风电场基础知识
风力发电基础知识
第一章风力发电机组结构1.8 控制系统控制系统利用微处理器、逻辑程序控制器或单片机通过对运行过程中输入信号的采集传输、分析，来控制风电机组的转速和功率；如发生故障或其他异常情况能自动地检测平分析确定原因，自动调整排除故障或进入保护状态。
控控制系统的主要任务就是自动控制风机组运行，依照其特性自动检测故障并根据情况采取相应的措施。
控制系统包括控制和检测两部分。
控制部分又设置了手动和自动两种模式，运行维护人员可在现场根据需要进行手动控制，而自动控制应在无人值班的条件下预先设置控制策略，保证机组正常安全运行。
检测部分将各传感器采集到的数据送到控制器，经过处理作为控制参数或作为原始记录储存起来，在机组控制器的显示屏上可以查询。
现场数据可通过网络或电信系统送到风电场中央控制室的电脑系统，还能传输到业主所在城市的总部办公室。
安全系统要保证机组在发生非常情况时立即停机，预防或减轻故障损失。
例如定桨距风电机组的叶尖制动片在运行时利用液压系统的高压油保持与叶片外形组合成一个整体，同时保持机械制动器的制动钳处于松开状态，一旦发生液压系统失灵或电网停电，叶尖制动片和制动钳将在弹簧作用下立即使叶尖制动片旋转约90°，制动钳变为夹紧状态，风轮被制动停止旋转。
根据风电机组的结构和载荷状态、风况、变桨变速特点及其他外部条件，将风电机组的运行情况主要分为以下几类：待机状态、发电状态、大风停机方式、故障停机方式、人工停机方式和紧急停机方式。
（1）待机状态风轮自由转动，机组不发电（风速为0~3m/s），刹车释放。
（2）发电状态发电状态Ⅰ：启动后，到额定风速前，刹车释放。
发电状态Ⅱ：额定风速到切出风速（风速12~25m/s），刹车释放。
（3）故障停机方式：故障停机方式分为：可自启动故障和不可自启动故障。
停机方式为正常刹车程序：即先叶片顺桨，党当发动机转速降至设定值后，启动机械刹车。
（4）人工停机方式：这一方式下的刹车为正常刹车，即先叶片顺桨，当发电机转速降至设定值后启动机械刹车。
01、风电基础知识
风电基础知识一、单项选择题1、风能的大小与风速的（B）成正比A、平方;B、立方；C四次方;D、五次方.2、风能的大小与空气密度(A)A、成正比；B、成反比；C、平方成正比；D、立方成正比。
3、风力发电机风轮吸收能量的多少主要取决于空气（B）的变化。
A、密度；B、速度；C、湿度；D、温度。
4、风力发电机达到额定功率输出时规定的风速叫（B）.A、平均风速;B、额定风速；C、最大风速；D、启动风速.5、风力发电机开始发电时,轮毂高度处的最低风速叫（D）A、额定风速；B、平均风速；C、切出风速；D、切入风速。
6、在某一期间内，风力发电机组的实际发电量于理论发电量的比值,叫做风力发电机组的（A）.A、容量系数;B、功率系数；C、可利用率；D、发电率.7、当风力发电机火灾无法控制时，应首先（C）。
A、汇报上级；B、组织抢救；C、撤离现场;D、汇报场长。
8、由雷电引起的过电压叫(C）A、内部过电压；B、外部过电压；C、工频过电压；D、大气过电压。
9、高压隔离开关俗称刀闸,它（D）。
A、可以断开正常的负荷电流；B、可以切断故障电流；C、可以接通正常的负载电流；D、可以隔离高压电源。
10、标志电能质量的两个基本指标是（A）A、电压和频率；B、电压和电流；C、电流和功率；D、频率和波形.11、变压器发生内部故障的主保护是(C）保护。
A、过流；B、速断；C、瓦斯；D、过负荷。
12、当发现有人触电时，应当做的首要工作是(C）.A、迅速通知医院；B、迅速做人工呼吸；C、迅速脱离电源;D、迅速通知供电部门。
13、心肺复苏法支持生命的三项基本措施是通畅气道、人工呼吸和（B）A、立体胸部猛压;B、胸部心脏按压；C、膈下腹部猛压；D、仰头抬额法。
14、总容量在100kVA以上的变压器,接地装置的接地电阻应不大于(C）欧姆。
A、2；B、3；C、4；D、8。
