第4章 风电场一次设备的选择
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风电场中的电气设备选择探析
风电场中的电气设备选择探析一、风电场电气设备的概述风电场的电气系统由一次系统和二次系统组成。
电气一次系统用于电能的生产、变换、分配、传输和消耗，对一次系统进行测量、监视、控制和保护的系统称为电气二次系统。
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。
一次设备是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括风力发电机组、变压器、开关设备、母线、电抗、电容、互感器、电力电缆和输电线路等。
二次设备通过CT、PT同一次设备取得电的联系，是对一次设备的工作进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制及信号器具、继电保护和自动装置等。
二.风电场的电气设备选择电气设备是在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称，各种不同型号的电气设备组合起来，推动了电力系统运行效率的提升。
选择电气设备时，必须根据选定的接入电力系统方式和电气主接线方案，计算短路电流并根据短路电流选择，主要电力设备包括：箱式变压器、无功补偿装置、35kV配电装置、主变压器、110/220kV高压配电装置等设备。
箱式变有欧式变与美式变之分。
欧式变占地面积大，造价略高，但维护检修方便，美式变占地面积小，造价低，维护检修较复杂，选用时可根据实际情况选择。
选择箱变容量时需考虑风机过负荷发电的情况，一般1500kW风力发电机选用1600kVA变压器即可满足要求。
目前风电场升压站无功补偿装置常见有SVC和SVG两种。
SVC占地面积较大，但目前技术已经十分成熟，价格也较低。
从原理上来说，SVG性能更好，且占地面积小，但目前国内技术尚不成熟，只有几家企业可以生产，关键部件需要进口，生产周期较长，价格远超同等容量SVC（以10Mvar无功补偿装置为例，SVG报价280万，MCR-SVC报价160万，TCR-SVC报价180万）。
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。
_风电场一次设备的选择65页PPT
_风电场一次设备的选择
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不ห้องสมุดไป่ตู้容忽视 的。— —爱献 生
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
风电场变电站一次设备课件
水平轴为叶轮旋转中心线与地面水平，还有一种垂直轴叶轮旋转中心 线与地面垂直； 三叶片叶片为三个叶片，历史上出现过单叶片、双叶片、多叶片等。 根据历史经验，三叶片风机在动稳定性、经济性符合最佳条件，故目 前风机大部分采用三叶片形式； 上风向表示机头正对风向，绝大部分风机均采用上风向。明阳3.0MW 陆上风机采用了下风向，最大的优点在于允许大直径叶片拥有更大的 受力形变。 变速变桨调节金风1500型风机在额定风速以下采用变速调节（叶片迎 风角度最大，风速越大转的越快），额定风速以上变桨调节（通过变 桨系统改变叶片角度，从而控制转速在额定17.3转以内）。 直驱发电叶轮直接驱动发电机发电。双馈异步发电叶轮带动变速齿轮 箱，再带动双馈发电机发电。目前双馈异步风机是主流，国内只有金 风和湘电在做直驱。
四、351开关柜
基本参数： 额定电压：40.5kV；额定电流：1250A； 额定短时耐受电流：31.5kA；额定短时持续时间：4S； 额定雷电冲击耐受电压：192kV;额定短时工频耐受电压：99kV； 额定频率：50Hz；防护等级：IP4X（对液体无防护）。 关于IP防护等级： IP防护等级系统是由IEC所起草，将电器依其防尘 防湿气之特性加以分级。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数 字表示电器防尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示电器防湿气 、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。
当变压器的初级绕组通电后，线圈所产生的磁通在铁芯流动，因为铁 芯本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会感应电势，这个电势 在铁芯的断面上形成闭合回路并产生电流，好像一个旋涡所以称为“ 涡流”。这个“涡流”使变压器的损耗增加，并且使变压器的铁芯发 热变压器的温升增加。由“涡流”所产生的损耗我们称为“铁损”。 另外要绕制变压器需要用大量的铜线，这些铜导线存在着电阻，电流 流过时这电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗， 我们称这种损耗为“铜损”。所以变压器的温升主要由铁损和铜损产 生的。
风电场电气一次设备培训概论
电部分隔离，构成明显可见的空气绝缘间隙，保证人身、设备安全。 2 切合小电流
靠断口分开时将电弧拉长以及电弧在空气中的自然去游离作用，隔离开关具 有一定的切合小电流的能力。隔离开关一般可用来进行以下操作：
A、在无接地示警指示时，拉开或合上电压互感器； B、在无雷击时，拉开或合上避雷器； C、接通或切断空载母线和空载状态的低压电抗器等； D、接通或切断励磁电流不超过2A的空载变压器； E、接通或切断电容电流不超过5A的空载线路； F、接通或切断变压器中性点的接地线，当中性点有消弧线圈时，只有在系 统无故障时才可进行； G、接通或切断不大的环流。 3 切换电路 改变一次系统的运行方式。常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成，如 旁母代路操作
(3)接地开关：用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件下（如短 路）可在规定时间内承载规定范围内的异常电流；但在正常回路条件下，不要求 承载电流。某些接地开关可有关合短路电流的能力。接地开关可与隔离开关组装 在一起。
二、隔离开关
作用
1 隔离电压 在无电流的电路上用隔离开关分断电路，形成明显的断口，将停电设备与带
2.4隔离开关编号 ：2.4.1母线隔离开关由所属断路器+母 线号四位数组成。如3121表示35kV母联断路器至1号母线 侧隔离开关。其中312为35kV母联断路器编号，1代表 35kVⅠ段母线。同理2511表示220kV母线断路器至1号母 线侧隔离开关。2.4.2线路出线隔离开关、主变压器的主变 隔离开关。 用“断路器号+6”组成。 如出线断路器251
