电气工程及其自动化专业300MW海上风电场电气主接线设计毕业设计8
毕业设计(论文)-风电场电气主接线设计与优化
毕业设计（论文）-风电场电气主接线设计与优化华北电力大学本科毕业设计(论文)摘要风力发电作为一种清洁的可再生能源发电方式,已越来越受到世界各国的欢迎，与此同时，风电场设计也备受重视。
虽然风电场电气设计与传统电厂设计的原理相同,但传统的设计方法并不一定适合风电场设计。
所以有必要进行专门针对风电场电气主接线设计的研究。
风电场的电气设计主要包含几个方面:风力发电机组升压方式、风电场集电线路选择、风机(风电机组)分组及连接方式。
现国内外风力发电机组出线电压多为690V，多采用升至35kV方案。
风电场集电线路方案一般采用架空线或电缆敷设方式。
架空线的成本较低,但可靠性较低,电缆的成本高,可靠性也高;集电线路结构有4种常用方案，链形结构;单边环形结构;双边环形结构;复合环形结构。
链形结构简单，成本不高。
环形设计成本较高，但其可靠性较高。
风力发电机分组多为靠风机的排布位置、及结合现场施工的便捷性制定。
作者主要针对风电场电气主接线进行设计和优化,通过对风机的分组和连接方式、风电场集电线路方案、风电场短路电流计算及设备选取等的问题进行深入的计算与讨论，提出一些关于风机分组连接、集电线路设计的可行方案。
并通过现有风电场的数据，对方案进行技术和经济方面的比较，确定最终方案并对其进行优化。
为今后的风电场设计提供一些经验和参考意见, 便于今后找出一套适用于风电场电气主接线设计的方法。
关键词:风电场,电气设计, 集电系统,优化I华北电力大学本科毕业设计(论文)ABSTRACTBy the wind power as one kind of clean renewable energy source the electricity generation way, the design of wind farm has been popular and been paid attention to with the world. Although the electrical design of wind farm and the traditional design technology at the electrical principle is the same, but sometimes the methods are not suitable in fact. So specifically forthe electrical design of wind farm has come into being.The electrical design of wind farm mainly includes several aspects: wind turbine generators, wind energy booster way of electrical collector system, WGTS’s groupand connection. Now the WGTS’s voltage qualifies for 690V, and much taking the voltage to 35kV. Wind farm electrical collector system generally uses the bus or cable.The cost of bus is relatively lower, but reliability is low, cableis high costs and high reliability; The electrical collector system has four common solutions, stringclustering; Unilateral redundancy clustering; Bilateral redundancy clustering;Composite redundancy clustering. String clustering is simple structure, cost is not high. With redundancy design cost is higher, but it has high reliability. For more on WTGS group and combining lay on its location and the convenient of building.We will discuss about the main points of the wind farm electrical design and optimized. It will get some design which is about thegrouping and connection and the connection lines that can be used, by calculating and discussing, include the grouping and connection of the WTGS, the connection lines, the wind farm electrical short-circuitcurrent computation , the equipment selection