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
2,3第二章风电场电气主系统课件
接线端子 灭弧室
支持瓷瓶 操作机构
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由气密绝缘外壳、 导电回路、灭弧装 置、屏蔽罩、波纹 管等组成。当断路 器分合闸时，动导 电杆经导向套上下 运动，波纹管被压 缩或拉伸，实现断 路器合闸或分闸 。
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交联聚乙烯绝缘三相电力电缆
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电流互感器
KI=I1/I2 ≈ N2/N1
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三相三柱式电压互感器的接线,可用来测量 线电压。不许用来测量相对地的电压，即不能 用来监视电网对地绝缘，因此它的原绕组没有 引出的中性点。
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三相五柱式电压互感器,测量线电压和相 电压，可用于监视电网对地的绝缘状电压互感器的接线,测量线电压和相 电压，可用于监视电网对地的绝缘状况和实 现单相接地的继电保护 适用于110～500kV 的中性点直接接地电网中。
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电磁式电流互感器的接线
a、单相式接线 b、三相式接线 c、两相式接线
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电压互感器
电磁式电压互感器： KU=U1/U2 ≈ N1/N2
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1、油扩张器
2、瓷外壳 3、上柱绕组 4、铁芯 5、下柱绕组 6、支撑电木板 7、底座
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瓷外壳装在钢板 做成的圆形底座 上。原绕组的尾 端、基本付绕组 和辅助付绕组的 引线端从底座下 引出。原绕组的 首端从瓷外壳顶 部的油扩张器引 出。油扩张器上 装有吸潮器。
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电磁式电压互感器
电容式电压互感器
电子式电压互感器
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电磁式和电容式电压互感器的接 线
单相电压互感器：测量任意两相之间的线电压
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两只单相电压互感器接成不完全星形接线 (V—V形）测量线电压，不能测量相电压。这 种接线广泛用于小接地短路电流系统中。
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。
第二讲_风电场的电气系统PDF
概述2.1 集电系统2.2风电场的接地的系统2.3风电场的防雷保护2.4电气保护2.4.1 风电场和发电机保护2.4.2 异步发电机的孤立运行和自励磁2.4.3 分界面保护n中型或大型风力发电机几百千瓦到几兆瓦主要是采用并网运行方式好处与公共电网互补、充分发挥风电的效益、电能质量更好、n电气系统要求可靠、灵活、经济地把电能送入系统n风电场内的电气系统和常规电厂内的电气系统比较简单辅助设施少n风电场内的电气接线特殊点容量、设备、分布性、厂用负荷及地区负荷、n在风场内风机与变电所之间的连接有两种方式场地布置相对集中时用电缆直埋场地布置相对分散时用架空10kV线路。
考虑经济性、景观n架空线绝缘架空线n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n从发电机到塔基的主电路的电压等级一般低于1000 V国际上选的一种标准电压是线电压690 V。
——好处方便和有成本-效益发电机成本低 低电压的开关设备和下垂的柔软电缆可以广泛选择 ——低电压导致大的电流。
例如600 kW的风力机组工作在690 V需要超过500A的电流。
——联网送电需要升压变压器位于塔中或邻近塔n风电场集电系统的中压MV电平的选择通常由当地配电公司的经验确定。
这样电缆和开关设备都比较容易获得。
一般选择在10 kV至35 kV之间可以是10 kV 20 kV和35 kV等。
2.1 固定转速风力发电机电气系统简图主要电气设备n发电机定子输出经三条柔软下垂电缆到塔下断路器n铠装断路器moulded case circuit breaker-MCCBMCCB 装备有防备故障的瞬时过流保护有延滞热功能的过电流保护n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n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n辅助交流电源直流电源风轮机控制器、保护等用n保护保险丝额定电流较小。
《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。
风电场电气部分ppt课件
可维护性原则
简化系统结构，提高设 备可维护性，方便后期
运营和维护。
主要电气设备选型依据
风电机组特性
根据风电机组的功率、电压等级、控 制方式等特性，选择匹配的电气设备 。
电网接入要求
遵循电网公司的接入标准和要求，选 用符合规定的电气设备和材料。
环境条件
考虑风电场所在地的气候条件、海拔 高度、污秽等级等环境因素，选择适 应性强的电气设备。
方案二
分布式电气系统设计方案。采用分布式的变压器 、开关柜等设备，实现风电场的分布式供电和控 制。该方案具有运行灵活、可靠性高等优点，但 投资成本相对较高。
方案比较与选择
根据风电场的实际情况和需求，综合考虑技术、 经济、环境等多方面因素，对以上三种方案进行 比较和选择。最终确定符合风电场实际情况和需 求的最佳电气系统设计方案。