2.2出线断路器 ：出线断路器从51起，按出线间隔顺序编 号。如220kV出线从固定端第一个间隔开关为251，依次 为252、253……（当出线数超过9时，改为60，61继续编 号。）例：川国线出线断路器编号为251，川德线为252 。
靠断口分开时将电弧拉长以及电弧在空气中的自然去游离作用，隔离开关具 有一定的切合小电流的能力。隔离开关一般可用来进行以下操作：
A、在无接地示警指示时，拉开或合上电压互感器； B、在无雷击时，拉开或合上避雷器； C、接通或切断空载母线和空载状态的低压电抗器等； D、接通或切断励磁电流不超过2A的空载变压器； E、接通或切断电容电流不超过5A的空载线路； F、接通或切断变压器中性点的接地线，当中性点有消弧线圈时，只有在系 统无故障时才可进行； G、接通或切断不大的环流。 3 切换电路 改变一次系统的运行方式。常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成，如 旁母代路操作
(3)接地开关：用于将回路接地的一种机械式开关装置。在异常条件下（如短 路）可在规定时间内承载规定范围内的异常电流；但在正常回路条件下，不要求 承载电流。某些接地开关可有关合短路电流的能力。接地开关可与隔离开关组装 在一起。
二、隔离开关
作用
1 隔离电压 在无电流的电路上用隔离开关分断电路，形成明显的断口，将停电设备与带
2.4隔离开关编号 ：2.4.1母线隔离开关由所属断路器+母 线号四位数组成。如3121表示35kV母联断路器至1号母线 侧隔离开关。其中312为35kV母联断路器编号，1代表 35kVⅠ段母线。同理2511表示220kV母线断路器至1号母 线侧隔离开关。2.4.2线路出线隔离开关、主变压器的主变 隔离开关。 用“断路器号+6”组成。 如出线断路器251
2.2出线断路器 ：出线断路器从51起，按出线间隔顺序编 号。如220kV出线从固定端第一个间隔开关为251，依次 为252、253……（当出线数超过9时，改为60，61继续编 号。）例：川国线出线断路器编号为251，川德线为252 。
风电场变电站一次设备(二)讲诉课件
02
风电场变电站一次设备介 绍
风电场变电站一次设备介绍
请输入您的内容
01
变压器常见故障及处理- 总结 词
02
变压器故障处理要点- 总结词
03
GIS设备常见故障及处理- 总结 词
04
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
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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。
风电场变电站一次设备(二)讲诉 课件
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
contents
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。
风电场电气系统(朱永强)第1章 电气系统1
风电场电气系统
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
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。
供配电技术基础 第4章 一次系统
同特点的具体选择后述。 4.2 高压一次设备
高压电器产品名称及类组安装场所见表4-1，其他标志代 号见表4-2，特殊环境条件派生代号见表4-3。
表4-3 特殊使用环境派生代号
4.2.2 主要类型
高压电器除了高压电流互感器、高压电压互感器外，主
要是高压开关设备。高压开关设备主要包括：
1）隔离开关 文字符号为QS；图形符号为：
结合为中性质点的去电离程度将不同。 2）扩散 正负带电质点的“扩散”，由于电弧与周围
介质的温度、离子浓度差，形成带电质点向周围扩散，减少
带电质点浓度的过程。 3）过零 交流电弧反复过零、暂熄，这将加速电弧的
熄灭。
3.工程措施 （1）灭弧方法
1）速拉法：迅速拉长电弧，使弧隙场强骤降，开关电 器中的分断弹簧即产生此速拉作用。
电网电压的变压器称为终端变压器。
3)隔离变压器: 仅通过彼此的电磁耦合传输能量，将一次
侧与二次侧电气隔离的变压器。
(2) 按容量系列分 1) R8容量系列: 容量等级按 R8 8 10即1.33 倍数递增。我
国老变压器容量等级用此系列，现已淘汰。 2) R10容量系列: 容量等级按 R10 1010即1.26倍数递增。我
2)高压设备 工作电压高于1.0kV者。电力部门又多 将高于1.0kV至35kV（含35kV）部分称为中压，35kV以上 至110kV为高压，220kV～500kV为超高压，500kV以上为特 高压。
2. 按功能 1)控制设备 控制一次电路通断的开关设备，包括隔离
开关、切换开关、负荷开关及断路器。 2)保护设备 对系统和设备可能受到的过电压、过电
2）冷却法：降低弧温而熄弧。 3）吹弧法：采用气流、油流及电磁力等外力吹动电弧、 使电弧降温、拉长，而降低场强以灭弧。 4）长弧切短法：电弧压降主要降落在阴、阳极上，中 间弧柱部分压降小。用金属栅片将长弧分割成若干短弧，中 间弧柱的较短弧段不足以维持电弧压降，将迅速熄灭。钢灭 弧栅伴有钢栅冷却作用，即基于此原理。还有配以电动力吹 弧及铁磁吹弧，以增加弧长，进一步降低电弧压降。 5）粗弧分细：将粗大电弧分割成平行的若干细小电弧， 使弧与周围介质接触面增大，散热增快，而降温灭弧。
高压电器产品名称及类组安装场所见表4-1，其他标志代 号见表4-2，特殊环境条件派生代号见表4-3。
表4-3 特殊使用环境派生代号
4.2.2 主要类型
高压电器除了高压电流互感器、高压电压互感器外，主
要是高压开关设备。高压开关设备主要包括：
1）隔离开关 文字符号为QS；图形符号为：
结合为中性质点的去电离程度将不同。 2）扩散 正负带电质点的“扩散”，由于电弧与周围
介质的温度、离子浓度差，形成带电质点向周围扩散，减少
带电质点浓度的过程。 3）过零 交流电弧反复过零、暂熄，这将加速电弧的
熄灭。
3.工程措施 （1）灭弧方法
1）速拉法：迅速拉长电弧，使弧隙场强骤降，开关电 器中的分断弹簧即产生此速拉作用。
电网电压的变压器称为终端变压器。
3)隔离变压器: 仅通过彼此的电磁耦合传输能量，将一次
侧与二次侧电气隔离的变压器。
(2) 按容量系列分 1) R8容量系列: 容量等级按 R8 8 10即1.33 倍数递增。我
国老变压器容量等级用此系列，现已淘汰。 2) R10容量系列: 容量等级按 R10 1010即1.26倍数递增。我
