风力发电机组系统学习之电气系统概述
风力发电课件--电气系统
§2.3.1 电气主接线的分类
有汇流母线 采用有汇流母线的接线形式便于实现多回路的集中。 接线简单、清晰、运行方便，有利于安装和扩建。 配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多，因此更适 用于回路较多的情况，一般进出线数目大于4回。 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、带旁路母线等。
•分段的数目由电源数量和容量决 定
风力发电课件--电气系统
§2.3.2.4 单母线分段 单母线分段的优点： 重要用户可以从两段母线上引出两个回路，由不同的电源 供电（母线）。 当一段母线发生故障的或需要检修的时候，分段断路器可 以断开，保证另一段母线的正常运行。 缺点：当一段母线故障的时候，其所连接的回路依然需要 停电；同时重要负荷采用双回线时，在扩建的时候需要向两 个方向均衡扩建 单母线分段的适用范围如下： (1) 6～10kV配电装置出线回路数为6回及以上。 (2) 35～66kV配电装置出线回路数为4～8回。 (3) 110～220配电装置出线回路数为3～4回
§2.3.2.4 双母线 双母线接线的优点： 供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于 试验 缺点：投资增加、增加了误操作可能 适用范围：双母线接线适用于回路数或母线上电源较多、输 送和穿越功率大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母 线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接 线的灵活性有一定要求的情况下采用。具体条件如下：
风力发电课件--电气系统
§2.3.1 电气主接线的分类
无汇流母线 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。
风电机组电气系统
风电机组电气系统1. 简介风电机组电气系统是指风力发电机组中包含的所有电气设备和组件，用于将风能转化为电能并进行供电。
它包括风力发电机、变压器、电缆、控制系统等。
本文将对风电机组电气系统的组成、工作原理和常见故障进行介绍。
2. 组成风电机组电气系统主要由以下几个组成部分组成：2.1 风力发电机风力发电机是将风能转化为机械能的关键设备。
它通常由风轮、发电机和传动系统组成。
风轮通过风力的作用转动，驱动发电机发电。
风力发电机的类型有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种。
2.2 变压器变压器用于将风力发电机输出的低电压电能升压为适用于输送的高电压电能。
它起到了电能传输和分配的关键作用。
常见的变压器包括升压变压器和降压变压器。
2.3 电缆电缆用于将变压器输出的高电压电能输送到外部电网或用于风力发电机组内部的供电。
它要具备良好的绝缘性能和导电性能，以确保电能的安全传输和有效利用。
2.4 控制系统控制系统是风电机组电气系统的大脑，用于监控和控制机组的运行状态。
它由集中控制器、传感器和执行器等组成。
通过对风力发电机和变压器进行监测和调节，控制系统可以确保风电机组的安全运行和最大发电效率。
3. 工作原理风电机组电气系统的工作原理如下：1.风力发电机受到风的作用，风轮开始转动；2.转动的风轮通过传动系统将机械能传递给发电机；3.发电机利用转动的风轮产生的机械能，将其转化为电能；4.通过变压器将低电压的电能升压为高电压，便于输送；5.输送电能的电缆将电能传输到大型电网中，或者供电给其他设备；6.控制系统监测发电机、变压器和电缆的运行状态，并控制风力发电机组的运行。
4. 常见故障及处理风电机组电气系统可能会遇到一些常见故障，下面是其中一些故障及处理方法：4.1 发电机故障发电机故障可能包括电气故障和机械故障。
电气故障可能是由于线圈短路、绝缘破损等原因导致的。
机械故障可能是由于轴承磨损、风轮损坏等原因导致的。
处理方法包括维修或更换故障部件。
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。
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10、基础
为钢筋混凝土结构，承载整个风力发电机组的重量。基础周围设置有预 防雷击的接地系统。
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11、机舱
风力发电机组的机舱承担容纳所有的机械部件，承受所有外力（包括静 负载及动负载）的作用。
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风力发电机组简图
转速范围 rpm
11.5-21.2
11-22
9.7-19
9.8-18.3
额定转速 2021/9/15
rpm
20.1
20.1
17.4
17.4 5
并网型风力发电机组由以下部分组成
1、 风轮(叶片和轮毂) 2、 传动系统 3、 偏航系统 4、 变浆系统 5、 液压系统 6、 制动系统 7、 发电机 8、 控制与安全系统 9、 塔筒 10、基础 11、机舱
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制动系统
使风轮减速和停止运转的系统。 SL1500系列风力发电机所用的制动器是一个液压动作的盘式制动器，用 于锁住转子。例如，在风力发电装置紧急切断时，制动器制动，使系统 停机。它具有自动闸瓦调整功能，也就是说当闸瓦磨损时不需要手动调 整制动器.
