风电场中的电气设备选择探析
风电工程电气设计要求和选型
站用电： 1台315/400kVA站用变压器。
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主要电气设备选型
两种型式配电装置对比
方案
设备绝 缘性能
安全性 可靠性
各元件 之间连 接
安全性 故障率
设备检修维护
运行费用
GIS
敞开式
GIS设备绝缘性能稳定，以SF6 为绝缘介 质，电器设备密封于金属外壳内．设备外 绝缘不受外界污秽环境影响，适宜在沿海 盐雾和污秽等级较高的地区。
直驱型风力发电系统
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风力发电机组简介
风力发电机组相关部件 ➢风力发电机的主要部件有：风机叶片、发电机、齿轮箱、控制器、 变流器、偏航系统。 ➢其他部件有液压刹车系统、散热器、连轴器、轴承等。 ➢塔架和结构件包括轮毂、主轴、机舱底坐、法兰盘等。 ➢国内为风机厂配套大部件的生产厂数量猛增 ，国产化比例超90%。
风机吊装
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风电场电气工程设计
风电场电气工程设计主要内容
线路电气 场内集电线路 电气一次 电气主接线、设备选择、电气设备布置、过电压保护及接地、场用电、照 明、图像监视 电气二次 计算机监控系统、元件保护、二次接线、站用电及直流 系统继电保护 系统继电保护及安全自动装置 调度自动化 调度关系、远动信息的传送方式和通道要求、远动信息内容、远动系统、 风电场远方电能量计量计费系统、调度数据网络、管理信息网络接入及二次 安全防护、调度运行管理系统、调度发电计划管理系统 通信部分 风电场场内通信、系统通信
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升压站电气工程
风电场升压站控制和保护
风电场控制、保护、测量和信号 风力发电机组：风电场监控系统分为在现场单机控制、保护、测量和信号 等在控制室对各台风电机组进行集中监控 。 箱式变电站 ：箱式变电站高压侧采用负荷开关熔断器保护，低压侧采用 自动空气开关作为箱式变内部及风电机组出口引线故障的保护。 风电场控制室 ：风电场控制室布置在110kV升压站内，与110kV升压站 主控制室在同一房间内。 采用计算机监控方式对风电场场区中的风力发电 机组进行集中监控和管理。
风电场电气工程第4章
择
§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台变压器。
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。
风电场电气工程
3
§4.2.2 电气设备选择的技术条件
风电场电气工程
3
第4章 风电场一次设备的选
择
§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 t2t 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ish及其有效值Ish，以此校 验电气设备是否可以满足动稳定的要求：
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。
当短路电流切除时间超过1秒时，发热主要由周期分量决定， 可忽略非周期分量的影响
风电T场的电取气工值程？
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第4章 风电场一次设备的选
择
风电场电气设备选型与配套系统设计
风电场电气设备选型与配套系统设计电气设备在风电场中发挥着重要的作用，它不仅是将风能转化为电能的核心，还需要配备合适的系统来确保稳定运行。
本文将从选型和配套系统设计两个方面探讨风电场电气设备的选择和设计。
选型部分1. 风电场电气设备的种类风电场电气设备主要包括发电机组、变压器、集电系统、电缆和配电箱等。
根据实际需求选择合适的设备种类非常重要。
2. 发电机组的选型发电机组是风能转化为电能的核心设备。
在选型时需要考虑风机的额定容量、转速、发电效率等因素，并结合风场的环境条件进行综合评估选择合适的发电机组。