and so on. We will compare different schemes from the economic and technical aspects based onexciting wind farm data, then optimizing and being sure these plans. These conclusions and viewpoints can be references for the future wind farm design, and be easy finding out a set of way to be suitable the electrical design of wind farm.KEY WORDS: Wind farm, electrical design, electrical collector system, optimizationII华北电力大学本科毕业设计(论文)目录摘要..............................................................................? ABSTRACT..............................................................................? 第1章绪论 (3)1.1研究背景 (3)1.2研究意义 (4)1.3国内外研究现状 (4)1.4本文主要内容...................................................5 第2章风场介绍及主要设备选型 (6)2.1风电场基本资料 (6)2.2电气主接线设计 (6)2.3主要设备选型 (8)2.3.1风电机组的选型 (8)2.3.2风机箱变的选型 (8)2.3.3主变压器的选型................................................9 第3章风电场接线方案比选 (11)3.1概述 (11)3.2集电线路方案比选 (11)3.2.1方案描述及比较 (11)3.2.1.1技术特点 (11)3.2.1.2经济比较 (12)3.2.2结论 (13)3.3风机分组和连接方案的比选 (13)3.3.1方案描述 (13)3.3.2方案比较 (13)3.3.2.1技术比较 (13)3.3.2.2经济比较 (21)3.3.3结论 (21)1华北电力大学本科毕业设计(论文)3.4本章小结............................................................22 第4章短路电流计算及其它电气设备的选取 (23)4.1计算说明 (23)4.2系统等效简化图 (23)4.3短路电流的计算 (24)4.3.1各元件的标幺值 (24)4.3.2 各短路点的短路电流计算 (24)4.4其它电气设备的选取 (26)4.4.1 断路器的选取 (26)4.4.2隔离开关的选取 (28)4.4.3 电压互感器的选取 (28)4.4.4电流互感器的选取 (28)4.5本章小结............................................................30 第5章方案优化 (31)5.1概述 (31)5.2风机分组的优化 (31)5.2.1技术比较 (31)5.2.2经济比较 (34)5.2.3结论 (34)5.3线路优化 (35)5.3.1线路的选择 (35)5.3.2技术比较 (35)5.3.3经济比较 (38)5.3.4结论……………………………………………………38 5.4本章小结………………………………………………………………39 结论……………………………………………………………………40 参考文献..............................................................................41 附录..............................................................................42 致谢 (45)2华北电力大学本科毕业设计(论文)第1章绪论1.1 研究背景风能是一种无污染的、储量丰富的可再生能源。
关于电气工程及其自动化专业的毕业设计
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(完整版)电气工程及其自动化专业毕业课程设计任务书(综合实践)
信电工程学院电气工程及其自动化专业课程设计任务书（综合实践）课程设计的目的是通过一个实际工程的设计，巩固和加深对课程所学理论知识的理解；培养学生分析问题和独立解决实际问题的能力，理论联系实际的能力，技术与经济全面考虑问题的观点；初步学习工程经济的计算方法等。
因此，课程设计是专业课程教学中重要的实践性环节。
设计题目1：220kV降压变电站电气一次部分设计1、设计任务根据电力系统规划需新建一座220kV终端变电站。
该站建成后与A、B、C三个220kV电网系统相连并供给110、10kV近区用户供电。
2、原始资料2.1 按照规划要求该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。
本期投产2台变压器预留1台变压器的扩建间隔220kV出线7回其中备用2回110kV出线10回其中备用2回10kV出线14回其中备用2回。