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制动器在风力发电机组中的安装位置
例如：运行、停机、故障
查看即时的故障信息
例如：故障代码、简单描述
各个设备的即时参数
例如：温度、电压、角度
各个设备所处的状态
例如：启动、停止
信息的记录
例如：发电量、发电时间、 耗电量
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Control－控制面板
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Control－菜单内容
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。
风力发电建筑工程的电气系统安装与调试
风力发电建筑工程的电气系统安装与调试随着清洁能源的需求不断增加，风力发电作为一种环保、可持续的能源形式受到了广泛关注。
在风力发电站的建设过程中，电气系统的安装与调试是关键环节之一，对于风力发电的稳定运行和高效发电起着至关重要的作用。
一、风力发电建筑的电气系统概述风力发电建筑的电气系统是将通过风轮转动产生的机械能转化为电能的重要组成部分。
它主要由风轮发电机组、变电站、输电线路、配电系统以及监控系统等组成。
电气系统的安装与调试是确保整个系统正常运行的基础，任何一个环节出现问题都可能导致系统故障或降低发电效率。
二、风力发电建筑的电气系统安装1. 风轮发电机组安装风轮发电机组是风力发电系统的核心部分，其安装需要选址、基础建设、设备安装等多个环节。
在选址时，需要考虑风速、土质、周围环境等因素，选择合适的场址；基础建设时，要确保基础的稳固和抗风性能；设备安装时，需按照设计要求进行安装调试。
2. 变电站安装变电站是将风轮发电机组产生的电能进行升压、输送、分配等工作的地方。
其安装包括土建工程和电气设备安装两个方面。
土建工程主要是建造变电站的基础和房屋，需要严格按照设计图纸和施工规范进行施工；电气设备安装则是将变压器、断路器、保护装置等设备进行安装与接线。
3. 输电线路安装输电线路将变电站产生的电能输送到电网中，其安装工作包括线路杆塔安装、导线敷设和连接等环节。
线路杆塔的安装需要考虑地形地貌和强度要求，确保线路的稳定运行；导线的敷设和连接工作需要保证导线的电气连续性和绝缘性能。
4. 配电系统安装配电系统将输电线路输送到用户，为用户提供电能。
其安装工作包括低压配电箱、电缆敷设和接线等环节。
配电箱的安装需要合理布局，方便检修和维护；电缆敷设和接线则需要遵循电气安全操作规程，确保安全可靠。
三、风力发电建筑的电气系统调试1. 风轮发电机组调试风轮发电机组调试是确保风力发电系统正常运行的重要环节。
在调试过程中，需要逐步排除故障，调整参数，使发电机组能够稳定运行。
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。
风力发电课件--电气系统1讲解
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。
风电场电气系统
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。
风电场电气系统
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
关注的问题 风电场的基本概念，电气和电气部分的概念； 电气部分的一般组成有哪些？各部分的作用是什么？ 电气部分的图形表示法 教学目标 了解风电场的基本概念和风电场电气部分的含义， 初步理解和掌握电气部分的大致构成及表示方法， 尤其是重要电气设备及其图形符号。
1. 能量转换过程
燃料的化学能→热能→机械能→电能
2. 火力发电厂三大主机
锅炉 汽轮机 发电机
3. 火力发电厂分类
凝气式火力发电厂，生产过程示意图见1-1 热电厂
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
▉ 火力发电厂— 凝汽式火电厂生产过程示意图
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
▉ 水力发电厂
发电厂中的发电机是一般意义上的电源，它将其他能源转化为 电能，如：煤炭、石油、水能、风能、太阳能、地热、潮汐等。 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。 发电厂中发电机生产的电能一般需要经过变压器升高电压后送 入其所在电网中。 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。
