不可将雨具放在电动机或电气设备的上方。
1.6 更换保险时，不可随意加大规格或用铜导线代替。
1.7 堆放物资、安装设备时，要与带电设备或电源线保持一定的安全距离。
1.8 在搬运可移动电器设备时，应先切断电源，后搬运。
1.9 在潮湿环境中使用电气设备，应采取必要的防护措施，如使用36V安全电压供电的电
气设备，在金属容器中带电作业应严格执行相关操作规程。
1.10 不具备电气知识和技术的人员，不能安装和拆除电气
设备和线路。
1.11 雷雨天气，不能靠近高压电杆，高压铁塔，以防止发生跨步电压触电，万一步入跨
步电压地区，千万不可奔跑，应立即用单脚或双脚并拢跳出10m以外。
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风电场电气系统应用需要掌握的知识点第一章1、风力发电机组：用于实现该能量转换过程的成套设备（利用风力机获取风能转化为机械能，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）2、风电场：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机配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共同组成的集合体。
3、一次能源、二次能源：①一次能源：那些存在于自然界可以直接利用的能源；②二次能源：一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源。
4、什么是电力系统？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）共同构成的，用于生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。
5、什么是电气部分？电力系统各个环节的带电部分。
6电气一次、二次部分的概念及其基本组成是什么？①概念：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；对本厂站内一次部分进行测量、监视控制和保护的部分称为电气二次部分。
②基本组成：一次部分最为重要的是发电机、变压器、电动机..........二次部分由互感器和一些仪表组成。
第二章1、风电厂与常规电厂的区别是什么？①风力发电机组的单机容量小；②风电场的电能生产方式比较分散，发电机组数目多；③风电机组输出的电压等级低（输出电压一般为690V或400V）;④风力发电机组的类型多样化；⑤风电场的功率输出特性复杂；⑥风电机组并网需要电力电子换流设备。
2、风电场的电气部分的构成有哪些？其一次系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？（1）风电场的电气部分是由一次部分（系统）和二次部分（系统）共同组成。
（2）一次系统主要部分：风电机组、集电系统、升压变电站及厂用电系统。
（3）作用：①风电机组除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有的文献称之为集电变压器）；②集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来；③升压变压站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高；④风电场的厂用电包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等。
3、地理接线图：用来描述某个具体电力系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及他们互相的连接；它是对该系统的宏观印象，只表示厂站级的基本组成和连接关系，无法表示电气设备的组成和关系。
4、电气主接线图：在发电厂和变电所中各种电气设备必须被合理组织连接以实现电能的汇集和分配；根据这一要求由各种电气设备组成，并按照一定的方式由导体连接而成的电路。
（发电机、变压器、线路都有可能作为电源）5、运行中的电气设备可分为哪几种状态，停电和送电过程中设备的工作状态变化顺序为什么？（1）运行中的电气设备可分为四种状态，即运行状态、热备用状态、冷备用状态和检修状态。
①运行状态是指电气设备的断路器、隔离开关都在合闸位置；②热备用状态是指设备只断开断路器而隔离开关仍在合闸位置；③冷备用状态是指设备断路器、隔离开关都在分闸位置；④检修状态是指设备所有的断路器、隔离开关已断开，并完成了装设地线、悬挂标示牌、设置临时遮拦等安全技术措施。
（2）工作状态变化顺序：①送电过程：检修f冷备用f热备用f运行②停电过程：运行T热备用T冷备用T检修6、倒闸操作的基本原则有哪些？①绝对禁止带负荷拉（分断操作）、合隔离开关（刀闸），停、送电只能用断路器（开关）接通或断开负荷电流（路）；②停电拉闸操作须按照断路器f分断负荷侧隔离开关f分断电源侧隔离开关的顺序依次操作；送电合闸操作与上述相反的顺序进行；③利用等电位原理，可以用隔离开关分、合无电流（或电流极小）的并联支路；④隔离开关只能按规定接通或断开小电流电路，如避雷器电路，电压互感器电路，一定电压等级、一定长度的空载线路，一定电压等级、一定容量的空载变压器。
但上述操作必须严格按现场操作规程的规定执行。
现场除严格按操作规程实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间加装电磁闭锁、机械闭锁或电脑钥匙。
7、常见的电气主接线形式有哪些？①有汇流母线的接线形式包括：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、带旁路母线分段等；②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。
8、风电场电气主接线由哪几部分组成，其接线形式是什么？g 4 乍规・ g R**f X；.(M ftHJF L； Bl. ；iiit rttifctlA?双母线带旁路接线闍*-H —白T*r站农询紀氏力式｛图屮主勵出福离幵娄｝2,丸玄就鴨；｛屛鼻畫雹拽鴉第三章1、 发电机的结构及工作原理是什么（同步、异步）？（1） 结构：各类发电机的主体部分都有静止的定子和可以旋转的转子两大部分 构成。
（2） 工作原理：电磁感应定理。