针对可能发生的火灾事故，制定相应 的应急预案，并定期进行演练，提高
员工的应急处置能力。
消防设施建设
按照规范要求配置消防设施，如灭火 器、消防栓、烟雾探测器等，确保火 灾发生时能够及时扑救。
消防安全培训与宣传
加强员工的消防安全培训和宣传，提 高员工的消防安全意识和自防自救能 力。
2023 WORK SUMMARY
接地系统建设
建立完善的接地系统，确保接地电阻符合规范要 求，提高设备的防雷接地能力。
定期检查与维护
定期对防雷接地设备进行检查和维护，确保其性 能良好，有效预防雷击事故。
消防安全管理规定执行
消防安全责任制
明确各级人员的消防安全职责，建立消 防安全责任制，确保各项消防安全措施
得到有效执行。
应急预案制定与演练
原因分析
故障原因可能涉及设备老化、设计缺 陷、运行环境恶劣、人为操作失误等 。
风电场电气系统(朱永强)第2章 电气系统2
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
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。
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.3.2.4 单母线分段 当配电装置中有多个电源（发电机或变压器）存在的时候， 可以将单母线根据电源的数目进行分段，这也就单母线分 段形式
S1 S2
两台主变作为电源分别给两段母 线供电，两段母线之间由分段断 路器联系，两段母线可以由分段 断路器的闭合而并列运行，也可 以由分段断路器断开而分列运行 分段的数目由电源数量和容量决 定
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.4设备工作状态 送电过程中的设备工作状态变化为：
检修 冷备用 热备用 运行
停电过程中的设备工作状态变化为：
运行
热备用
冷备用
检修
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.5倒闸操作 利用开关电器，遵照一定的顺序，对电气设备完成上述四 种状态的转换过程称为倒闸操作。 倒闸操作必须严格遵守基本操作原则
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.2 电气主接线 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；而根据这一要求由各种电气设备组成， 并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。 对于电气主接线的描述是 由电气主接线图来实现的。 主接线电路图用规定的电 气设备图形符号和文字符 号并按照工作顺序排列， 以单线图的方式详细地表 示电气设备或成套装置的 全部基本组成和连接关系 某些需要表示接线特征的 设备则要表示其三相特征
模块二 风电场电气部分
模块二
风电场电气部分构成
知识点与能力要求
理解风电场电气部分的构成 掌握风力发电机组的结构原理 理解风力发电机组的控制技术 了解风力发电机组安装的相关内容 识记风力发电机组的调试
本模块主要内容
项目1 风电场电气部分的构成 项目2 风力发电机组构成与控制
图 2-2 双馈式风力发电机组内部结构图
1-叶片 2-轮毂 3-变桨 电机 4-发电机转子 5-发电机定子6-偏航电机 7-风速仪、风向标 8-机舱底板 9-塔架
图2-3 直驱式风力发电机组
2. 风力发电机组构成系统简介
（1）风力机 风力机是将风的动能转变成另一种形式能的旋转机械，其主要部件 是风轮。风轮由叶片和轮毂组成，一般有2到3个叶片，是捕获风能的 关键设备。叶片也称为桨叶，是将风能转换为机械能并传递到轮毂上 的装置。 （2）变桨距系统 变桨距系统安装在风轮轮毂内，作为气动刹车系统或通过改变叶片桨 距角对风力发电机组运行功率进行控制。 变桨距功能：通过控制系统转动叶片，改变叶片的桨距角，以改变作 用在叶片上的扭矩和功率，调节输出功率，实现风力发电机组的功率 控制。 空气动力制动功能：转动叶片到顺桨位置，就可以实现气动刹车，使 风力发电机停机。 变桨距系统主要包括轮毂、变桨距轴承、变桨距驱动装置、变桨距控 制柜、变桨距电池柜等部件。变桨距系统大多采用独立同步的三套控 制系统，具有很高的可靠性。
二、电气设备及运行
风电场电气一次系统和电气二次系统是由具体的电气设备构成的。构
成电气一次系统的电气设备称为一次设备，构成电气二次系统的电气设 备称为电气二次设备。
风电场的主接线、并网和运行方式分析
风电场的主接线、并网和运行方式分析袁静蔚【摘要】“十一五”期间,上海南汇地区先后建造了35 kV南汇风电场、110 kV 东海大桥风电场和35 kV临港新城风电场.通过对南汇地区3个风电场的建设回顾,比较了风电场的主接线形式和运行方式,分析了风电场的并网操作和低电压穿越等问题,并提出了有待改进的技术措施和相关建议.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】4页(P65-67,71)【关键词】风电场;接线方式;运行方式【作者】袁静蔚【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM614南汇地区地处上海东郊沿海，年平均风速高，风能密度大，气候温和无严寒酷暑，湿度适中，滩涂资源十分丰富，为风力发电提供了廉价和广阔的用地。
该地区地势平坦，对外交通方便，便于建设和安装单机容量较大的风电机组，同时也降低了风电场的的运输和安装成本。
上海电网容量大而且技术先进，有利于风电的吸收和利用，非常适合建设大型风电场［1］。
1 风电场的主接线方式南汇风电场的电压等级为35kV，原方案的风电场主接线采用2个主变，在3个风电场中可靠性和灵活性最高，但是送电损失较大，为此对南汇风电场的接线方式进行了调整，改用“一用一备”方式运行。
改造后虽然降低了输电损失，但是牺牲了风电场运行的可靠性和灵活性。
临港新城风电场的电压等级为35kV，风电场的主接线只能通过一路出线与大电网相连，在3个风电场中最薄弱。