风力发电机组电气系统设计原理解析
风力发电机组电气系统设计原理解析随着清洁能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种绿色能源逐渐受到人们的关注和重视。
而风力发电机组的电气系统设计是其核心部分之一，决定了发电效率和可靠性。
本文将针对风力发电机组电气系统的设计原理进行深入解析。
风力发电机组的电气系统主要包括发电机、变流器、控制系统和配电系统等部分。
首先是发电机部分，风力发电机组所使用的一般为同步发电机。
发电机的设计原理是利用叶片受风驱动风轮转动，风轮带动发电机转子旋转，通过磁场感应产生交流电。
发电机的工作原理是将机械能转化为电能，实现发电的功能。
接下来是变流器部分，风力发电机组一般都采用变流器将交流电转换为直流电。
这是因为电网一般采用交流电系统，而风力发电机组需要将发电机产生的交流电转化为直流电后再与电网连接，才能实现电能的输送和利用。
变流器的设计原理是将交流电转化为直流电，同时对电压、频率、功率等进行控制和调节，以确保稳定的电力输出。
此外，风力发电机组的控制系统也至关重要。
控制系统主要负责监测风力、叶片转速、发电机运行状态等参数，并根据实时数据对发电机组进行调节和控制，以确保系统安全稳定运行。
控制系统的设计原理是通过传感器采集数据，然后根据预设的算法进行分析和判断，最终发送控制信号给发电机组各部件，实现智能化控制。
最后是配电系统部分，风力发电机组通过配电系统将产生的电能送入电网或储能设备中。
配电系统的设计原理是根据电能产生的不同情况和需求，将电能进行合理分配和传输。
通常，配电系统还需要考虑到电力调度、电压稳定、过载保护等问题，以确保电能的安全、稳定和高效传输。
综上所述，风力发电机组的电气系统设计原理涉及到发电机、变流器、控制系统和配电系统等多个方面，每个部分都有其独特的设计原理和功能。
只有合理设计和精心调试各个部件，才能实现风力发电机组的高效、稳定运行，为清洁能源发展做出贡献。
希望本文的解析可以帮助读者更深入了解风力发电机组的电气系统设计原理，为相关领域的研究和实践提供参考。
风力发电机组系统学习之电气系统概述
– 转子侧主熔断器和定子侧并网接触器均位于机舱控制柜内。
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总体方案和原理概述
• 整个电控系统构成如下：
– 位于轮毂内的三台变桨控制柜及三台变桨电机来实现变桨动作。 – 位于机舱内的电池柜，在电网掉电时为变桨系统提供变桨动力。
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并网运行
风力机驱动双速异步发电机与电网并联运行
• 并网过程
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并网运行
风力机驱动滑差可调的绕线式异步发电机与电网并联运行
15:40 启动运行状况
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并网运行
变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行
在双馈异步发电机组成的变速恒频风力发电系统中，异步 发电机转子回路中可以采用不同类型的循环变流器 （Cycle Converter）作为变频器。
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总体方案和原理概述
• 风机PLC控制其中采用优化的控制算法，能 实现：
– 在不同风轮速度下，实现最佳的cp跟踪。 – 防止功率下降。 – 变桨角度/发电机转矩互动控制。 – 在高温或微小故障时通过减少输出功率来提高
可利用率。 – 改善功率曲线性能。 – 智能的自动复位功能。
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总体方案和原理概述
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风力发电系统
独立运行的风力发电系统
– 离网型风电 – 直流系统 – 交流系统
并网运行的风力发电系统
– 风力机驱动双速异步发电机与电网并联运行 – 风力机驱动滑差可调的绕线式异步发电机与电网并联运行 – 变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行 – 变速风力机驱动交流发电机经变频器与电网并联运行 – 风力机直接驱动低速交流发电机经变频器与电网连接运行 – 变速风力机经滑差连接器驱动同步发电机与电网并联