15、变压器停运期超过(B)个月后恢复送电时，需按检修后鉴定项目做试验合格后才可投入运行。
风电基础知识(培训)
第一章风能及风能资源一．风的成因风是环绕地球大气层中的空气流动．流动的空气所具有的能量，也就是风所具有的动能，就称为风能．从广义太阳能的观点看，风能是由太阳能转化而来的．来自太阳能的辐射能不断地传送到地球表面周围，因受太阳照射而受热的情况不同，地球表面各处产生了温差，因而产生气压差，由此形成了空气的流动．因此，可以说是太阳把能量以热能的形式传到地球而后又转换成风能的．二风的风类大气环流――地球表面的大气环流是由于太阳辐射及地球自转而引起的．在赤道上，太阳垂直照射，地面受热很强：而在地球两极地区，太阳是倾斜照射的，地面受热则较弱，热空气较冷空气轻，就造成在赤道附近热空气向空间上升，并通过大气层上部流向两极；两极地区的冷空气则流向赤道．由于地球本身自西向东旋转的结果，这种大气环流在北半球产生了东北风，在南半球则产生了东南风，分别称为东北信风和东南信风.海陆风――沿海地球陆地同海上所形成的风向交替的海风与陆风，它们是由于昼夜之间温度变化而造成的．在白日，陆地上接受的太阳辐射热量较海水要强，因而陆地上的空气受热向上流动，而海洋面上的空气较冷，较冷的空气则自海洋流向沿岸陆地，这样就形成了海风；在夜间，陆地上的空气比海洋上的空气冷却要快，这样就造成海洋上的空气上升，而陆地上较冷的空气沿地面流向海洋，形成了陆风.山谷风――山岳地区在一昼夜间风向交替的山风（或称山岳风）与谷风（或称平原风）．谷风的产生是由于日间太阳照射使山坡上的空气温度升高，热空气上升，而地势地处的冷空气则自山谷向上流动，这就形成了谷风；到了夜晚，空气中的热量向高空散发，高空中的空气密度增大，空气则沿山坡向下流动，这就形成了山风．第二章风的描述如上所述，风是由于空气的流动而形成的，因此可被看做是向量，包括空气流动的速度及流动的方向两个要素，也即是风速和风向．对于人类来说，风是最熟悉的自然现象之一，风速与风向在不同的时间（每日每月每年）都有一定的周期性变化．为了估算某一地域的风能资源，必须测量出每日、每月、每年的风速及风向数据，了解其变化的情况。
风电基础知识
风电基础知识一、安全管理：1、高压设备发生接地时，室内几米范围内禁止靠近？答：4m2、电业人员对安规考试几年进行几次？答：安规考试每年进行一次。
3、停电时倒闸操作的顺序？答：断路器（开关）——负荷侧刀闸——电源侧刀闸4、电气设备上的工作组织措施有哪些？答：工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断、转移和终结制度。
5、电气设备上工作的技术措施有哪些？答：停电、验电、接地、悬挂标示牌和装设遮拦。
6、风机地网接地电阻合格的范围？答：接地电阻≤4Ω。
7、接地电阻可采取什么方法测量？答：电位降法，电流-电压三极法，接地电阻阻抗测试仪法。
8、绝缘手套应多长时间试验一次？答：半年。
9、高压验电器应多长时间试验一次？答：半年。
10、金属导体的电阻值与温度的关系？答：随温度的升高而增大。
11、被电击的人能否获救关键在什么？答：取决于能否尽快脱离电源和施行紧急救护？12、当发电有人触电时，首先做什么？答：迅速脱离电源。
13、由雷电引起的电压叫什么？答：叫大气过电压。
14、高压断路器内部油的作用是什么？答：绝缘和灭弧。
15、兆欧表进行测量时应保持在多少转？答：120r/min16、变压器中性点接地属于？答：工作接地。
17、计量用电流互感器的精度要求答：0.2级。
18、公司范围内CT二次侧额定电流一般为多少？答：5A。
19、设备的双重名称是指什么答：设备名称和编号。
20、雷击过后多长时间可以接近风机？答：1h以后。
21、事故调查应坚持什么原则？答：“四不放过”原则。
22、交流电能表属于什么仪表？答：感应式仪表。
23、最常见的电流保护措施是什么？答：快速熔断器。
24、补偿电容的投切与主变分接头？答：补偿电容投切时，应观察10kV母线电压，根据母线电压情况调整分接头。