2)高压设备 工作电压高于1.0kV者。电力部门又多 将高于1.0kV至35kV（含35kV）部分称为中压，35kV以上 至110kV为高压，220kV～500kV为超高压，500kV以上为特 高压。
2. 按功能 1)控制设备 控制一次电路通断的开关设备，包括隔离
开关、切换开关、负荷开关及断路器。 2)保护设备 对系统和设备可能受到的过电压、过电
2）冷却法：降低弧温而熄弧。 3）吹弧法：采用气流、油流及电磁力等外力吹动电弧、 使电弧降温、拉长，而降低场强以灭弧。 4）长弧切短法：电弧压降主要降落在阴、阳极上，中 间弧柱部分压降小。用金属栅片将长弧分割成若干短弧，中 间弧柱的较短弧段不足以维持电弧压降，将迅速熄灭。钢灭 弧栅伴有钢栅冷却作用，即基于此原理。还有配以电动力吹 弧及铁磁吹弧，以增加弧长，进一步降低电弧压降。 5）粗弧分细：将粗大电弧分割成平行的若干细小电弧， 使弧与周围介质接触面增大，散热增快，而降温灭弧。
浅谈电力一次设备的选择方法
一
＿
一
２ ５—
等。
１ 按短路情况进行校验 ２ １ 短路热稳定校验 ： ２１ 当系统发生短路， 有短 路电流通过 电 气设备时，导体和电器各部件温度 （ 或热量） 不应超过 允｛值， 午 即满足热稳定条件。 １２ ． 短路动稳定校验：当短路电流通过电气 ２ 设备时 ， 短路电流产生的电动力应不超过设备的 允许应力， 即满足动稳定的条件。 １－ 开关设备断流能力校验 ： ２ ３ 对要求能开断 短路电流 的开关设备 ， 如断路器 、 熔断器 ， 其断流 容量不小于安装处的最大三相短路容量。 ２高压开关设备的选择 高压断路器、 负荷开关、 隔离开关和熔断器 的 选择条件基本相 同， 除了按 电压 、 电流、 装置类型 选择 ， 校验热、 动稳定性外， 对高压断路器 、 负荷开
（） ３对于 ６ １ｋ － ０ Ｖ变压器 ， 凡容量在 １０ ｋ Ａ ００Ｖ 别 涠 线跨距尺寸 ， 但需增加绝缘子 ；将立放的 ｅ 及以下者 ， 可采用熔断器作为变压器的短路及过 母线改为平放 ， 但散热效果变差。 载保护， 其熔体额定 电流可取为变压器—次侧额 ２ ．支柱绝缘子与穿墙套管的选择。 ． ４ ２ 定电流 的 １ 倍 。 － ４ 支柱绝缘子与穿墙套管的选择方法分别为： （） ４低压网络中用熔断器作为保护时， 为了保 （） １对支柱绝缘子 ， 按额定 电压条件选择 ， 校 动作的选择性 ， —般要求上级熔断 验短路时动稳定性。 器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流 （） ２ 穿墙套管按额定电压和额定电流条件选 大两级以上。 择， 校验短路时热稳定性和动稳定性。 （） ５应保证线路在过载或短路时， 熔断器熔体 （） ３ 母线 型穿墙套管不需按额定电流条僻： 选 未熔断前， 导线或电缆不至于过热而损坏。 择， 只需保汪套管与母 线的尺寸相配合。 ２ 低压开关电器连怿 － ３ ２ 互感器的选择 ５ ２ ．低压断路器 的选择。 ３１ ２ ． 电流互感器的选择电流互感器按以下条 ５１ （） １ 低压断路器的种类和类型按用途常分为： 件选择： ＆ 配电用断路器 ； 电动机保护用断路器 明用 ｈ 照 （） １ 选择额定电压和额定 电流。（） ２确定装置 断路器－ ｄ 漏电保护用断路器。按结构型式分有塑 类别和结构。 ３确定准确度级。４校验二次负荷 （） （） 壳式和框架式两大类。 或容量电流互感器二次侧所接实际负荷 ｚ 或容 ２ （） ２低压断路器脱扣电流的整定 。 路 量 ｓ 不超过该准确度级下 的最大允许负荷 Ｚ ２ ２ Ｎ 器过流脱扣器额定电流 的选择 ： 过流脱扣器额定 或容量 Ｓ ２ ５电流互感器动稳定校验。电流互 Ｎ 。（） 电流应大于或等于线路的计算电流。 瞬时和短延 感器的动稳定性倍数 Ｋ ｓ ｈ ｅ 是指电流互感器允许短 时脱扣器的动作 电流的整定：瞬时和短延时脱扣 时极限通过电流峰值与电流互感器一次侧额定电 ６ 电流互感器热稳定性校验。电流 器的动作电流应躲过线路的尖峰电流—瞬时和短 流峰值之比。（） 延时脱扣器的动作电流整定值。 长延时脱扣器的 互感器的热稳定倍数 Ｋ 是指在规定时间（ ａ ｔ 通常取 动作电流的整定 ： 长延时脱扣器的动作电流应大 １）内所允许通过电流互感器的热稳定电流与其 ８ 于或等于线路的计算电流。 次侧额定电流之比。 （）低压断路器保护灵敏度和断流能力的校 ３ ５２ ２ ．电压互感器的选择 ： 验。低压断路器断流能力的校验对于动作时间在 （） １选择额定电压。（） ２确定电压互感器类型 ０ ２ 以上的框架断路器， ．Ｓ ０ 其极限分断电流应不小 及结构。 ３ｊ 准确度级。 ４二次容量的校验要 （）罅 ５ （） 于通过它 的最 大三 相短路 电流的周期分量有效 求所接测量仪表和继电器 电压线圈的总 负荷 Ｓ ２ 值。对于动作时间在 ０ ２ 以下的塑壳断路器 ， ．Ｓ ０ 其 不应 超过 所要 求准 确度 级下 的允许 负荷 容量 Ｎ２ 极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路电 Ｓ 。 ５ 互感器在主接线 中的配置原则： ２３ 流冲击值。 ２ ．低压刀开关的选择 。 ． ３ ２ （） １ 电流互感器 的配置原则 ：凡装有断路器 ａ 低压刀 的回路均装设电流互感器 ， 其数量应满足仪表、 保 到以下几点 ： ） （ 极数和类型（） １ ２开断自 力。 甚 护和自 动装置的要求 。 侧、发电机和变压器的出口 端和桥式接线的跨接 ２ － ￣、 ．ｔ 支柱绝 ４Ｊ ： ２ ．母线的选择。 ．１ ４ 桥上等均应装设电流互感器。 （ 接地电流系统 （） １ 母线材料和类型选择母线的材料有铜和 线路 ， 一般按三相配置 ； 对小接地电流系统线路 ， 铝。母线的截面形状有矩形、 槽形和管形。三相母 依具体要求按两相或三相配置。 线有水平布置和垂直布置两种布置方式，有立放 （） ２ 电压互感器 的配置原则。ａ 电压互ｊ 器的 蓥 和平放放置方式。 数量和配置与主接线方式有关 ， 并应能满足测量 、 （坶 线截面的选择。ａ ２ 一般汇流母线按长期 保护 、 同期和自动装置的要求。 ． ２ ０ Ｖ电压等 ｂ ＂２ｋ ６ 允许发热条件选择截面。． ｂ 当母线较长或传输容量 级的每组主母线的三相均应装设 电 压互感器。 当 ＆ 需要监视和检测线路侧有无电压时 ，出线侧 的一 较大时 ， 按经济电流密度选择母线截面。 （） ３母线热稳定性校验当系统发生短路时 ， 母 相 应装设电压互感器。 线上最高温度不应超过母线短时允｛ 最高温度。 午 参 考文 献 （） 动稳定校验。 ４－ １ ￣ 当短路冲击电流通过母 Ｉ 何国志， １ １ 邹光涛， 陈胜 军等． 水电站电气一次设备 线时 ， 母线将承受很大电动力。 要求每跨母线中产 检饲 ． 中国水 水电出版社 ， ０ ， 北京： 利 ２ ５９ ０ ． 生的最大应力计算值不大于母线材料允许的抗弯 ｆ ２ １变电站一 次设 备 系统设 计ｆＢＯ ］ｔ ： ｗ ． Ｅ ／ Ｌｈｔ／ ｗ ． ｐ／ ｗ ０ １ ｃ ｄａｔｃｅ２ ０ ｏ ２ ／ｒｉｌ ８ ６ ．ｔ ． 应力 。校验时 ， 如果不满足要求 ， 则必须采取措施 １ ０ｗ． ｒ ｒｉｌ／０ 啪 ６ ６ａｔｃｅ １ ３ ７ｈｍ１ 以 减小母线计算应力 ， 具体方法有 ：降低短路电 ｆ刘天琪． ａ ３ ］ 电力系统分析理论 北京： 科学出 版杜 流， 但需增加电抗器 Ｉ ｂ 增大母线相间距离， 但需增 加配 电装置尺寸 ； 大母线截面， ｃ 增 但需增加投资；