课件1：电气系统组成华锐风电公司SL1500风力发电机组培训课件
– UPS系统
– 水冷系统
– 油冷润滑系统
– 制动系统
– 加热系统
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变压器
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变频器
变频器主要参数:
系统功率：1500 KW
变频器功率：500 KVA
额定电压：690 VAC， ±10%
电源频率：50 Hz， ±2Hz
连接电压：1000-1100 VDC
转子最高有效电压：700 VAC
操作频率：3 kHz
双馈异步风力发电机系统组成如下页图 所示，图中省略了变压器、滤波器等构件。其 中定子通过并网开关直接接入电网，转子通过 变频器接入电网。转子上装配有光电编码器。
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双馈异步发电机的系统组成图
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发电机
双馈异步发电机的基本参数
• 工作制：
连续
• 相数：
三相
• 额定功率：
1520
• 额定转速：
1800
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8、控制与安全系统 控制系统包括控制和监测两部分。监测部分将采集到的数据送到控制器， 控制器以此为依据完成对风力发电机组的偏航控制、功率控制、开停机 部件。它使风轮到达设计中规定的高度。其内部还 是动力电缆、控制电缆、通讯电缆和人员进出的通道。
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工作过程
（3） 机侧变频器启动(S7)。网侧变频器电流80A 左右，机侧变频器电流20A左右。此时， GSC 给发电机转子励磁，GSC 根据发电机并网所需的条件来不断调节GSC 发出的电压、 频率等。
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变频器工作过程
（4） 同步(S7-syn)。风机转速达到1300rpm，机侧变频器注入140A 电流，发电机定子侧 电压达到690VAC。处于此状态时，由LSC 从电网获得的电压、频率等参数与GSC 从发 电机定子侧获得的参数进行比较，此过程最多可持续1 分钟。
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。
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总体方案和原理概述
• 变频器具有以下特点：
– 系统元件按20年使用寿命设计。系统可在恒定的转矩 或功率下工作，突变转矩和作用在机械部件上的合力 被有效地减到最小，因此使用寿命更长。
– 变频器可以通过控制柜上的按钮、PC机或者自动控制 系统来操作。当发出启动信号时，变频器可在设定的 速度范围内自动运行或者由PLC控制系统根据输入参数 控制变频器自动运行。
变后发电的结构型式，其中鼠笼型异步发电机因需要交流励磁装置供 电，造成功率因数下降。双馈感应发电机（DFIG）具有功率因数可 调、效率高、变频装置容量小、投资小、增强电网稳定性等优点。在 电网发生扰动时，双馈电机系统可以通过快速改变转子侧频率的方法 来迅速改变转速，充分利用转子动能，以达到释放或吸收能量，补偿 电网扰动的目的。 • 表1发电机的主要技术参数。
• 采用交－直－交电压型强迫换流变频器
• 采用交－交变频器
• 采用脉宽调制（PWM）控制的由IGBT组成的变频器
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并网运行
变速风力机驱动双馈异步发电机系统优越性
1. 这种变速恒频发电系统有能力控制异步发电机的滑差在恰当的数值范围内变化，因 此可以实现优化风力机叶片的变距调节，也就是可以减少风力机叶片桨距的调节次 数，这对桨距调节机构是有利的。
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总体方案和原理概述
• 风机PLC控制其中采用优化的控制算法，能 实现：
– 在不同风轮速度下，实现最佳的cp跟踪。 – 防止功率下降。 – 变桨角度/发电机转矩互动控制。 – 在高温或微小故障时通过减少输出功率来提高
可利用率。 – 改善功率曲线性能。 – 智能的自动复位功能。
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总体方案和原理概述