25、直流系统接地怎么办？答：当发生直流系统接地时，应采用拉路方法判断，每条直流回路断开不超过3s。
26、10kV母线PT的开口三角作用？答：用于测量不平衡电压，消除谐振，提供零序电压，保护等作用。
风电场安全培训教材
风电场安全培训教材第一章：风电场基础知识为了确保风电场的安全运营，必须首先掌握一些基础知识。
本章将介绍风电场的定义、构成以及主要设备的功能。
一、风电场的定义风电场是指通过安装在地面或海洋风区的大型风力发电机组，利用风力驱动发电机旋转，进而发电的区域。
二、风电场的构成1. 风力发电机组：主要由机舱、叶片、涡轮、发电机等组成，叶片通过受风力作用旋转，带动涡轮和发电机发电。
2. 传输系统：包括电缆、变压器等设备，将发电机产生的电能传输到电网中。
3. 控制系统：用于监测和控制风力发电机组的运行，确保其安全和高效运行。
4. 基础设施：风电场的基础设施包括道路、通讯网络、风机安装平台等。
三、风电场设备的功能1. 风力发电机组：将风能转化为机械能，进而转化为电能。
2. 传输系统：将风力发电机组产生的电能传输到电网中，以供给用户使用。
3. 控制系统：监测和控制发电机组的运行状态，确保其安全稳定运行。
第二章：风电场安全管理为了确保风电场的安全运行，必须建立科学的安全管理系统。
本章将介绍风电场的安全管理体系以及针对不同风险的应急措施。
一、风电场安全管理体系风电场安全管理体系是指针对风电场设计、施工、运维等全过程的安全管理体系，包括以下几个方面：1. 安全责任制：明确各级人员的安全责任，建立健全的安全管理机构。
2. 安全培训：对风电场从业人员进行安全培训，提高安全意识和技能。
3. 危险源管理：识别和管理风电场可能存在的危险源，采取相应的控制措施。
4. 安全检查与监督：定期进行风电场的安全检查和监督，发现问题及时处理。
二、风电场应急措施1. 天气预警：根据气象部门发布的天气预警，及时采取相应的安全措施。
2. 事故应急：建立完善的事故应急预案，明确责任人员和应急流程，确保事故处置及时有效。
第三章：风电场作业安全风电场的作业安全是保证风电场正常运行的重要环节。
本章将介绍风电场的常见作业及安全注意事项。
一、风力发电机组的巡检与维护1. 巡检规范：进行定期巡视，检查发电机组的运行状态和设备完好情况。
风电场基础知识
有功 无功
升压变电站
主要设备：35KV开关柜
升压变电站
主要设备：主变
升压变电站
主要设备：220KVGIS
升压变电站
主要设备：升压变电站
升压变电站
电网接入
电网接入
基本原理：电网最喜欢什么样的电能接入
1、高电能质量
2、高稳定性
3、高可控性
0
6
12
18
23
电网接入
基本原理：电网接入需要高速公路（接入电压等级）
任意频率
直流
标准50Hz
双馈风力发电机
主要设备：风机结构
风如何发电
风如何发电
风机将风转化为电能是八部分的技术知识耦合在一起的：
• 风(Wind) • 空气动力学
电气网络(Electrical 基础(Foundations)
叶片动力学(Blade dynamics)
控制(Control)
塔架(Tower)
风电场系统简介
概述
风机 箱式变电站 架空线路 电力电缆
690V
35kVLeabharlann 升压变电站220kV
电网接入回路
概述
基本原理：电与磁的关系
风如何发电
风如何发电
基本原理：发电机如何发电
直流发电机
交流发电机
风如何发电
基本原理：电网中都是三相交流电
C B A
风如何发电
主要设备：风机类型
定速风力发电机
变速同步风力发电机
电网接入
基本原理：小溪进池塘，大江进大海（系统短路容量）
K = 风电场装机容量/系统接入点短路容量
丹麦规定K<=5%，德国规定K<=3.33%，日本规定K<=10%，我国尚无统一要求
风电场基础知识资料
额定电压（kV） 35 60 110 220 330 500 750
