風電場電氣部分

1、風電場電氣部分基礎知識風電場電氣部分基礎知識主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、基本概念一、基本概念 二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成 三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式 四、風電場主要一次電氣設備四、風電場主要一次電氣設備一、基本概念一、基本概念一、基本概念一、基本概念 風力發(fā)電風力發(fā)電：利用風力機獲取風能并轉化為機：利用風力機獲取風能并轉化為機械能，再利用發(fā)電機將風力機輸出的機械能械能，再利用發(fā)電機將風力機輸出的機械能轉化為電能輸出的生產(chǎn)過程。轉化為電能輸出的生產(chǎn)過程。 風力發(fā)電機組：風力發(fā)電機組：用于實現(xiàn)風用于實現(xiàn)風電轉換過程電轉換過程的成套設備稱為風力發(fā)電機組。的成套設

2、備稱為風力發(fā)電機組。 風電場：風電場：是在一定的地域范圍內(nèi)由同一單是在一定的地域范圍內(nèi)由同一單位經(jīng)營管理的所有風力發(fā)電機組及配套的位經(jīng)營管理的所有風力發(fā)電機組及配套的輸變電設備、建筑設施、運行維護人員等輸變電設備、建筑設施、運行維護人員等共同組成的集合體。共同組成的集合體。 選擇風力資源良好的場地，根選擇風力資源良好的場地，根據(jù)地形條件和主風向，將多臺風力據(jù)地形條件和主風向，將多臺風力發(fā)電機組按照一定的規(guī)則排成陣列，發(fā)電機組按照一定的規(guī)則排成陣列，組成風力發(fā)電機群，并對電能進行組成風力發(fā)電機群，并對電能進行收集和管理，統(tǒng)一送入電網(wǎng)。收集和管理，統(tǒng)一送入電網(wǎng)。一、基本概念一、基本概念 風電場電氣

3、系統(tǒng)風電場電氣系統(tǒng)：一次系統(tǒng)一次系統(tǒng)：由直接參與電能生產(chǎn)、變換、傳：由直接參與電能生產(chǎn)、變換、傳輸和使用的設備及裝置構成的系統(tǒng)被稱為一次輸和使用的設備及裝置構成的系統(tǒng)被稱為一次系統(tǒng)。系統(tǒng)。二次系統(tǒng)：對一次系統(tǒng)起測量、監(jiān)視、控制和二次系統(tǒng)：對一次系統(tǒng)起測量、監(jiān)視、控制和保護作用的系統(tǒng)被稱為二次系統(tǒng)。保護作用的系統(tǒng)被稱為二次系統(tǒng)。風力發(fā)電機風力發(fā)電機集電變壓器、集電變壓器、主變壓器主變壓器集電線路、集電線路、高壓輸電線路高壓輸電線路偏航電機、變漿電機、偏航電機、變漿電機、齒輪箱油泵、變流器、齒輪箱油泵、變流器、照明等。照明等。一、基本概念一、基本概念二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成二、

4、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成風電場一次系統(tǒng)構成風電場一次系統(tǒng)構成 風電機組風電機組 集電系統(tǒng)集電系統(tǒng) 升壓變電站升壓變電站 廠用電系統(tǒng)廠用電系統(tǒng)二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成風電機組風電機組 風電機組依據(jù)風力機運行轉速和發(fā)電機頻風電機組依據(jù)風力機運行轉速和發(fā)電機頻率變化規(guī)律可分成：率變化規(guī)律可分成：恒速恒頻籠式感應發(fā)電機恒速恒頻籠式感應發(fā)電機變速恒頻雙饋感應式發(fā)電機組變速恒頻雙饋感應式發(fā)電機組變速變頻直驅式永磁同步發(fā)電機變速變頻直驅式永磁同步發(fā)電機 二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成恒速恒頻籠式感應發(fā)電機恒速恒頻籠式感應發(fā)電機優(yōu)點：結構簡單、成本較低、機組優(yōu)

5、點：結構簡單、成本較低、機組運行轉速變化范圍小、發(fā)電機輸出運行轉速變化范圍小、發(fā)電機輸出交流頻率近似恒定。交流頻率近似恒定。缺點：采用定漿距失速控制，風輪缺點：采用定漿距失速控制，風輪不能根據(jù)風速變換調(diào)整轉速，捕獲不能根據(jù)風速變換調(diào)整轉速，捕獲風能的效率低。風能的效率低。二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成變速恒頻雙饋感應式發(fā)電機組變速恒頻雙饋感應式發(fā)電機組優(yōu)點：效率高、可使用高速發(fā)優(yōu)點：效率高、可使用高速發(fā)電機。電機。缺點：升速齒輪箱價格貴、噪缺點：升速齒輪箱價格貴、噪音大、易疲勞損壞。音大、易疲勞損壞。二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成變速變頻直驅式永磁同步發(fā)電機變速變頻