3. 变压器的选型变压器用于将发电机组产生的低压电能升压为输电线路所需的高压电能。
选型时需要考虑变压器的额定容量、变比、损耗等指标，确保与发电机组的匹配，并满足风电场输电线路的要求。
4. 集电系统的选型集电系统用于将多个发电机组产生的电能集中传输到变电站。
选型时需要考虑集电系统的导线材料、断面、电缆保护措施等，确保电能传输的效率和安全性。
5. 电缆和配电箱的选型电缆和配电箱用于风电场内部的电能传输和分配。
选型时需要考虑电缆的耐高温、耐湿环境等性能，保证风电场内部电力系统的稳定运行。
配套系统设计部分1. 电力监控与控制系统电力监控与控制系统用于对风电场的电力系统进行实时监测和控制。
系统设计时需要考虑远程监控、故障检测与诊断、数据采集等功能，以保证风电场电力系统的安全稳定运行。
2. 配电系统设计配电系统用于将风电场产生的电能供应给外部电网或风电场周边设施。
系统设计时需要考虑配电变压器、开关设备、保护装置等，确保电能供应的质量和可靠性。
3. 接地系统设计接地系统用于保证风电场的电气设备和人身安全。
系统设计时需要考虑接地电阻、接地装置的设置位置等因素，确保接地效果良好，减少雷击等意外风险。
4. 避雷系统设计风电场作为高耸的建筑结构，需要配备避雷系统以保护电气设备免受雷击的影响。
系统设计时需要考虑避雷设备的布局、引下电阻、接地电阻等因素，确保风电场的安全运行。
探究海上风电场升压站电气设备选型
探究海上风电场升压站电气设备选型摘要：近年世界范围内环境污染的问题越来越严重，因此人们对清洁能源的重视程度越来越高，对于发电工程来讲，逐渐从传统的火力发电向着水力发电和风力发电转变。
在风力发电中，海上风电场以其不占用陆地资源、海上风力资源丰富等优势获得了广泛应用，不仅能源供给过程清洁环保，而且极大缓解了我国逐渐增长的电力需求。
本文以滨海北区的100MW海上风电场为例，从海上风电场升压站点设备的选型要求出发，对电气设备的选型做了分析。
关键词：海上风电场；升压站；电气设备前言我国的海岸线十分广阔，而且海上风力资源充足，因此为海上风电场的发展提供了良好基础。
强劲、稳定、干扰少、发电量大是海上风电场的主要优势，因此近些年我国加强了在海上风电场领域的发展。
我国的能源局和气象局对海上风能资源做了调查，据调查结果显示我国海上10M高度的风能可转化为7.5亿千瓦的能源，在我国未来的清洁能源领域有着极为广阔的前景。
我们既已明确海上风能资源的丰富，就要对其进行有效利用，因此建设海上风电场、选择科学合理的电气设备非常重要。
一、海上风电场升压站选择电气设备的基本要求（一）满足海上特殊环境的要求在海上风电场中，由于其环境特殊，因此所选择的电气设备也相对比较特殊，通常在选择电气设备的时候都要将后期的维护和检修考虑在内，另外对于其运行安全性也要做全面考虑[1]。
因此海上风电场的电气设备要具备小型、无油、自动、便于维护、安全、抗腐蚀等多方面特征，这样才能适应海上的特殊环境。
（二）要考虑到设备的尺寸问题由于海洋环境有着潮湿、盐雾重、腐蚀性强、可施工范围小等特点，在海上设置升压平台的时候需要全面考虑这些因素的影响，为了控制平台的成本投入，就必须采用紧凑、抗腐蚀、防潮的施工策略，因此在选择电气设备的时候必须考虑平台的施工面积问题，从而为电气设备的尺寸设置提供依据。
（三）满足无人操作的要求在海洋环境中无法像陆地风电场一样进行管理，因此建设海上风电场的时候要充分考虑无人操作的问题，而实现无人操作就需要选择符合无人要求的设备，从而通过信息技术的应用实现海上风电场的无人化运行。
探析风电场建设中风力发电机组选型
探析风电场建设中风力发电机组选型摘要：风电场建设中风力发电机组选型是一个非常重要的课题，本文对风力发电机组选型的考虑因素进行了分析，并结合案例对整个工作的具体要点进行了探讨，希望能够对我们的风电场建设工作起到很强的实践指导作用。
关键词：风电场；建设；风力发电机组；选型；中图分类号： tm31 文献标识码： a 文章编号：1、引言随着社会的发展，风电作为一种新型的可再生能源受到了人们越来越多的重视，不过，在风电场建设的发电机组选型过程中，还存在着一些选型不当的问题，这就使得风电场运行中风电机组的运行效率受到了很大的影响，基于此，本文针对这方面的研究具有非常强的实践指导作用。