输送容量（MW） 2—10 3.5—30 10—50 100—500 200—800 1000—1500 2000—2500
输电距离（km） 20—50 30—100 50—150 100—300 200—600 150—850 500以上
电网接入
基本原理：小溪进池塘，大江进大海（系统短路容量）
K = 风电场装机容量/系统接入点短路容量
丹麦规定K<=5%，德国规定K<=3.33%，日本规定K<=10%，我国尚无统一要求
一次接入方案
三仓变短路电流水平 2006年：5kA 2010年：20kA
电网接入
一期工程K值：4.5％
风电场系统简介
概述
风机 箱式变电站 架空线路 电力电缆
690V
35kV
升压变电站
220kV
电网接入回路
概述
基本
基本原理：发电机如何发电
直流发电机
交流发电机
风如何发电
基本原理：电网中都是三相交流电
C B A
风如何发电
主要设备：风机类型
定速风力发电机
变速同步风力发电机
传动系统(Drive train)
风如何发电
风机是由轮毂采集风能，由主轴传递给齿轮箱，齿轮箱 经过变速将能量通过联轴器传递给发电机，最后由发电 机转化为电能。
风电场内的电力输送
风电场内的电力输送
基本原理：远距离输送电力需要高电压
相同能量 小河（低电压） 高流速(电流)，高损耗
大河（高电压） 低流速(电流)，低损耗
任意频率
直流
标准50Hz
双馈风力发电机
风电基础知识
风电的优势与挑战
优势：可再生、清洁、可持续。 挑战：间歇性、地域限制、生态影响。 解决方案：储能技术、智能电网、环境评估。 政策支持：各国政府推动可再生能源发展。
风电的未来发展趋势
技术创新：提高风机效率，降低成本。 规模扩大：开发新的风电场，特别是海上风电。 整合能源系统：与其他可再生能源（如太阳能）结合。 政策驱动：加大对可再生能源的投资和支持。
风电基础知识
作者 2024-09-24
目录
1. 风电简介 2. 风力发电原理 3. 风力发电机类型 4. 风电的优势与挑战 5. 风电的未来发展趋势
风电简介
定义全球现状：风电在全球能源结构中占比逐年增加。 中国地位：中国是世界上最大的风电市场之一。
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风力发电原理
能量转换：风能→机械能→电能。 关键部件：叶轮、传动系统、发电机。 工作原理：风力推动叶轮旋转，通过传动系统带动发电机产生电能。 效率因素：风速、叶轮设计、地理位置。
风力发电机类型
水平轴风机：最常见的类型，叶轮轴线平行于地面。 垂直轴风机：叶轮轴线垂直于地面，适合城市和复杂地形。 离岸风机：安装在海上，利用更稳定和强劲的海风。 分布式风机：小型风机，用于家庭或偏远地区供电。
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风电场基础知识
一、风力发电的基本原理
并网型风力发电机组的功能是将风中的动能转化成机械能，再将机械能转化为电能，输送到电网中。
对并网型风力发电机组的基本要求：在当地风况、气候和电网条件下能够长期安全运行，取得最大的年发电量和最低的发电成本。
二、风电场的组成
1. 升压站部分
升压站的作用是把低电压等级电压转化成高电压等级电压，降低电能损耗，从而经济、稳定的完成电能的输送。
升压站电压等级：
10KV 35KV 110KV 220KV 500KV 750KV 1000KV
升压站一次系统的组成：
①主变压器
主变压器原理：利用电磁感应原理，把一个电压等级转化成另一等级。
变压器的分类：按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。
按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。
②无功补偿部分
无功补偿作用：当电网中电压不稳定或电压降低时，通过补偿无功以保证电网的稳定、可靠.