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一
２ ５—
等。
１ 按短路情况进行校验 ２ １ 短路热稳定校验 ： ２１ 当系统发生短路， 有短 路电流通过 电 气设备时，导体和电器各部件温度 （ 或热量） 不应超过 允｛值， 午 即满足热稳定条件。 １２ ． 短路动稳定校验：当短路电流通过电气 ２ 设备时 ， 短路电流产生的电动力应不超过设备的 允许应力， 即满足动稳定的条件。 １－ 开关设备断流能力校验 ： ２ ３ 对要求能开断 短路电流 的开关设备 ， 如断路器 、 熔断器 ， 其断流 容量不小于安装处的最大三相短路容量。 ２高压开关设备的选择 高压断路器、 负荷开关、 隔离开关和熔断器 的 选择条件基本相 同， 除了按 电压 、 电流、 装置类型 选择 ， 校验热、 动稳定性外， 对高压断路器 、 负荷开
（） ３对于 ６ １ｋ － ０ Ｖ变压器 ， 凡容量在 １０ ｋ Ａ ００Ｖ 别 涠 线跨距尺寸 ， 但需增加绝缘子 ；将立放的 ｅ 及以下者 ， 可采用熔断器作为变压器的短路及过 母线改为平放 ， 但散热效果变差。 载保护， 其熔体额定 电流可取为变压器—次侧额 ２ ．支柱绝缘子与穿墙套管的选择。 ． ４ ２ 定电流 的 １ 倍 。 － ４ 支柱绝缘子与穿墙套管的选择方法分别为： （） ４低压网络中用熔断器作为保护时， 为了保 （） １对支柱绝缘子 ， 按额定 电压条件选择 ， 校 动作的选择性 ， —般要求上级熔断 验短路时动稳定性。 器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流 （） ２ 穿墙套管按额定电压和额定电流条件选 大两级以上。 择， 校验短路时热稳定性和动稳定性。 （） ５应保证线路在过载或短路时， 熔断器熔体 （） ３ 母线 型穿墙套管不需按额定电流条僻： 选 未熔断前， 导线或电缆不至于过热而损坏。 择， 只需保汪套管与母 线的尺寸相配合。 ２ 低压开关电器连怿 － ３ ２ 互感器的选择 ５ ２ ．低压断路器 的选择。 ３１ ２ ． 电流互感器的选择电流互感器按以下条 ５１ （） １ 低压断路器的种类和类型按用途常分为： 件选择： ＆ 配电用断路器 ； 电动机保护用断路器 明用 ｈ 照 （） １ 选择额定电压和额定 电流。（） ２确定装置 断路器－ ｄ 漏电保护用断路器。按结构型式分有塑 类别和结构。 ３确定准确度级。４校验二次负荷 （） （） 壳式和框架式两大类。 或容量电流互感器二次侧所接实际负荷 ｚ 或容 ２ （） ２低压断路器脱扣电流的整定 。 路 量 ｓ 不超过该准确度级下 的最大允许负荷 Ｚ ２ ２ Ｎ 器过流脱扣器额定电流 的选择 ： 过流脱扣器额定 或容量 Ｓ ２ ５电流互感器动稳定校验。电流互 Ｎ 。（） 电流应大于或等于线路的计算电流。 瞬时和短延 感器的动稳定性倍数 Ｋ ｓ ｈ ｅ 是指电流互感器允许短 时脱扣器的动作 电流的整定：瞬时和短延时脱扣 时极限通过电流峰值与电流互感器一次侧额定电 ６ 电流互感器热稳定性校验。电流 器的动作电流应躲过线路的尖峰电流—瞬时和短 流峰值之比。（） 延时脱扣器的动作电流整定值。 长延时脱扣器的 互感器的热稳定倍数 Ｋ 是指在规定时间（ ａ ｔ 通常取 动作电流的整定 ： 长延时脱扣器的动作电流应大 １）内所允许通过电流互感器的热稳定电流与其 ８ 于或等于线路的计算电流。 次侧额定电流之比。 （）低压断路器保护灵敏度和断流能力的校 ３ ５２ ２ ．电压互感器的选择 ： 验。低压断路器断流能力的校验对于动作时间在 （） １选择额定电压。（） ２确定电压互感器类型 ０ ２ 以上的框架断路器， ．Ｓ ０ 其极限分断电流应不小 及结构。 ３ｊ 准确度级。 ４二次容量的校验要 （）罅 ５ （） 于通过它 的最 大三 相短路 电流的周期分量有效 求所接测量仪表和继电器 电压线圈的总 负荷 Ｓ ２ 值。对于动作时间在 ０ ２ 以下的塑壳断路器 ， ．Ｓ ０ 其 不应 超过 所要 求准 确度 级下 的允许 负荷 容量 Ｎ２ 极限分断电流应不小于通过它的最大三相短路电 Ｓ 。 ５ 互感器在主接线 中的配置原则： ２３ 流冲击值。 ２ ．低压刀开关的选择 。 ． ３ ２ （） １ 电流互感器 的配置原则 ：凡装有断路器 ａ 低压刀 的回路均装设电流互感器 ， 其数量应满足仪表、 保 到以下几点 ： ） （ 极数和类型（） １ ２开断自 力。 甚 护和自 动装置的要求 。 侧、发电机和变压器的出口 端和桥式接线的跨接 ２ － ￣、 ．ｔ 支柱绝 ４Ｊ ： ２ ．母线的选择。 ．１ ４ 桥上等均应装设电流互感器。 （ 接地电流系统 （） １ 母线材料和类型选择母线的材料有铜和 线路 ， 一般按三相配置 ； 对小接地电流系统线路 ， 铝。母线的截面形状有矩形、 槽形和管形。三相母 依具体要求按两相或三相配置。 线有水平布置和垂直布置两种布置方式，有立放 （） ２ 电压互感器 的配置原则。ａ 电压互ｊ 器的 蓥 和平放放置方式。 数量和配置与主接线方式有关 ， 并应能满足测量 、 （坶 线截面的选择。ａ ２ 一般汇流母线按长期 保护 、 同期和自动装置的要求。 ． ２ ０ Ｖ电压等 ｂ ＂２ｋ ６ 允许发热条件选择截面。． ｂ 当母线较长或传输容量 级的每组主母线的三相均应装设 电 压互感器。 当 ＆ 需要监视和检测线路侧有无电压时 ，出线侧 的一 较大时 ， 按经济电流密度选择母线截面。 （） ３母线热稳定性校验当系统发生短路时 ， 母 相 应装设电压互感器。 线上最高温度不应超过母线短时允｛ 最高温度。 午 参 考文 献 （） 动稳定校验。 ４－ １ ￣ 当短路冲击电流通过母 Ｉ 何国志， １ １ 邹光涛， 陈胜 军等． 水电站电气一次设备 线时 ， 母线将承受很大电动力。 要求每跨母线中产 检饲 ． 中国水 水电出版社 ， ０ ， 北京： 利 ２ ５９ ０ ． 生的最大应力计算值不大于母线材料允许的抗弯 ｆ ２ １变电站一 次设 备 系统设 计ｆＢＯ ］ｔ ： ｗ ． Ｅ ／ Ｌｈｔ／ ｗ ． ｐ／ ｗ ０ １ ｃ ｄａｔｃｅ２ ０ ｏ ２ ／ｒｉｌ ８ ６ ．ｔ ． 应力 。校验时 ， 如果不满足要求 ， 则必须采取措施 １ ０ｗ． ｒ ｒｉｌ／０ 啪 ６ ６ａｔｃｅ １ ３ ７ｈｍ１ 以 减小母线计算应力 ， 具体方法有 ：降低短路电 ｆ刘天琪． ａ ３ ］ 电力系统分析理论 北京： 科学出 版杜 流， 但需增加电抗器 Ｉ ｂ 增大母线相间距离， 但需增 加配 电装置尺寸 ； 大母线截面， ｃ 增 但需增加投资；