东海大桥风电场的电压等级为110kV，运行方式完全发挥主接线的优点，但是采用了线路变压器组接线，当风电场某一出线回路检修时，只能通过单主变、单出线与大电网相连，限制了风电场运行的灵活性。
1.1 南汇风电场南汇风电场于2005年1月投运，目前共有11台风电机组，单机额定功率为1.5MW，总容量为16.5MW，采用三相变速恒频双馈异步发电机（DFIG）。
送电线路参见图1。
第2章：风电场电气部分的构成和主接线方式讲解
G G
T
QF QS FU L
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TA
M
Q
K
M
F
E
L
C
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
1、有关电气主接线的相关概念 （3）设备工作状态及状态转换
运行状态、热备用状态、冷备用状态、检修状态
检修 冷备用 热备用 运行
运行 热备用 冷备用 检修 （4）倒闸操作原则
接线缺点： 可靠性较低
桥断路器
线路较短，故障率较低场合 适用范围： 变压器操作较多场合
进出线回路数较少场合
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
三、风电场常用电气主接线形式
4、单母线接线
S 接线优点： 接线简单、设备少、操作简单、便于扩建
母线 隔离开关
接线缺点： 可靠性低
• 任一断路器检修，所在回路停电 • 母线或母线侧隔离开关检修，全部停电 • 母线或母线侧隔离开关故障时，全部停电
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
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
风电场电气系统
三、风电场常用电气主接线形式
5、单母线分段接线
S1 分段
S2
断路器
接线优点： 重要用户双电源供电 一段母线故障，另一段正常
• 某段母线故障，其所带 接线缺点： 回路全停电
• 扩建需双向进行
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
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ppt.ppt
➢ 如今风力发电在世界范围内都获得了快速的发展，风力发 电规模及其在电力能源结构中的份额都增长很快。
电气主系统
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
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
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。
电气主系统
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
《风电场电气系统》课件
04
风电场电气系统维护与优化
风电场电气系统维护
维护原则
定期检查、预防性维护、及时响 应。
维护内容
对电气系统中的发电机、变压器、 断路器、隔离开关等设备进行常规 检查、清洁、紧固等维护工作。
维护周期
根据设备类型和运行状况，制定合 理的维护周期，确保设备正常运行 。
风电场电气系统优化建议
01
02
பைடு நூலகம்
03
风电场的组成
01
02
03
04
风力发电机组
包括风轮、机舱、塔筒等部分 ，是风电场的核心设备，用于
将风能转化为电能。
升压变电站
用于将风力发电机组发出的低 压电能升压后输送到电网。
输电线路
用于将风电场的电能输送到电 网。
风电场监控系统
用于监控风电场的运行状态和 设备状况，保障风电场的正常
运行。
风电场的运行原理
优化原则
提高效率、降低成本、减 少故障。
优化建议
改进设备布局、优化控制 逻辑、采用先进的电气设 备等。
优化实施
根据实际情况，逐步实施 优化方案，并持续监测优 化效果。
风电场电气系统发展趋势
发展趋势
智能化、自动化、高效化。
技术应用
人工智能、大数据、物联网等技术在风电场电气系统中的应用。
未来展望
随着技术的不断进步，风电场电气系统的运行效率和可靠性将得到 进一步提升，为可再生能源的发展做出更大的贡献。
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目录
• 风电场概述 • 风电场电气系统 • 风电场电气系统设计 • 风电场电气系统维护与优化
风电场电气部分
风电场电气部分1. 引言在现代能源体系中，风电作为一种相对成熟且环保的可再生能源，得到了广泛的应用和发展。
风电场的电气部分是风电场的核心组成部分，它负责将风能转化为电能，并将电能输送到电网中供用户使用。
本文将从风电场电气部分的设计原理、常用设备和技术等方面进行介绍。
2. 风电场电气部分的设计原理风电场电气部分的设计原理主要包括风机、变频器、变压器、电缆和开关设备等组成的电气系统。
风机是将风能转化为机械能的设备，变频器是将机械能转化为电能的设备，变压器用于将发电机的电能升压到输送到电网的电压等级，电缆用于传输电能，开关设备用于控制电流的流向和开关状态。
在风电场电气部分的设计过程中，需要考虑的主要因素包括发电机的额定功率、电网的电压等级、输电距离等。
通过合理选择和设计各个组成部分，确保风电场电气部分的可靠性、稳定性和安全性。
3. 常用设备和技术3.1 风机风机是风电场电气部分的核心设备，它将风能转化为机械能。
目前常用的风机有两种类型：水平轴风机和垂直轴风机。
水平轴风机是最常见的类型，它的转子通过叶片和主轴连接在一起，旋转产生机械能。
垂直轴风机的转子垂直于地面，其结构更加紧凑，适用于某些特殊场合。
3.2 变频器风机产生的机械能首先要经过变频器转换为电能才能输入电网。
变频器是一种将固定频率的交流电转换为可调频率的交流电的设备。
通过控制变频器的频率和电压，可以实现风机的平稳运行和输出电能的控制。
3.3 变压器发电机产生的电能是一种较低电压的交流电，需要通过变压器升压到输送到电网的电压等级。
变压器是一种静态电气设备，通过电磁感应原理将电能从一组线圈传输到另一组线圈。
在风电场电气部分中，常用的变压器包括发电机变压器和站内变压器。
