第一课 风电场电力系统概述
第一节 电气主接线
电气主接线的基本要求：
1、电气主接线又称一次接线或电气主系统。电气主 接线图是用规定的设备文字、符号，按其作用 与相互关系依次连接的单线图。
2、电气主接线图不仅要表明各主要电气设备如主变 压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压 互感器、避雷器、汇流母线等的数量、型号规 格，还要反应各电气设备之间的连接方式与相 互关系。
A、变压器
B、断路器
C、隔离刀闸
D、电压、电流互感器
E、避雷器
避雷器
F、高压开关柜
G、无功补偿装置
电抗器
电容器
二次设备它是为一次系统服务的辅助设 备，即对一次系统进行监察、测量、控 制、保护等作用的设备，如：电压、电 流、功率、电度仪表、各种控制信号装 置；各种继电器等元件构成的保护及自 动装置、同期装置以及二次控制电缆等。
直流设备是对保护及自动装置、开关的 控制信号回路以及为事故照明提供直流 电源的设备。如蓄电池组及其调节装置。
第一章 风电场电力系统概述
2011年6月
目录
第一节 电气主接线 第二节 风电场主要电气设备
风电场的生产流程图：
风电场的生产流程：
风吹动叶片旋转，将风能转换为机械能，叶轮 旋转经主轴传到齿轮箱低速端，齿轮箱将低速 转动变为高速转动，由高速轴输入到发电机转 子。发电机将转子的机械能转换为电能，由于 发电机输出电压较低（通常为690V），不利于 远距离传输。所以使用风机变压器将低压升至 高压(通常为10kV～35kV），经集电线路送至风 电场升压站汇集到集电母线，再由升压变压器 变换为送上电网所需要的电压（66kV～ 220kV），将电能送入电网。
一、电气主接线分类
电气主接线的基本接线形式
a.单母线分段接线 （A）单母线接线 b.带旁路母线的单母线接线
c.单母线分段带旁路母线接线
a. 双母线接线； b. 带旁路母线的双母线接线 （B）双母线接线 c. 双母线分段接线 d.一个半分段接线
a.单元接线 (C) 无母线主接线 b.桥形接线
c.角形接线
二、单母线典型接线
三、风场电气主接线图举例：
第二节 风电场主要电气设备
一、电气设备概述
发电场和变电站各种电气设备根据其在系统中 的不同作用可分为：一次设备、二次设备和直 流设备。
一次设备是直接参与生产、输送和分配电能的 设备。如发电机、变压器、高压断路器、隔离 开关、互感器、电抗器、电力电容器、避雷器、 绝缘子、母线、电力电缆、高压熔断器等。
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
第一讲_风电场接入电力系统.ppt
第一讲风电场与电网的连接1.1 含风电场的现代电力系统1.2 电网结构及其特征1.2.1对电网结构的要求1.2.2各层次电网结构简介1.3 风电场接入电力系统的方案1.3.1直接交流联网1.3.2常规高压直流（HVDC）联网1.3.3轻型高压直流（HVDC Light）联网方案风能利用——从古到今分布在山脊上的风力发电机5000千瓦风力发电机投运了n2005-2-15中国电力网站n位于德国汉堡西北60公里处，德国REpower公司的5000千瓦风力发电机于2月3日投运。
该风电机转子直径126米、控制盘高120米。
REpower公司称5000千瓦风电机是为沿海风电场设计的，先在陆地上测试。
据报道称，在这座风电机旁边是一座核电厂。
图为德国REpower公司的5000千瓦风力发电机。
（林西）1.1 含风电的现代电力系统发电厂与电力系统电力系统组成n电力系统基本组成部分G-电力信息系统电力交易系统M 发18kV输500kV变110kV配10kV用0.4kV动态电力系统现代电力系统的三个基本系统n能量变换、传输、分配和使用的一次系统，即发电、输电、变电、配电和用电，我们称之为物流系统。
对于物流系统，我们侧重研究能量转化和变换、电能传输和分配以及电力系统可靠、稳定、安全、经济运行的规律；n保障电力系统可靠、稳定、安全和经济运行的监控、保护、自动控制、调度自动化等组成的能量管理系统，我们称之为信息流系统。
对信息流系统我们主要研究如何获得物流系统的各种状态的特征信息，研究这些信息的获取、传输、处理、和应用，这个系统主要有传感器、通信网络和计算机构成。
n电能量的交易系统，我们称之为货币流系统。
对货币流系统我们主要研究电能这种特殊商品，如何通过市场进行交易，电能如何定价，在市场运营下如何保障电力系统可靠、稳定、安全和经济运行。
电力系统的特点n电能生产、传输和使用具有鲜明的系统性，这是由电能系统的本质决定的n迄今为止未能实现工业规模、大容量的电能存储，电能的生产与消费几乎在同一瞬间内完成，发电、输电、变电、配电、用户组成了始终处于连续工作和动态平衡的不可分割的整体；n电能供应系统和用户处于相互影响、相互制约之中，电能供应系统要适应用户对电能需求的随机变化，向用户连续不断地提供质量合格、价格便宜的电能。
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。
风力发电--概述课件
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1
风力发电机系统
两大核心系统：风力机系统＋ 发电机系统 一个灵魂： 系统控制器
风力机系统： 桨叶 轮毂 主轴 调桨机构（液压或电动伺服
机构） 偏航机构（电动伺服机构） 刹车、制动机构 风速传感器
发电机系统： 发电机 励磁调节器（电力电子变换器） 并网开关 软并网装置 无功补偿器 主变压器 转速传感器
半直驱或直驱
新结构发电机与电力电子变流器相结合，有望大幅度
减小大功率低速直驱发电机的空间尺寸和重量！
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41
小结
（1）笼型异步风力发电机系统成本低、可靠性高，在定速和变速 全功率变换风力发电系统中将继续扮演重要角色； （2）双馈异步发电机系统具有最高的性价比，特别适合于变速恒 频风力发电。将在未来十年内继续成为风电市场上的主流产品； （3）直驱型同步风力发电机及其变流技术发展迅速，利用新技术 有望大幅度减小低速发电机的体积和重量。
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35
变速恒频双馈异步风力发电机系统
系统特点： （1）连续变速运行，风能转换率高； （2）部分功率变换，变频器成本相对较低； （3）电能质量好（输出功率平滑，功率因数高）； （4）并网简单，无冲击电流； （5）降低桨距控制的动态响应要求； （6）改善作用于风轮桨叶上机械应力状况； （7）双向变频器结构和控制较复杂； （8）电刷与滑环间存在机械磨损。
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17
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机系统的主要问题: （1）并网问题：并网控制复杂，对调速器要求过高，并网过程 长，成功率较低，冲击电流不易控制，不适合于频繁脱、并网的 风力发电机。 （2）运行问题：转子转速受电网频率的钳制，发电机呈现刚性 机械特性。转子受到的冲击应力大，电磁功率波动快，风力机的 风能转换率偏低。 （3）过载问题：高风速时，对变桨调节的动态响应要求高，无 法利用转子惯量缓冲。留给过速保护的响应时间太短。
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。