浅谈电力一次设备的选择方法
变 电站 的接地系统 是保 护 电力系 统正常运行 、 保障设 备及 人 身安全的措施之 一。在火 电厂 的电气选择 中， 一定要考 虑到
防 雷 接 地 的 问题 。 火 电 厂 的 防 雷 和 接 地 既 非 常 复 杂 又 至 关 重
它 气设备， 主要包括发 电机和变压器； 电力二次设备是 由电站计算 要 ， 的好 与坏直接关 系着 电气系统 的设备和人身 的安全 。特 别 是 随 着 电 力 系 统 的 日益 发 展 ， 网 规 模 的 逐 渐 扩 大 ， 接 地 电 对 机的监控系统 设备、 组保护及辅机控 制设备 、 机 机组励磁 系统、 各式各样 的微机监 控设备的不断 机组状态检测系统 、 高压系统保护及 自动装置所组成的设备 。公 电路电流的要求也越来越大 。 普及 和应用 ， 同样对 防雷接地 的要求逐 渐增高 。以前 由于接地 共 的 系 统 设备 就 是 变 电站 使用 的交 直 流 控 制 电源 系 统 。
２ 电 力 一 次 设 备 选 择 的原 则
装 置 的 一 些 问题 导 致 主 设 备 损 坏 ， 成 火 电厂 发 电一 度 停 止 运 造
行 ， 给 电 网 的 稳 定 运 行 造 成 了很 大 的麻 烦 ， 此 变 电站 的 防 这 因 （） １ 按照正常 的工作条件选择 电气 设备 。电气 设备 的预 设 雷 接 地 措 施 必 须 高 度 重 视 起 来 。 电压不 能低 于设备所接 电网的最高额定 电压 ； 电气设备 的预 设 ４． 变 压 器 的选 择 ２ 电流 要 大 于 设 备 回 路 的 最 大 工 作 电流 以及 计 算 机 电流 ； 选 择 在
备在选择 时所要注意的 问题 。
时 也 会 出现 很 多 的 问 题 ， 此 我 们 一 定 要 严 格 遵 照 设 备 的 要 求 ４ 电 力 一 次 设 备 的选 择 方 法 因
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风电场电气系统
风电场一次设备的选择
§4.2.4 环境保护
选择电气设备时，还应该考虑电气设备对周围环境的影响， 主要考虑电磁干扰和噪声。 1) 电磁干扰 电气设备及金具在最高工作相电压下，晴天的夜晚不应出现 可见电晕；110kV及以上的电气设备，户外晴天无线电干扰 电压不应大于2500µV 2) 噪声 在距电气设备2m处，连续性噪声不应大于85dB；非连续性 噪声，屋内设备不应大于90dB，屋外设备不应大于110dB
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风电场一次设备的选择
§4.3.2 变压器的型式
（3）接线组别 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致 电力系统采用的变压器三相绕组连接方式只有“Y”和“△”两种
在我国，110kV及以上电压等级中，变压器三相绕组都采用 “Yn”连接；35kV采用“Y”连接，而中性点多通过消弧线圈 接地。35kV以下，采用“△”连接。 在发电厂和变电站中，考虑系统或机组的同步并列要求以及 限制三次谐波等因素，主变压器一般都选用YnD11常规接线。
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§4.3.1 变压器的容量和台数
（2）升压站的主变压器 对于升压站中的主变压器，则参照常规发电厂有发电机电压 母线的主变压器进行选择： ① 主变容量的选择应满足风电场对于能量输送的要求，即主 变压器应能够将低压母线上的最大剩余功率全部输送入电力 系统。 ② 有两台或多台主变并列运行时，当其中容量最大的一台因 故退出运行时，其余主变在允许的正常过负荷范围内，应能 输送母线最大剩余功率。
§4.2.1 电气设备选择的一般条件 选择适用的电气设备，首先要确定其额定参数，同时，还要考 虑设备安装地点的环境因素，此外，必须考虑电力系统中短路 所造成的巨大短路电流对系统的损害 在选择电气设备时，必须考虑下列各项原则： 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑 远景发展。 应按当地环境条件校核。 应力求技术先进和经济合理。 与整个工程的建设标准谐调一致。 同类设备尽量减少品种。 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。
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§4.2.2.2 按照短路状态校验 Qk和ish需要由短路电流计算求得 在计算Qk时需要选取合适的短路时间，一般考虑短路时间tr为 保护动作时间tpr和断路器全开断时间tbr之和，即：
tk tpr tbr
tpr 一般采用后备保护动作时间 tbr为断路器的固有分闸时间和断路器触头开始拉开直至触头 间电弧完全熄灭的时间之和。
0
其中，Ikt 为短路电流； tk为短路时间
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§4.1.2 导体短时发热
由于短路电流的变化规律十分复杂，很难用简单的解析表达 式来计算，因此工程中常用一种简化的实用计算法来计算 ：
2 Qk I kt dt Qp Qnp 0 tk
其中Qp为短路电流周期分量所产生的热效应，Qnp为短路电 流非周期分量所产生的热效应。
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§4.3 变压器的选择
§4.3.1 变压器的容量和台数
风电场中的变压器包括主变压器、集电变压器和场用变压器
风电场各种变压器容量的确定方法如下： （1）集电变压器 集电变压器的选择，可以按照常规电厂中单元接线的机端变 压器的选择方法进行。即：按发电机额定容量扣除本机组的 自用负荷后，留10%的裕度确定
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§4.3.2 变压器的型式