3.4 电缆电缆是输送电能的重要组成部分，它承担着将发电机输出的电能输送到变频器和变压器的功能。
电缆应具有良好的绝缘性能、电导性能和耐腐蚀性能。
在设计电缆时，需要考虑输电距离、电压等级和额定电流等因素。
风电场电气部分
•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
•避雷线
•使导线与杆塔 之间保持绝缘
•二、风电场一次系统构成
•固定、悬挂、连接和保 护架空线路的元件 •金具
•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；
Ø 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。
风电场电气部分
二、风电场一次系统构成
风电场电气部分
•二、风电场一次系统构成
风电场电气部分
•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
风电场电气部分
风电机组
•二、风电场一次系统构成
•四、风电场主要一次电气设备
• 作用：限制过电压幅值。
风电场电气部分
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？
风电场电气部分
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2021/1/4
风电场电气部分
• 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：
Ø 恒速恒频笼式感应发电机
Ø 变速恒频双馈感应式发电机组
Ø 变速变频直驱式永磁同步发电机
风电场电气部分
•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。
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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
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§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。
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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。
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§ 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。
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§2.3.1 电气主接线的分类
有汇流母线的主接线 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。
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§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
二、灵活性 发电厂主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵活性： 调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路， 灵活调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行 方式下的系统调度要求； 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备， 进行安全检修不至影响电力系统的运行和对用户的供电； 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。
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五、 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： （1）6～10kV配电装置，当短路电流较大的时候，出线需要加 装电抗器时。 （2）35～63kV配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接电 源较多，负荷较大时。 （3）110～220kV配电装置出线回路数在5回及以上时；或在系 统中具有重要地位，出线回路数为4回及以上。 风电场电气系统
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2. 电气主接线 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；而根据这一要求由各种电气设备组成， 并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。 对于电气主接线的描述是 由电气主接线图来实现的。 主接线电路图用规定的电 气设备图形符号和文字符 号并按照工作顺序排列， 以单线图的方式详细地表 示电气设备或成套装置的 全部基本组成和连接关系 某些需要表示接线特征的 设备则要表示其三相特征
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3. 电源和负荷 通常认为相对于需要分析的具体电气设备，为其提供电能的 相关设备即是其电源。 在发电厂和变电站中，用于向用户供电的线路被称为是负荷。 配电装置用于具体实现电能的汇集和分配，它是根据电气主 接线的要求，由开关电气、母线、保护和测量设备以及必要 的辅助设备和建筑物组成的整体。
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二、 桥型接线