2、风力发电机组选型中存在的问题及需要考虑的因素2.1风力发电机组选型过程中存在的问题具体来看，风力发电机组选型过程中存在的问题主要可以总结为以下几点：首先，机型选择不合理，导致了风力发电机组不可以正常的发电；其次，机组存在着不成熟的现象，整体故障较多，对发电的质量造成了比较大的影响；第三，风力发电机组的重要部件出现了问题，由于零备件的缺乏或者供应不及时，引起了停机的现象；第四，机组的性能受到当地环境的影响，使其不能够正常的运行，比如低温条件之下的停机等问题；第五，部分机组存在着使用性能满足不了原设计指标；最后，部分外购产品存在一些损坏的现象。
2.2发电机组选型过程中的考虑因素风电场建设的过程中，风电机组选型主要受到交通运输、自然环境以及吊装等条件的影响，因此，为确保风电设备选型可以符合电场的技术要求，在对设备价格波动进行考虑的情况下，还要考虑一下因素。
（1）)以风况以及安全要求作为依据，选择比较满足当地风资源状况的风力发电机组。
以当前情况来看，部分风电项目不考虑拟建场址区风能源的情况，在风电设备的选型方面一律使用兆瓦级机组作为目标，其中，1.5mw 机组选型属于最为常见的，而这种风力发电机组一般是以14m / s为主，而对于大多数二级风能资源风电场来说，其实测风不足6 . 6m / s ，这就对风电机组的正常发电造成了较大的影响。
风电场电气设备的可靠性研究
风电场电气设备的可靠性研究近年来，随着环境保护和新能源产业的快速发展，风力发电成为了世界各地广泛采用的一种可再生能源。
作为风力发电系统的核心组成部分，风电场的电气设备扮演着至关重要的角色。
其可靠性直接影响着风电场的运行稳定性和经济效益。
因此，对风电场电气设备的可靠性进行研究，对于保障风电场的正常运行具有重要意义。
一、风电场电气设备的概述风电场的电气设备主要包括发电机、变压器、开关设备等。
发电机是将风能转化为电能的核心装置，承担着将风能转化为电能的重要任务。
变压器则起到电能传输和配电的作用，将发电机产生的低压电能升压后输送到电网中。
开关设备用于实现风电场内不同电力系统的连接、断开和切换等操作。
在风电场的系统架构中，这些电气设备相互之间存在着紧密的联系和依赖关系。
任何一个环节的问题都可能导致整个系统的故障和停机。
因此，提高风电场电气设备的可靠性是保障风电场正常运行的关键。
二、影响风电场电气设备可靠性的因素要研究风电场电气设备的可靠性，必须综合考虑多个因素的影响。
以下列举了几个主要的因素：1. 动力环境：风能是风力发电的基础，风电场的电气设备必须能够适应不同风速和气候条件的变化。
极端的气候条件和风速变化可能会对电气设备造成严重的损害。
2. 设备质量：电气设备的质量是保障可靠性的基础。
良好的设备质量能够提高设备的运行寿命和稳定性，降低故障率。
因此，在选购电气设备时，应该优先选择品质有保证的产品。
3. 维护管理：定期的设备检修和维护是确保电气设备可靠性的重要手段。
通过定期检查和维护，可以及时发现设备的隐患并进行修复，避免故障的发生。
4. 制造工艺：电气设备的制造工艺和技术水平直接影响着设备的可靠性。
通过采用先进的制造工艺和工艺装备，可以有效提高设备的可靠性和稳定性。
三、提高风电场电气设备可靠性的方法为了提高风电场电气设备的可靠性，需要广泛应用可靠性工程和先进技术。
1. 可靠性工程：可靠性工程是一种系统性的设计方法，通过识别和消除产品系统潜在故障的原因，提高产品的可靠性。
风电场电气工程-一次设备的选择和配置
1）屋外配电装置，为保证母线和电气设备的检修安全，每段母线 应装设接地开关和接地器。，安装的数量应该与 母线电磁感应电压 和平行母线的 长度和间隔距离计算； 2）66kV以上配电装置，断路器两侧的隔离开关靠电源侧，线路隔 离开关靠线路侧，变压器的进线隔离开关的变压器侧，应配置接地 开关，66kV及以上电压等级的并联电抗器的高压侧应配置接地开关， 双母线接线两组隔离开关的断路器侧可共用一组接地开关。
一、主变压器 的选择
主变压器：在发电厂和变电站中，用来向电力系统 或用户输送功率的变压器。
厂（所）用变压器或自用变压器：只供本厂（所） 用电的变压器。
联络变压器：用于两种电压等级之间交换功率的 变压器。
二、与选择主变压器的相关因素
容量和台数
型式：相数、绕组数、接线组别、 调压方式、冷却方式