（1）相数 用一台三相变压器还是用三台单相变压器组，就要根据具 体情况确定，一般要考虑以下原则： ① 当不受运输条件限制时，330kV及以下的电力系统，一 般都应选三相变压器。 ② 当风电场连接到500kV的电网时，宜经过技术经济的比 较后，确定选用三相变压器、两台半容量的三相变压器或 单相变压器。 ③ 对于与系统联系紧密的500kV变电站，除考虑运输条件 外，还应根据系统和负荷情况，分析变压器故障对系统的 影响，以确定选用单相或三相变压器。
2 t k Ta
) I "2 TI "2
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§4.1.3 导体短路时的电动力
短路的时候电流急剧增大，导体所受的电动力也急剧增大， 很可能造成导体的变形扭曲，导致电气设备的损坏 一般情况下，系统中发生三相故障时的短路电流最大，而且 短路电流的最大数值出现在短路后最初的半个周期（常按 t=0.01s分析），此时的短路电流的最大峰值被称为最大冲击 电流 ish 三相导体中B相（中间相）的电动力最大，大小为： 7 L 2 FB max 1.73 10 ish a
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§4.3.2 变压器的型式
（5）冷却方式： 自然风冷：7500kVA以下的小容量变压器靠自然的风吹进行 冷却 强迫空气冷却：容量大于10000kVA的变压器常采用人工风冷 强迫油循环水冷却：水源充足的地方采用此方式极为有利 强迫油循环导向冷却：近年来大型变压器都采用这种方式 水内冷变压器 充气式变压器
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§4.3.1 变压器的容量和台数
（3）场用变压器 风电场场用变压器的选择，容量按估算的风电场内部负荷并 留一定的裕度确定。 变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量、与系统的 联系紧密程度等因素有密切关系： ① 与系统有强联系的大型、特大型风电场，在一种电压等级 下，升压站中的主变应不少于2台。 ② 与系统联系较弱的中、小型风电场和低压侧电压为6-10kV 的变电所，可只装1台主变压器。
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§4.2.2.2 按照短路状态校验 对于以下几种情况，也可以不去校验动稳定和热稳定性： 1)用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故 可不验算热稳定。 2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备。其回路电流被电阻 限制。 3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备。
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§4.2.3 电气选择的环境因素
应根据具体工作场所的实际情况有针对性地选择电气设备的 结构和型式 1）温度 如果周围的环境温度不是40℃，则设备的允许电流须按一定 的规则进行修正 2）日照 当设备提供的额定载流量未考虑日照时，在电气设计中可以 按电气设备额定电流值的80％满足电流要求来选择设备 3）风速 当最大风速超过35m/s时，应在设计和布置时采取有效防护 措施
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§4.3.2 变压器的型式
（2）绕组数 绕组数一般对应于变压器所连接的电压等级，即电压变化的数 目。分裂变压器的电压等级和绕组数不对应，它的电磁结构是 高压或低压侧有两个绕组，而这两个绕组的电压等级相同。 当风电场中的变压器连接三个电压等级（其中两个为升高的电 压等级）时，可以选择采用2台双绕组变压器或者1台三绕组 变压器。 对于容量为125MW及以下的风电场，可采用三绕组变压器， 三绕组变压器的台数一般不超过2台 对于200MW及以上的风电场，采用双绕组变压器加联络变压 器连接多个电压等级。联络变一般采用自耦变压器
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§4.2.2 电气设备选择的技术条件
§4.2.2.1 按照正常工作状态选择 对电气设备来说，首先要考虑其是否可以承受流过的电流和加 于其上的电压： （1）额定电压
U N >=U ns
即电气设备的额定电压UN要大于设备安装处的电网额定电压Uns （2）额定电流
I N I max
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第4章 风电场一次设备的选择
风电场一次设备的选择
第4章 风电场一次设备的选择
关注的问题 电气设备选择的技术条件和校验方法是什么？ 变压器的容量、台数和型式应怎样进行选择？ 开关设备的型式和参数怎样选择？CT和PT怎样选择？
载流导体选择和校验应如何计算？ 教学目标 了解风电场一次电气设备选择的一般条件和技术条件， 了解热稳定校验、动稳定校验和环境校验方法，
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§4.3.2 变压器的型式
（4）调压方式 根据分接头的切换方式，变压器的调压方式有两种： 无激磁调压：不带电切换，调压范围在±2×2.5%以内； 有载调压：带负荷切换，调压范围在30%，但结构较复杂。 一般来说，有载调压只在下列情况选用： ① 接于风电场这种出力变化大的发电厂的主变，特别是潮 流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平。 ② 接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联 络变压器。为保证供电质量，要求母线电压恒定。 ③ 发电机经常在低功率因数下运行。
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§4.2.3 电气选择的环境因素
4）冰雪 在积雪和附冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷件绝缘 发生对地闪络 5）湿度 一般高压电气设备可在环境温度为+20℃、相对湿度为90％的 环境中使用 6）污秽 7）海拔 对安装在海拔高度超过1km地区的电气设备外绝缘一般应加强 8）地震 选择设备时要考虑本地地震烈度，选用可以满足地震要求的产 品
R
式中