2. 避免了齿轮箱部件的维修及更换，不需要齿轮箱润滑油以及对油温的监控，因而 提高了投资的有效性。
3. 由于发电机具有大的表面，散热条件更有利，可以使发电机运行时的温升降低， 减小发电机温升的起伏。
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并网运行
变速风力机经滑差连接器驱动同步发电机与电网并联
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并网运行
变速风力机经滑差连接器驱动同步发电机与电网并联
风力发电机组系统学习 之
电气系统概述
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电气概述
• 风力发电系统的构成及运行分析 • 整机控制系统总体方案和原理概述
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风力发电系统
之前，我们复习以下法拉第电磁感应定律
• 感应电动势的概念与决定因素----
t
• 法拉第电磁感应定律------ E N
t
• 感应电动势的两个计算公式:
平均感应电动势: E N t
式变电站连接，将电能输出。电缆在塔接处通过热压连接。 • 位于机舱控制柜NCC310内的两台PLC用于实现整个电控系统的控制。 • 位于机舱及机舱外的温度、湿度、压力、振动、速度传感器用于实现
系统保护。 • 位于叶片与变桨轴承、轮毂与齿轮箱、机舱与塔筒衔接处的防雷电爪
用于减弱及传导雷击电流。
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– 风力机直接驱动低速交流发电机经变频器与电网连接运 行
– 变速风力机经滑差连接器驱动同步发电机与电网并联
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独立运行
• 离网型风电
• 除了应用比较广泛的并网发电之外，风电的离网 应用也有一定的市场，离网型风电的主要用户是 电网未覆盖地区的牧民、渔民和农民，以户用风 电机组解决家庭照明和收看电视的用电问题。随 着生活水平的提高和更多家用电器的应用，对单 机容量的要求增大，50W机组已停止生产， 100W和150W机组的产量下降，200W、300W、 500W和1000W机组的产量逐年增加，200W以上 的机型占离网型风机年产量的80%。
2. 可以降低风力发电机组运转时的噪声水平。 3. 可以降低机组剧烈的转矩起伏，从而能够减少所有部件的机械应力，这为减轻部件
质量或研制大型风力发电机组提供了有力的保证。 4. 由于风力机是变速运行，其运行速度能够在一个较宽的范围内被调节到风力机的最
优化效率数值，使风力机的Cp值得到优化，从而获得高的系统效率。 5. 可以实现发电机低起伏的平滑的电功率输出，达到优化系统内的电网质量，同时减
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直流系统
独立运行
• 图中L代表电阻性负载（如照明等），J为逆流继电器控制的动断触点
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交流系统
独立运行
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独立运行
无刷励磁硅整流自励交流发电机的工作原理
• 无刷励磁硅整流自励交流发电机在结构上由主发电机及励磁机两部分组成， 励磁机为转枢式，即励磁机的三相绕组与主发电机的励磁绕组皆在主发电机 的同一转轴上，并经联轴器及齿轮箱与风力机转轴连接，主发电机内除定子 三相绕组及转子励磁绕组外，尚有附加绕组；励磁机的励磁绕组则为静止的。
• 由位于机舱内的三台控制柜及双馈发电机来实现变速恒频技术，四台 偏航电机提供偏航动力。
• 位于机舱外的超声波风速风向仪来测定风速计风向，并传回至机舱内 的控制柜中。
• 位于塔筒底部的控制柜来实现系统监控显示及远程通信。 • 位于塔筒外的箱式变电站将电能升压送至电网并为控制系统、偏航系
统、变桨系统提供动力。 • 从机舱控制柜至塔同底部的16根1*150mm的电缆通过风机基础与箱
• 系统个工作原理如下： 当风力机的转速由于风速
变化而改变时，电磁滑差在接 起的主动轴转速n1将随之变化， 但与同步发电机连接的电磁滑 差连接的从动轴转速m2，则通 过速度负反馈，自动调节电磁 滑差连接器的励磁电流而维持 不变，也就是通过电磁滑差连 接器的主动轴与从动轴之间的 转速差（即滑差）做响应的变 化来保证，这一点从具有不同 励磁电流时电磁滑差连接器的 机械特性上就可以看出，励磁 电流分别为Ie1、Ie2、Ie3时的 曲线