2.2 根据规划本所与系统的连接方式为220kV侧与A及C系统各通过2回架空线路相连与B系统通过1回架空线路相连A与B及B与C之间各有1回架空线路联络。
2.3系统阻抗220kV侧电源A、B、C三个系统容量分别为SA2000MVASB1500MVASC4000MVA系统阻抗标幺值分别为XA 0.3XB 0.4XC 0.2各电抗均以各电源容量为基值计算的标幺值110及10kV侧没有电源。
2.4 110kV侧负荷主要为工厂和地区变电站最大负荷约231MW功率因数cosφ0.9-0.8负荷同时率为0.8其中I、II级负荷占8510kV侧总负荷为12.4MW功率因数cosφ0.9-0.8负荷同时率为0.7Ⅰ、Ⅱ级负荷占70最大一回出线负荷为2500kW所用负荷为400kVAⅠ、Ⅱ级负荷占50。
2.5 220kV和110kV侧出线主保护动作时间为0.2s后备保护时间为2s变压器主保护动作时间为0.2s后备保护时间为1s220kV和110kV侧断路器燃弧时间按0.05s考虑。
2.6 本站拟建地区位于山坡上南面靠丘陵东西北地势平坦、地质构造稳定、土壤电阻率为1.5³102欧²米。
某300MW海上风电场电气系统仿真计算任务书
某300MW海上风电场电气系统仿真计算任务书研究院机电分院二○一一年十月批准：核定：审查：校核：编写：目录1. 前言 (1)2. 电站概况 (1)3. 工程布置 (2)4. 应用标准与规范 (2)5. 仿真计算目的与任务 (2)5.1 仿真计算目的 (2)5.2 仿真计算任务 (3)6. 提交成果要求 (4)6.1 成果提交标准与基本要求 (4)6.2 提交成果与提交时间 (4)6.3 其他说明 (5)7. 委托方提供的资料 (5)1. 前言经过近几年的快速发展，我国陆地风电的装机容量已跃居世界第一位，随着陆地风电的不断发展，其各方面的技术研究目前仍在不断的探讨与发展之中。
在今年我国风电的发展已开始向海上发展，并计划2015年建成500万千瓦海上风电的发展目标。
海上风电和陆地风电相比有很多不同的方面，如集电线路一般都采用海底电缆，其电容电流相对陆地风电的架空线路要大很多，此时无功补偿方式与容量等方面应当有所不同；风电场离海岸较远时，为降低造价、减少损耗，一般在风电场附近建设海上升压站，将电压升高后以高压海底电缆送上岸边再换为架空线路送往电力系统，同样由于电缆的电容电流远大于架空线路的特点，其工频过电压、操作过电压与雷电过电压等应当具有与架空线路过电压不同的特点。
等等，包括风电场内部电压与无功分布特点，短路电流水平与设备参数配置等既有与陆地风电场类似的方面，但具体的数值水平仍需要进行研究、分析与判断，以便为海上风电场的设计工作提供可靠的依据，以确保海上风电场的安全可靠运行。
2. 电站概况唐山某菩提岛300MW海上风电场工程位于唐山市两港（京唐港、曹妃甸港）之间某县海域，场址南北长约11.2km，东西长约6.8km，场址中心距离岸线约16km，西侧与曹妃甸开放水域隔开约3km的缓冲带，东侧距离海上油气田及航道1km，场址中心点距离曹妃甸港约20km。
风电场海域属于暖温带半湿润大陆性季风气候，春夏秋冬四季分明，地方气候多样，气候资源非常丰富。
某300MW海上风电场电气系统仿真研究
某300MW海上风电场电气系统仿真研究1.风机的建模风力发电系统是将风能通过风机转换为机械能，然后再带动发电机将其转化为电能的一种发电系统。
按照风机的转速是否能够变化，可以将其分为定速恒频和变速恒频两大类。
1.1.定速恒频风力发电系统定速恒频风力发电系统如下图所示，通常由风机，齿轮箱，鼠笼式异步发电机构成。
在正常运行时，风力机保持恒速运行，转速由发电机的极数和齿轮箱决定。
这种系统的优点是结构和控制都非常简单，造价较低，但是主要缺点在于：无功不可控，需要电容器组或SVC 进行无功补偿；叶片与轮毂刚性连接，风速波动较大时产生较大的机械负载，容易导致齿轮箱故障，对叶片要求也较高；输出功率波动较大；发生失速时，难以保证恒定的功率输出，输出功率有所降低。
因此，定速恒频风力发电系统已经逐渐被变速恒频发电系统所取代。
图恒速恒频风力发电系统1.2.变速恒频风力发电系统变速恒频发电系统具有以下优点：一是风机的转速可以随风速的变化而变化，可以使风机始终保持在最大风能捕获的工况下运行，提高对风能的利用率；二是由于含有电力电子变流器，变速恒频发电系统可以实现与电网的柔性连接，增加运行和控制的灵活性。
根据所使用的发电机及变流器的不同，现有的变速恒频发电系统可以分为以下几类：1.2.1.电励磁同步风力发电系统电励磁同步发电系统原理图如下图所示，同步发电机的定子侧通过背靠背变流器与电网连接，与电网实现电气隔离，因此可以在不同的频率下运行而不影响电网的频率。
其优势体现在：通过控制变频器的调制比可以分别控制有功和无功，在系统故障时提供无功支持，提高电网动态特性；不需要并联电容器作无功补偿装置。
这种风力机系统在国外已有一系列工程实例，但是在我国尚未得到应用，其主要原因是全功率变频器的造价很高，相应的损耗也较大。
图电励磁同步风力发电系统1.2.2.直驱式永磁同步风力发电系统直驱式磁同步风力发电系统原理图如下图所示，它采用永磁同步发电机，并且省去了齿轮箱，直接将风力机与同步发电机的转子相连，虽然风力机的转速较低，但是通过交直交变流器的控制，可以使整个发电系统输出工频的电压和电流。
电气工程及其自动化专业毕业设计论文风力发电机的设计及风力发电系统的研究10-