（3） 类型：①同步发电机的转子分为凸极式（适用于低速运转，即水力发电厂）和隐极式（适用于高速运转，即火力发电厂）；②异步发电机（也称为感应发电机）分为鼠笼式（应用于电流大的场合）和 绕线式（应用于启动性能要求很高的场合）。
2、 发电机的有关公式：①同步发电机： 匚二卫也^表示磁极对数，n 1表示转速,60f i 表示输出电压的频率）；②异步发电机：n-n 1 = 60 f2 （n 表示转子旋转磁场的转速，n 1表示定子旋转磁场P的转速，p 表示磁极对数，f 2表示输出电压的频率）2、双馈式异步风力发电机：① 双馈异步风力发电机是一种绕线式感应发电机， 是变速恒频风力发电机组的核 心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。
该发电机主要由电机本体和 冷却系统两大部分组成。
电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为 水冷、空空冷和空水冷三种结构。
0B4-13桥幣推我 <■< ntRHtv. <M 1*^ tut②双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。
由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了"柔性连接"，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。
3、变压器的工作原理是什么？利用电磁感应现象实现一个电压等级的交流电能到另一个电压等级交流电能的交换。
4、变压器的调压方式：激磁调压；②有载调压。
5、什么是变压器的铁损？铁心中的磁滞损耗和涡流损耗统称为铁心损耗。
6简述变压器的结构。
主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。
7、变压器油的作用：绝缘和冷却作用。
8、什么是电弧？一种放电现象，是一种等离子状态，即带正电荷和负电荷粒子数量相等的离子集团状态。
9、交流电弧过零熄灭条件：介质强度U d和恢复电压U tr，即U d（t）＞U打⑴。
10、熄灭交流电弧的方法：高触头的分闸速度；②采用多断口；③吹弧（横向、纵向）④短弧原理灭弧；⑤利用固体介质的狭缝狭沟灭弧；⑥采用耐高温金属材料制作触头；⑦采用优质灭弧介质。
11、简述断路器的结构和工作原理：（以SF6断路器为例）（1）结构：有三个级组成每个级都是由弹簧操作机构驱动的，三个级由灭弧室、支柱、传动箱组成。
（2）工作原理：灭弧室属于热膨胀型，利用电弧的能量并具有辅助的自动氩气功能。
12、各种开关设备的作用（功能）是什么？（1）断路器：最为重要的开关电器，由于装设了专门的灭弧装置断路器可以分合电路时所产生的电弧，因此它用来实现电路的最终分合。
（2）隔离开关：隔离电源；倒闸操作; 接通和断开小电流。
（3）熔断器：在电路中发生故障或过负荷的情况下自动断开。
从而使得故障设备从整个电路中切除出去，以保证故障设备和系统的安全。
（4）接触器：实现电路正常工作时电路的分合，它能分合正常电流，无法断开故障电流。
（接触器和熔断器在一起工作，可以取代较为昂贵的断路器）13、断路器与隔离开关有何不同？隔离开关无灭弧装置但有明显的断开点, 断路器可以切断负载或故障电流.14、各种载流导体（硬、软导体）的作用是什么？其特征又是什么？（1）作用：连接电力系统中的各个电气设备。
（2）特征：①硬导体根据其截面形状可分为管形、槽形和矩形；②软导体常见的是钢芯铝绞线，形似麻花。
15、集肤效应：集肤效应又叫趋肤效应, 当交变电流通过导体时, 电流将集中在导体表面流过, 这种现象叫集肤效应。
是电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时, 会聚集于总导体表层, 而非平均分布于整个导体的截面积中。
（直流电没有集肤效应）16、电晕：因为不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。
比如在110kV 以上的变电所和线路上，时常能听到“陛哩”的放电声和淡蓝色的光环。
17、电抗器和电容器的作用是什么？（1）电抗器的作用：①稳流和限流（串联）；②无功补偿（并联）。
（2）电容器的作用：无功补偿。
18电流互感器：将一次系统的大电流按照比例变成标准的小电流（5A，10A），(1)电压互感器：将一次系统的高电压按照比例变成标准的低电压( 100100V, 3V)019、为什么电流互感器二次回路不允许接入熔断器，电压互感器二次回路中需接入自动空气开关。
答：因为电流互感器二次回路不允许开路，电压互感器二次回路不允许短路。
第四章1、长期发热和短期发热的概念，有何不同？①长期发热：由于导体正常运行时，电流运行于额定电流发热量不是很大可以持续运行而不超过导体的最高允许温度；②短期发热：短路发生后导体中流过的电流急剧增加，热量积累也非常迅速(按照电流的平方产生)，但是短路不允许持续时间很长时间，继电保护尽可能快地将其切除。
(2)区别：长期发热是设备正常运行时产生的热量，而短期发热是设备发生短路时产生的热量。
2、电气设备选择的依据是什么？(1)按工作环境及正常工作条件选择电气设备：①根据设备所在位置(户内或户外)、使用环境和工作条件，选择电气设备型号。
②按工作电压选择电气设备的额定电压。
③按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。
④电气设备的额定电流IN应不小于实际通过它的最大负荷电流I max(或计算电流I j)，即l N》I max或I N > I j(2)按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定：为保证电气设备在短路故障时不至损坏，按最大可能的短路电流校验电气设备的动稳定和热稳定。
动稳定：电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下，电气设备不至损坏。
热稳定：电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。
(3)开关电器断流能力校验：断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务，所以开关电器还必须校验断流能力，开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量。