练习：SFPZ7-120000/220
?油位计?套管?套管ct?高压侧引线接头?低压侧引线接头?瓦斯继电器?散热片?散热风扇?放油阀门?呼吸器?压力释放装置?绕组温度计?油温度计?本体端子箱?压力释放装置?测温探头?主变端子箱?瓦斯继电器?调压机构箱?滤油器?鹅卵石电气设备的选择1电气设备选择的一般原则2高压开关设备的选择3低压开关电器选择4母线支柱绝缘子和穿墙套管选择5互感器的选择27按正常工作条件下选择额定电流额定电压及型号等按短路情况下校验开关的开断能力短路热稳定和动稳定
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电气设备选择的一般原则
1.1 按正常工作条件选择电气设备
1．电气设备的额定电压电气设备的额定电压不得低 于所接电网的最高运行电压。 2．电气设备的额定电流电气设备的额定电流不小于 该回路的最大持续工作电流或计算电流。 3.选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境 及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外 、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。
某太阳能热风发电项目电气设备的选择
关 键词 ： 太阳 能热风 发 电 ； 电气设备 ； 变压 器 中图分 类号 ： Ｔ Ｅ３ ５ ８ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ －７ ９ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ８ 一ｏ ０ ９ ５ 一Ｏ ２
尘、 防潮 ， 价格贵 ， 对防火要求 比较高的场合， 通常用
在室 内。 Ｓ Ｆ ６ 气 体 绝缘 变压 器 使用 不燃 的、 防灾 性与
收 稿 日期 ： ２ Ｏ １ ３ 一ｏ ３ —１ ２
级负荷的特点是 ： 对它 中断供 电将造成人身 事故、 设 备 损坏 ， 除严 重 产 生废 品外 ， 还将 使生 产秩
１ ． １ 变压 器 类型 的选择
选 择 主变 压 器 台数 时 ， 应根 据 负荷 特 点 和经济
变 压 器按 冷 却 方 式 和 绕 组 的 绝缘 分 有 油 浸 式 、 干式 和 充气式 （ Ｓ Ｆ ６ ） 等 。油 浸 式 变 压器 电压 等级 可
以做 的很 高 ， 具 有 良好 的散 热和 绝缘 性 能 ， 占地 面积
燃性 ， 且漏 油 、 产 生故 障 时对 环境 有 污染 ， 在 易燃 、 易
负荷 集 中而 容量 相 当大 的变 电所 ， 虽 为三级 负荷 ， 也 可采 用两 台或 以上 变压 器 。 ④在 变压器 台数确 定时 ， 还应适 当考 虑负 荷 的发展 ， 留有一 定 的余 量 。
爆 和安 全要求 较 高 的场合 不便 使 用 ， 一般 用在 户外 。 干 式 变 压 器 结 构 简单 、 体积小 ， 质量轻 ， 且 防火 、 防
该 项 目主变 压 器考虑 《 电力工 程 电气设 计手册 》 中 有 载 调压 原 则 与热 气 流 发 电站 的运 行 方 式很 相
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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）。
常规情况50MW风电场需配置10Mvar容量的无功补偿，电网有更高要求时按满足电网要求配置。
35kV配电装置一般选用户内固定式金属封闭开关，技术较为成熟。
主变一般为三相双绕组油浸式有载调压变压器，变压器油型号、冷却方式等应根据当地气象条件确定。
选择主变容量时，考虑风力发电场负荷率较低的实际情况以及风力发电机组的功率因数在1左右，可以选择等于风电场发电容量的主变压器。
有载调压开关是主变的重要组成部分，进口有载调压开关性能较好，但价格比国产贵近40%，实际选择时应根据性价比选择。
110/220kV高压配电装置可选用户内GIS式，也可选用户外布置。