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I为导体载流量； αw为导体的散热系数; F为散热面积; θw为带电运行的导体的温度； θ0为环境温度； R为单位长度的导体电阻
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§4.1.2 导体短时发热
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很长时 间，继电保护会尽可能快地将其切除，因此这一过程被称为 短时发热。 一般采用短路电流热效应来计算短路后的导体发热热积累。 短路电流热效应计算公式如下： N不得低于所在回路在各种可能 运行方式下的最大持续工作电流 Imax。
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§4.2.2.2 按照短路状态校验 按照正常条件选出的电气设备必须要校验一下其热稳定和动 稳定能力 （1）设备允许通过的热稳定电流It和时间t，并以此校验其热 稳定性是否满足要求： I t 2t Qk 其中Qk是实际计算得到的短路电流热效应 （2）设备允许通过的动稳定电流幅值ies及其有效值Ies，以此校 验电气设备是否可以满足动稳定的要求： I es I sh ies ish 其中ish和Ish为实际计算得到的冲击电流幅值（kA）
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§4.2.4 环境保护
选择电气设备时，还应该考虑电气设备对周围环境的影响， 主要考虑电磁干扰和噪声。 1) 电磁干扰 电气设备及金具在最高工作相电压下，晴天的夜晚不应出现 可见电晕；110kV及以上的电气设备，户外晴天无线电干扰 电压不应大于2500µV 2) 噪声 在距电气设备2m处，连续性噪声不应大于85dB；非连续性 噪声，屋内设备不应大于90dB，屋外设备不应大于110dB
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§4.3.2 变压器的型式
（3）接线组别 变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致 电力系统采用的变压器三相绕组连接方式只有“Y”和“△”两种
在我国，110kV及以上电压等级中，变压器三相绕组都采用 “Yn”连接；35kV采用“Y”连接，而中性点多通过消弧线圈 接地。35kV以下，采用“△”连接。 在发电厂和变电站中，考虑系统或机组的同步并列要求以及 限制三次谐波等因素，主变压器一般都选用YnD11常规接线。
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风电场一次设备的选择
§4.3.1 变压器的容量和台数
（2）升压站的主变压器 对于升压站中的主变压器，则参照常规发电厂有发电机电压 母线的主变压器进行选择： ① 主变容量的选择应满足风电场对于能量输送的要求，即主 变压器应能够将低压母线上的最大剩余功率全部输送入电力 系统。 ② 有两台或多台主变并列运行时，当其中容量最大的一台因 故退出运行时，其余主变在允许的正常过负荷范围内，应能 输送母线最大剩余功率。
§4.2.1 电气设备选择的一般条件 选择适用的电气设备，首先要确定其额定参数，同时，还要考 虑设备安装地点的环境因素，此外，必须考虑电力系统中短路 所造成的巨大短路电流对系统的损害 在选择电气设备时，必须考虑下列各项原则： 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑 远景发展。 应按当地环境条件校核。 应力求技术先进和经济合理。 与整个工程的建设标准谐调一致。 同类设备尽量减少品种。 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。
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§4.2.2.2 按照短路状态校验 Qk和ish需要由短路电流计算求得 在计算Qk时需要选取合适的短路时间，一般考虑短路时间tr为 保护动作时间tpr和断路器全开断时间tbr之和，即：
tk tpr tbr
tpr 一般采用后备保护动作时间 tbr为断路器的固有分闸时间和断路器触头开始拉开直至触头 间电弧完全熄灭的时间之和。
0
其中，Ikt 为短路电流； tk为短路时间
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§4.1.2 导体短时发热
由于短路电流的变化规律十分复杂，很难用简单的解析表达 式来计算，因此工程中常用一种简化的实用计算法来计算 ：
2 Qk I kt dt Qp Qnp 0 tk
其中Qp为短路电流周期分量所产生的热效应，Qnp为短路电 流非周期分量所产生的热效应。
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§4.3 变压器的选择
§4.3.1 变压器的容量和台数
风电场中的变压器包括主变压器、集电变压器和场用变压器
风电场各种变压器容量的确定方法如下： （1）集电变压器 集电变压器的选择，可以按照常规电厂中单元接线的机端变 压器的选择方法进行。即：按发电机额定容量扣除本机组的 自用负荷后，留10%的裕度确定
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§4.3.2 变压器的型式
（1）相数 用一台三相变压器还是用三台单相变压器组，就要根据具 体情况确定，一般要考虑以下原则： ① 当不受运输条件限制时，330kV及以下的电力系统，一 般都应选三相变压器。 ② 当风电场连接到500kV的电网时，宜经过技术经济的比 较后，确定选用三相变压器、两台半容量的三相变压器或 单相变压器。 ③ 对于与系统联系紧密的500kV变电站，除考虑运输条件 外，还应根据系统和负荷情况，分析变压器故障对系统的 影响，以确定选用单相或三相变压器。
2 t k Ta
) I "2 TI "2
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§4.1.3 导体短路时的电动力
短路的时候电流急剧增大，导体所受的电动力也急剧增大， 很可能造成导体的变形扭曲，导致电气设备的损坏 一般情况下，系统中发生三相故障时的短路电流最大，而且 短路电流的最大数值出现在短路后最初的半个周期（常按 t=0.01s分析），此时的短路电流的最大峰值被称为最大冲击 电流 ish 三相导体中B相（中间相）的电动力最大，大小为： 7 L 2 FB max 1.73 10 ish a
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§4.3.2 变压器的型式