电容器分类：全补偿式电容器、SVC自动无功补偿
③风机进线部分
④ 站用电部分
2. 风机部分
风机的组成: 叶轮(叶片+轮毂)、机舱、塔筒、基础（如下图）
① 叶轮
叶轮由叶片和轮毂组成.
叶片：主要材料有玻璃纤维增强塑料（GRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）、木材、钢和铝等复合材料组成。
叶片的刚度、固有特性和经济性是主要的，所以对材料的的选用很重要。
复合材料的优点：
㈠复合材料的可设计性强
㈡易成型性好
㈢耐腐蚀性强
㈣维护少、易修补
轮毂：轮毂是联接叶片和主轴的重要部件,,如下图
轮毂作用是传递风轮的力和力矩到后面的机械结构中去，由此叶片上的
载荷可以传递到机舱或塔筒上。
轮毂的材料是铸钢也可以采用高强度的球墨铸铁。
② 塔筒
塔筒的作用：支撑机舱达到所需要的高度，其上安置发电机和控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆，还装有供操作人员上下机舱的扶梯。
③基础
基础为钢筋混凝土结构，根据当地地质情况设计成不同的形式。
其中心预置与塔筒连接的基础部件，保证将风力发电机组牢牢固定在基础上。
基础周围还要设置预防雷击的接地系统。
④机舱
机舱由底盘和机舱罩组成,底盘上安装初了控制器以外的主要部件。
机舱罩后部的上方装有风速和风向传感器，底部与塔筒相连。
三、并网型风机的组成
并网型风机由变速传动系统、偏航系统、液压系统、安全系统、控制系统组成。
1.变速传动系统包括主轴、齿轮箱和联轴节。
轮毂与主轴固定连接，将风轮的扭矩传递给齿轮箱。
大型风力发电机组风轮的转速一般在10-30r/min范围内，通过齿轮箱增速到发电机的同步转速1500r/min,经高速轴、联轴节驱动发电机旋转。
如图
2.偏航系统：功能就是跟踪风向的变化，驱动机舱围绕塔筒中心线旋转，使叶轮扫掠面积与风向保持垂直。
风向标是偏航系统的传感器，将风向信号交给控制器，然后反馈给偏航电机，驱动晓齿轮沿着与塔筒顶部固定的大齿圈移动，经过偏航轴承使机舱转动，直到风轮对准风向后停止。
如图
偏航系统的组成：偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压回路等几部分组成。
3.液压系统：
(1)定桨距风力发电机组的液压系统（叶尖刹车系统）
风力发电机组的液压系统和刹车机构是一个整体。
在定桨距风力发电机组中，液压系统的主要任务是执行风力发电机组的气动刹车和机械刹车。
(2)变桨距风力发电机组的液压系统
变桨距风力发电机组中，液压系统主要控制变桨机构，实现风力发电机组的转速控制、功率控制，同时也控制机械刹车机构。
4.安全系统：机组控制运行安全保护系统。
(1).大风保护安全系统机组设计有切入风速，切出风速，一般取10min，25m/s的风速停机；由于此时风的能量很大，系统必须采取保护措施，在停机前对失速型风机，叶轮叶片自动降低风能的捕获，风力发电机组的功率输出仍然保持在额定功率左右，而对于变桨风力发电机组必须调节叶片变桨角，实现功率输出的调节，限制最大功率的输出，保证发电机运行安全。
当大风停机时，机组必须按照安全程序停机。
停机后，风力发电机组必须90度对风控制。
(2).参数越界保护
(3).电压保护
(4).电流保护
(5).振动保护
(6)紧急停机安全链保护
5.控制系统
控制系统是以主动或被动的方式控制机组的运行，使系统运行在安全允许的规定范围内，且各项参数保持在正常工作范围内。
控
制系统可以控制的功能和参数包括功率极限、风轮转速、电气负载的连接、起动及停机过程、电网或负载丢失时的停机、纽缆限制、机舱对风、运行时电量和温度参数的限制。
（新能源办陈辉）。