电气工程及其自动化专业毕业设计论文风力发电机的设计及风力发电系统的研究10:XXXXXXXXXX大学毕业论文题目：风力发电机的设计及风力发电系统的研究系：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化班级：XXXXX学号：XXXXXXX 学生姓名：XXXXXX 导师姓名：完成日期：20__年6月10日毕业设计题目：风力发电机的设计及风力发电系统的研究系：电气与信息工程系专业：电气工程及其自动化班级：XXXX 学号：XXXXXXX 学生姓名：XXXXXXXXXXXXXXX 导师姓名：XXXXXXXXXXXXXXXX 完成日期：20__年6月10日诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。
作者签名：日期：年月日毕业设计（论文）任务书题目：风力发电机的设计及风力发电系统的研究姓名系电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级学号指导老师职称教研室主任一、基本任务及要求：1）基本数据：额定功率 KW 连接方式 Y 额定电压额定转速相数 m=3 功率因数效率绝缘等级F 极对数 P=2 2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容：（1）风力发电机的电磁设计方案；（2）风力发电系统的研究；（3）电机主要零部件图的绘制；（4）说明书。
进度安排及完成时间：2月20日——3月10日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告 3月13日——4月25日：毕业实习、撰写实习报告3月27日——5月30日：毕业设计4月中旬：毕业设计中期抽查6月1日——6月14日：撰写毕业设计说明书（论文）6月15日——6月17日：修改、装订毕业设计说明书（论文），并将电子文档上传FTP 6月17日——6月20日：毕业设计答辩目录摘要 I ABSTRACT II 第1章绪论 1 1.1 开发利用风能的动因 1 1.1.1 经济驱动力 1 1.1.2 环境驱动力 2 1.1.3 社会驱动力 2 1.1.4 技术驱动力 2 1.2 风力发电的现状 2 1.2.1 世界风力发电现状 2 1.2.2 中国风力发电现状[13] 3 1.3 风力发电展望 3 第2章风力发电系统的研究 5 2.1 风力发电系统 5 2.1.1 恒速恒频发电系统 5 2.1.2 变速恒频发电机系统 6 2.2 变速恒频风力发电系统的总体设计 9 2.2.1 变速恒频风力发电系统的特点 9 2.2.2 变速恒频风力发电系统的结构 9 2.2.3 变速恒频风力发电系统运行控制的总体方案 19 第3章风力发电机的设计 253.1 概述[11] 25 3.2 风力发电机 25 3.2.1 风力发电机的结构 25 3.2.2 风力发电机的原理 26 3.3 三相异步发电机的电磁设计 27 3.3.1 三相异步发电机电磁设计的特点 27 3.3.2 三相异步发电机和三相异步电动机的差异[2] 273.3.3 三相异步发电机的电磁设计方案 28 3.3.4 三相异步发电机电磁计算程序 29 结束语 40 参考文献 41 致谢 43 附录 A 定子冲片图附录 B 转子冲片图附录 C 总装图风力发电机的设计及风力发电系统的研究摘要：本文对国内外风力发电的发展现状进行了概述。
电气及其自动化毕业设计
名目前言随着我国经济的不断开展，对能源的需求量也越来越大，然而能源的缺乏与需求之间的矛盾在近几年不断恶化，国家急需电力事业的开展，为我国经济的开展提供保障。
就我国目前的电力能源结构来瞧，我国要紧是以火电为主，然而火电由于运行过程中污染大，在煤炭价格高涨的今天，火电的运行本钞票也较高，受锅炉和其他火电厂用电设备的碍事，其资源利用率较低，一般热效率只有30%-50%左右。
与之相比水电就有许多明显的优势。
因此，关于电力系统水电站设计方面的论文研究就显得格外重要。
本毕业设计〔论文〕课题来源于青海省直岗拉卡水电站。
要紧针对直岗拉卡水电站在电力系统的地位，拟定本电厂的电气主接线方案，通过技术经济比立，确定推举方案，对其进行短路电流的计算，对电厂所用设备进行选择，然后对各级电压配电装置及总体布置设计。
同时对其发电机继电保卫进行设计。
在这些设计过程中需要用到各种电力工程设计手册，同时借用AutoCAD辅助工具画出其电气主接线图、室外配电装置图、发电机保卫的原理接线图、展开图、保卫屏的布置及端子排接线图。
故本论文属于典型的针对某工程进行最优设计的工程设计类论文。
通过本论文的研究，能够使直岗拉卡水电站平安可靠的在系统中运行，保证其持续可靠的供电。
也能提高自己使用AutoCAD,word等软件的能力，培养出自己工程设计的瞧念，是对大学四年所学理论知识与实践的融合。
第一章电气主接线设计1.1设计原那么电气主接线是水电站由高压电气设备通过连线组成的接收和分配电能的电路。
电气主接线依据水电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控和节约投资等要求。
在电气主接线设计时，综合考虑以下方面：①保证必要的供电可靠性和电能质量平安可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最全然的要求。