（5）冷却方式： 自然风冷：7500kVA以下的小容量变压器靠自然的风吹进行 冷却 强迫空气冷却：容量大于10000kVA的变压器常采用人工风冷 强迫油循环水冷却：水源充足的地方采用此方式极为有利 强迫油循环导向冷却：近年来大型变压器都采用这种方式 水内冷变压器 充气式变压器
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§4.3.1 变压器的容量和台数
（3）场用变压器 风电场场用变压器的选择，容量按估算的风电场内部负荷并 留一定的裕度确定。 变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量、与系统的 联系紧密程度等因素有密切关系： ① 与系统有强联系的大型、特大型风电场，在一种电压等级 下，升压站中的主变应不少于2台。 ② 与系统联系较弱的中、小型风电场和低压侧电压为6-10kV 的变电所，可只装1台主变压器。
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§4.2.2.2 按照短路状态校验 对于以下几种情况，也可以不去校验动稳定和热稳定性： 1)用熔断器保护的电气设备，其热稳定由熔断时间保证，故 可不验算热稳定。 2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备。其回路电流被电阻 限制。 3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备。
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§4.2.3 电气选择的环境因素
应根据具体工作场所的实际情况有针对性地选择电气设备的 结构和型式 1）温度 如果周围的环境温度不是40℃，则设备的允许电流须按一定 的规则进行修正 2）日照 当设备提供的额定载流量未考虑日照时，在电气设计中可以 按电气设备额定电流值的80％满足电流要求来选择设备 3）风速 当最大风速超过35m/s时，应在设计和布置时采取有效防护 措施
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§4.3.2 变压器的型式
（2）绕组数 绕组数一般对应于变压器所连接的电压等级，即电压变化的数 目。分裂变压器的电压等级和绕组数不对应，它的电磁结构是 高压或低压侧有两个绕组，而这两个绕组的电压等级相同。 当风电场中的变压器连接三个电压等级（其中两个为升高的电 压等级）时，可以选择采用2台双绕组变压器或者1台三绕组 变压器。 对于容量为125MW及以下的风电场，可采用三绕组变压器， 三绕组变压器的台数一般不超过2台 对于200MW及以上的风电场，采用双绕组变压器加联络变压 器连接多个电压等级。联络变一般采用自耦变压器
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§4.2.2 电气设备选择的技术条件
§4.2.2.1 按照正常工作状态选择 对电气设备来说，首先要考虑其是否可以承受流过的电流和加 于其上的电压： （1）额定电压
U N >=U ns
即电气设备的额定电压UN要大于设备安装处的电网额定电压Uns （2）额定电流
I N I max
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第4章 风电场一次设备的选择
风电场一次设备的选择
第4章 风电场一次设备的选择
关注的问题 电气设备选择的技术条件和校验方法是什么？ 变压器的容量、台数和型式应怎样进行选择？ 开关设备的型式和参数怎样选择？CT和PT怎样选择？
载流导体选择和校验应如何计算？ 教学目标 了解风电场一次电气设备选择的一般条件和技术条件， 了解热稳定校验、动稳定校验和环境校验方法，
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§4.3.2 变压器的型式
（4）调压方式 根据分接头的切换方式，变压器的调压方式有两种： 无激磁调压：不带电切换，调压范围在±2×2.5%以内； 有载调压：带负荷切换，调压范围在30%，但结构较复杂。 一般来说，有载调压只在下列情况选用： ① 接于风电场这种出力变化大的发电厂的主变，特别是潮 流方向不固定，且要求变压器副边电压维持在一定水平。 ② 接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联 络变压器。为保证供电质量，要求母线电压恒定。 ③ 发电机经常在低功率因数下运行。
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§4.2.3 电气选择的环境因素
4）冰雪 在积雪和附冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷件绝缘 发生对地闪络 5）湿度 一般高压电气设备可在环境温度为+20℃、相对湿度为90％的 环境中使用 6）污秽 7）海拔 对安装在海拔高度超过1km地区的电气设备外绝缘一般应加强 8）地震 选择设备时要考虑本地地震烈度，选用可以满足地震要求的产 品
R
式中
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I为导体载流量； αw为导体的散热系数; F为散热面积; θw为带电运行的导体的温度； θ0为环境温度； R为单位长度的导体电阻
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§4.1.2 导体短时发热
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很长时 间，继电保护会尽可能快地将其切除，因此这一过程被称为 短时发热。 一般采用短路电流热效应来计算短路后的导体发热热积累。 短路电流热效应计算公式如下： N不得低于所在回路在各种可能 运行方式下的最大持续工作电流 Imax。
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§4.2.2.2 按照短路状态校验 按照正常条件选出的电气设备必须要校验一下其热稳定和动 稳定能力 （1）设备允许通过的热稳定电流It和时间t，并以此校验其热 稳定性是否满足要求： I t 2t Qk 其中Qk是实际计算得到的短路电流热效应 （2）设备允许通过的动稳定电流幅值ies及其有效值Ies，以此校 验电气设备是否可以满足动稳定的要求： I es I sh ies ish 其中ish和Ish为实际计算得到的冲击电流幅值（kA）