户内GIS 占地面积小，故障几率小，价格并不昂贵，因此在目前风电场升压站中得到了广泛的应用，考虑风电场的环境特性，建设采用户内GIS式较好，风电场污秽等级较高（一般为IV级），设备选型时需要注意过电压与绝缘配合。
三、电气设备在风电场生产中的作用
1、发电机的作用。
风电场生产中的发电机大小取决于对风能利用率的大小，设计风力发电机应首先确定目标风区的风速范围，确定要利用的风速范围，然后选定风机，根据风机的输出能量大小确定发电机容量。
由于风力的大小是随机变化的，风力发电机不可能全部利用完，只能利用一个范围的风速，利用风速的上限称为切出风速，这个风速下的风能装置的输出功率就是风力发电机的最大功率，利用风速下限称切入风速，即风能装置能驱动发电机发电的最低风速，一般取发电机最大功率的10%以上。
风力发电机组主要由风轮、发电机、电能变换单元和控制系统组成。
风轮通过叶片捕获风能，是吸收风能并将其转换成机械能的部件。
发电机实现机械能--电能转换。
由于异步发电机结构简单、运行可靠，目前风力发电几乎均采用异步发电机。
目前在直驱双馈型风机选型方面，由于双馈型风机齿轮箱渗漏油维护工作量大以及超温，建议采用直驱型风机。
发电机所发出的电能有两种处理方式：可以直接给负载供电或并入电网；也可以通过储能设备进行蓄能，再由电能变换单元将储能设备输出的直流电转换成交流电再供给负载或并网。
储能设备作为中间环节不仅可以将能量储存起来，还兼有稳定电压的优点，这样对负载供电更平稳，对电网的冲击亦可减小。
风力发电机组的控制系统是综合性控制系统，不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组进行并网、脱网控制，以确保运行过程的安全性和可靠性，而且还要根据风速、风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。
风力发电控制系统的基本目标分为3 个层次：保证可靠运行、获取最大能量、提供良好的电力质量。
因此，为了达到这一控制目标，风力发电系统的控制技术从定桨距发展到变桨距又发展到近年来采用的变速控制技术。
变速风力发电机组的主要特点是：低于额定
风速时，能跟踪最佳功率曲线，使风力发电机组具有最高的风能转换效率；高于额定风速时，增加了传动系统的柔性，使功率输出更加稳定，特别是解决了高次谐波与功率因素等问题后，达到了高效率、高质量地向电网提供电力的目的。
2、风力发电机组控制系统的作用。
风力发电机组的控制技术从机组的定桨距恒速运行发展到基于变距技术的变速运行，已经基本实现了风力发电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的最终目标。
风力发电机组控制系统的作用是对整个风力发电机组实施正常操作、调节和保护。
控制系统还应具有以下功能：根据功率以及风速自动进行转速和功率控制；根据功率因数自动投入（或切出）相应的补偿电容；机组运行过程中，对电网、风况和机组运行状况进行检测和记录，对出现的异常情况能够自行判断并采取相应的保护措施，而且还能根据记录的数据生成各种图表，以反映风力发电机组的各项性能指标；对在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通信功能。
有各种功能的专用模块可供选择，可以方便地实现就地控制，许多控制模块可直接布置在控制对象的工作点，就地采集信号进行处理；同时DCS 现场适应性强，便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数。
目前发电机组的运行通常由单片机或可编程逻辑控制器件等进行控制。
MCS-80C32、8XCl96MC 等各种单片机用于控制风力发电机的运行，实现了自动跟风、并/ 脱电网控制，甚至是通信功能等。
C60P 等各型PLC 也作为主控单元被用于风力发电控制系统中，适应了集群控制和单机无人值守的应用要求。
結束语
风能作为一种清洁的可再生能源，不仅具有巨大的经济效益和潜力，同时也是对保护环境的可持续发展道路提供了有力的支撑。
而电气设备在风电场生产中起着重要的作用，因此对其进行分析具有重要的现实意义。
参考文献：
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[2]张登峰. 风力发电设备状态评价系统设计[D].郑州大学，2011.。