瞬时感应电动势: E=BLv
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风力发电系统
独立运行的风力发电系统
– 离网型风电 – 直流系统 – 交流系统
知识回顾
并网运行的风力发电系统
– 风力机驱动双速异步发电机与电网并联运行
– 风力机驱动滑差可调的绕线式异步发电机与电网并联运 行
– 变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行 – 变速风力机驱动交流发电机经变频器与电网并联运行
• 其特点如下：
– 采用双馈发电机。定子输出经接触器直接并入电网，转子侧经 IGBT变频器及断路器与电网连接。
– 电动偏航系统。一台偏航变频器同步拖动4台偏航电机，提供偏航 动力。位于大齿圈处的检测开关用于计算偏航角度及电缆解缆。 偏航给定由PLC输入至偏航变频器。
– 采用电动变桨系统。由三台变频器分别拖动3台变桨伺服电机构成 高动态闭环控制系统，调节3片叶片的桨距角度，达到不同风速下 的最佳桨距。
– 3、当机柜内、齿轮油等部件温度过高时，风力发电机组会限功率发电，如温度 过高，会报故障，停机。
• 双馈异步发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都 可以按照要求进行调节的变频器相连。变频器通过逆变器、直流环节和整流 器与电网连接，控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态并随着风 速的变化调节发电机的转速，进行能量交换。转差能量可以被馈入电网或者 从电网吸收，而不是被消耗。这一点正是提高风力发电机效率的关键。在超 同步发电时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量，这时脉冲整流器相 当于逆变器将直流侧能量馈送回电网。在亚同步发电时，通过定子向电网馈 送能量、转子吸收能量产生制动力矩使电机工作在发电状态。这时脉冲整流 器相当于整流器从电网吸收能量。
总体方案和原理概述
• 工作状态的描述
– 1、当风速大于启动风速，小于目标风速时，发电机处于发电状态，但是转速不 会到达1800rpm，功率小于1.5MW。在发电机正常运转的情况下，发电机的转速 瞬时风速的大小有直接关系，变桨角度基本不会变化，处于最大限度吸收风能。
– 2、当风速超过目标风速，小于切出风速时，变桨系统根据风速、风向的不同进 行调节，发电机转速维持在1800rpm左右，满负荷发电。
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并网运行
变速风力机驱动交流发电机经变频器与电网并联运行
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并网运行
风力机直接驱动低速交流发电机经变频器与电网连接运行
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并网运行
风力机直接驱动低速交流发电机经变频器与电网连接运行
无齿轮箱直接驱动型风力发电系统的优点主要有以下几点：
1. 由于不采用齿轮箱，机组水平轴向的长度大大减小，电能生产的机械传动路径被 缩短了，避免了因齿轮箱旋转而产生的损耗、噪声以及材料的磨损甚至漏油等问 题，使机组的工作寿命更加有保障，也更适合于环境保护的要求。
小发电机温度的变化。 6. 与电网连接简单，并可实现功率因数的调节。 7. 可实现独立（不与电网连接）运行，几个相同的独立运行机组也可实现并联运行。 8. 这种变速恒频系统内的变频器容量取决于发电机变速运行时最大滑差功率，一般电
机的最大滑差为±（25～35）％，因此变频器的最大容量仅为发电机额定容量的 1/4～1/3。
– 采用IGBT变频器。采用高开关频率的IGBT模块以及优化的触发命的薄片式电容。
– 转子侧主熔断器和定子侧并网接触器均位于机舱控制柜内。
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总体方案和原理概述
• 整个电控系统构成如下：
– 位于轮毂内的三台变桨控制柜及三台变桨电机来实现变桨动作。 – 位于机舱内的电池柜，在电网掉电时为变桨系统提供变桨动力。
– 每个绕组、轴承各用两个PT100温度传感器来检测和监 控温度，防止发电机过热。如果绕组、轴承温度过高， 监控系统就发出警报，并降低功率。此外发电机具有 电刷磨损、润滑系统监控等保护。
– 轴承等关键部件按安全运行20年设计，适合于高空、 野外恶劣环境。