内桥接线 内桥接线的桥断路器靠近 变压器，对于变压器的投 切需要操作两台断路器， 而对于线路的操作只需要 一台断路器 适用于变压器不经常切换， 而线路较长，故障概率较 高，所造成的线路需要经 常操作的场合
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风电场电气部分的构成和主接线方式
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§2.1.2风电场电气部分的构成
总体而言，风电场的电气部分也是由一次部分和二次部分 共同组成，这一点和常规发电厂站是一样的。 根据在电能生产过程中的整体功能，风电场电气一次系统 可以分为四个主要部分：风电机组、集电系统、升压站及 厂用电系统。 目前，风电场的主流风力发电机本身输出电压为690V，经 过机组升压变压器将电压升高到10kV或35kV。
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§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小
风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多
风电机组输出的电压等级低
风力发电机组的类型多样化 风电场的功率输出特性复杂 风电机组并网需要电力电子换流设备
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四、 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，常使架空线交叉跨越； 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
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§2.1.2风电场电气部分的构成
风电场电气一次系统示意图如下图所示： 其中各部分为 1风机叶轮 2传动装置 3发电机 4变流器 5机组升压变压器 2 6升压站中的配电装置 3 4 5 7升压站中的升压变压器 8升压站中的高压配电装置 9架空线路
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8
7 6 1
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2 电气主接线及设计要求
§2.2.1 电气主接线的基本概念
1. 地理接线图 地理接线图就是用来描述 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，以及他们相互的联结
火电厂
风电场
变电站
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
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§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
三、经济性 在满足可靠性、灵活性要求的前提下，还应尽量做到经济合 理： 投资省：主接线力求简单，继电保护和二次回路不过于复杂， 采取限制短路电流的措施； 占地面积小：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量 使占地面积小； 电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量， 并尽量避免因两次变压而增加的电能损失。
风电场电气系统
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4. 设备工作状态
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。 运行状态是指电气设备的断路器、隔离开关都在合闸位置； 热备用状态是指设备只断开了断路器而隔离开关仍在合闸 位置； 冷备用状态是指设备的断路器、隔离开关都在分闸位置； 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、设置临时遮栏等安全技术措施。
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
风电场电气部分的构成和主接线方式
第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式
关注的问题 风电场与常规电厂的区别是什么？其电气部分的构成有哪些？ 电气主接线的概念和相关术语有哪些？其设计原则又是什么？ 常见的电气主接线形式有哪些？ 风电场电气主接线应如何进行设计？ 教学目标 掌握风电场电气部分的特点和基本构成， 了解电气主接线的基本概念和设计原则， 理解各种电气主接线形式的特点并掌握分析方法， 理解和掌握风电场电气主接线设计的基本思想和依据。
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.3.2电气主接线的常见形式
一、 单元接线
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单元接线是最简单的接线形式，即 发电机和主变压器组成一个单元， 发电机生产的电能直接输送给变压 器，经过变压器升压后送给系统。
风电场电气系统
风电场电气部分的有两条线路连接站内两台主变时，常采用 桥形接线，此时这两回进线分别和两条线路连接，形成了两 个线路－变压器的供电路径，在这两个供电路径由桥断路器 联络。 根据桥断路器相对于变压器和线路的安装位置，又分为内桥 接线和外桥接线
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
五、 双母线 双母线接线方式通过设置两条独立的母线，每条母线都可 以和配电装置中的任意回路相连接，从而使得当一条母线故 障或检修时，所有的回路可以运行于另一条母线
S1 S2
每个回路通过一个断路器和 两个隔离开关和两条母线相 连，母线之间通过母线联络 断路器（母联）连接