在设计时，除对主接线形式予以定性评价外，关于比立重要的水电站需要进行定量分析和计算。
300MW机组火力发电厂电气部分设计
300MW机组火力发电厂电气部分毕业设计论文目录摘要 (I)绪论 (1)第1章电力系统及其发电厂电气部分总述 (3)1.1 电力系统的构成 (3)1.2 对电力系统的基本要求 (3)1.3 发电厂电气部分概述 (4)第2章发电厂电气主接线选择 (6)2.1 概述 (6)2.2 电气主接线的设计依据 (6)2.3 主接线方案的拟定 (8)2.4 主接线方案的比较与选定 (9)第3章主变压器的选择 (10)3.1 主变压器的概述 (10)3.2 主变压器的选择 (10)3.3 主变压器的计算 (10)第4章短路电流的分析及计算 (12)4.1 短路电流计算分析 (12)第5章电气设备的选择及校验 (14)5.1 电气设备选择的原则 (14)5.2 电气设备的分析 (14)5.3 220KV母线侧高压断路器的选择及校验 (14)5.4 220KV母线侧隔离开关的选择及校验 (15)5.5 220KV母线侧电流互感器的选择 (16)5.6 220KV母线侧电压互感器的选择 (16)5.7 110KV母线侧高压断路器的选择及校验 (18)5.8 110KV母线侧隔离开关的选择及校验 (18)5.9 110KV母线侧电流互感器的选择 (19)5.10110KV母线侧电压互感器的选择 (19)第6章防雷保护规划 (21)6.1 雷电过电压的形成与危害 (21)6.2 防雷保护 (21)6.3避雷器的选择 (22)6.4防雷计算 (22)第7章展望 (26)致谢 (28)参考文献 (29)附录I短路电流计算 (30)绪论世界各国电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强。
所以很多发达国家的电力系统都已联合成统一的国家电力系统，甚至联合成跨国电力系统。
这可以说是现代电力工业发展的重要标志。
我国也必然要向这一方向发展由于负荷的不断增长和电源建设的发展，负荷和能量分布不均衡，将一个电力系统与邻近的电力系统互联，是历史发展的必然趋势。
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毕业设计[论文]任务书
姓名朱刚专业电气工程及其自动化指导教师张红
学号入学时间 10年3月站点（院系）昆山
一、课题名称(论文标题)
300MW海上风电场电气主接线设计
二、课题内容
随着不可再生能源资源的日益消耗，风力发电作为一种清洁的发电方式，已越来越受到世界各国的欢迎。
与此同时，海上风电备受重视，虽然海上风电场电气设计与陆上风电场的原理相同，但由于海上环境因素和风机布局的影响，以往设计方法并不一定适合海上风电场。
所以有必要进行针对海上风电场电气主接线设计的探讨。
海上风电场的电气设计主要包含几个方面：风力发电机组升压方式、风电场汇流电缆（集电线路）选择、风机分组及连接方式、风电场入网方式等等。
海上风电场汇流线路方案无一例外采用海底电缆敷设方式。
虽然海底高压电缆的成本很高，但可靠性也高；海上汇流电缆线路结构主要有3种常用方案：链形结构、单边环形结构和双边环形结构。
链形结构因简单，造价低，被陆上风电和海上风电广泛采用。
风力发电机分组多为靠风机的排布位置、结合海上土建施工的便捷性，由微观选址制定。
本文主要针对开发中的江苏沿海某300MW海上风电场（海上升压站平台）电气主接线进行设计，通过对风机的分组和连接方式、风电场汇流线路方案、风电场短路电流计算以及主要设备选取原则等问题进行具体的讨论，提出两种关于风机分组连接、汇流线路设计的可行方案。
并借鉴现有海上风电场的数据，对方案进行技术和经济方面的比较，确定最终方案。
陆上部分变电/开关站预留了扩建二期间隔和光伏发电送出通道，原则为一期预留二期建成，具体不在设计范围内。
三、课题任务要求
1、观点正确，论证充分，信息来源可靠
2、结构合理，逻辑严密，用数据说话
3、有新颖性，并满足一定的阅读量
四、同组设计者
无
五、主要参考文献
[1] 风力发电场设计技术规范(DLT_5383—2007) ，中电联；
[2] 风电场接入电力系统技术规定（报批稿）；
[3] 国家电网公司，风电场接入系统设计内容深度规定（修订版）；
[4] 大型风电场并网设计技术规范（NB/T-2010）；
[5] 国家电网公司，风电场电气系统典型设计（ISBN：9787512318489）；
[6] 朱永强, 张旭《风电场电气系统》. 机械工业出版社 2008；
[7] 许瑞林.江苏省海上风电发展前景与展望；
[8] 东海大桥海上风电场工程；
[9] 刘海东《江苏沿海风电开发的可行性分析》.北京,华北电力大学，2006；
[10] Predrag Djapic,Goran Strbac《Cost Benefit Methodology for Optimal Design of Offshore Transmission Systems》. FUNDED BY BERR,July 2008；
[11] 所有风资源数据和信息均来自国家发改委能源局、中国风力发电、欧洲风能协会、中国再生资源网、中国新能源与再生资源网、江苏省发改委、全球风能协会、东台市气象局、日本风能协会、澳大利亚风能协会、清洁能源网社区、国家电网公司、中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会等网站.
指导教师签字 ______
教研室主任签字。