6、直驅式永磁同步發(fā)電機優(yōu)點：無齒輪箱、可靠性高。優(yōu)點：無齒輪箱、可靠性高。缺點：采用低速發(fā)電機、體積缺點：采用低速發(fā)電機、體積大；使用變流設備，成本高。大；使用變流設備，成本高。二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成集電系統(tǒng)集電系統(tǒng) 作用作用：將風電機組生產(chǎn)的電能按組收集起來送入：將風電機組生產(chǎn)的電能按組收集起來送入升壓站。分組采用位置就近原則，每組包含風機升壓站。分組采用位置就近原則，每組包含風機數(shù)目大體相同，稱為一個聯(lián)合單元。數(shù)目大體相同，稱為一個聯(lián)合單元。 構成：構成：集電變壓器（機組升壓變壓器）、集電線集電變壓器（機組升壓變壓器）、集電線路構成。路構成。 集電系統(tǒng)環(huán)接方式集電系統(tǒng)環(huán)

7、接方式：利用電纜線路將每一組的升壓箱變高壓側的銅板母線利用電纜線路將每一組的升壓箱變高壓側的銅板母線（母排）并聯(lián)起來進行（母排）并聯(lián)起來進行環(huán)接環(huán)接，并從某臺機組升壓變經(jīng)，并從某臺機組升壓變經(jīng)“T”接接頭上線路。接接頭上線路?！癟”接方式。每臺風機箱變輸出均用接方式。每臺風機箱變輸出均用“T”接接頭接入接接頭接入集電線路。集電線路。集電線路走向總體與集電線路走向總體與風機分布平行。風機分布平行。可考性高。可考性高。簡化接線。簡化接線。二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成升壓箱變高壓側的母排并聯(lián)環(huán)接升壓箱變高壓側的母排并聯(lián)環(huán)接二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成集電線路集電線路二

8、、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成集電線路集電線路二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成 湖北利川齊岳山風電場一期工程湖北利川齊岳山風電場一期工程4回集電線路均回集電線路均采用電纜線路。采用電纜線路。架空線路架空線路結構結構導線導線避雷線避雷線桿塔桿塔絕緣子絕緣子用來傳輸電流，用來傳輸電流，輸送電能輸送電能使導線與桿塔使導線與桿塔之間保持絕緣之間保持絕緣把雷電流引入大把雷電流引入大地，保護線路絕地，保護線路絕緣，使其避免雷緣，使其避免雷電過電壓的破壞電過電壓的破壞支持導線和避雷線，并使帶電支持導線和避雷線，并使帶電體之間、帶電體與接地體之間體之間、帶電體與接地體之間保持必要的安全

9、距離；保持必要的安全距離；金具金具固定、懸掛、連接和保固定、懸掛、連接和保護架空線路的元件護架空線路的元件二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成金具金具二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成懸垂線夾懸垂線夾 耐張線夾耐張線夾 防震錘防震錘電纜本體導電芯線導電芯線絕緣層絕緣層包護層包護層電纜電纜終端終端電纜電纜接頭接頭電纜線路電纜線路結構結構二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成箱式變電所箱式變電所 箱式變電站：是一種將高、低壓開關設備、箱式變電站：是一種將高、低壓開關設備、電力變壓器及保護裝置、表計等設備，按電力變壓器及保護裝置、表

10、計等設備，按一定接線方案排成一體的工廠預制戶內(nèi)、一定接線方案排成一體的工廠預制戶內(nèi)、戶外緊湊式設備，即將受電、變電等功能戶外緊湊式設備，即將受電、變電等功能有機地組合在一起，安裝在一個防潮、防有機地組合在一起，安裝在一個防潮、防銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全銹、防塵、防鼠、防火、防盜、隔熱、全封閉、可移動的鋼結構箱體內(nèi)，全封閉運封閉、可移動的鋼結構箱體內(nèi)，全封閉運行。行。二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成升升壓壓箱箱變變接接線線圖圖二、風電場一次系統(tǒng)構成二、風電場一次系統(tǒng)構成三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式電氣主接線定義電氣主接線定義 電氣主接線電氣主接線

11、由發(fā)電機、變壓器、斷路器等一次設由發(fā)電機、變壓器、斷路器等一次設備按功能要求，通過連接線連接而成的用備按功能要求，通過連接線連接而成的用于實現(xiàn)電能生產(chǎn)、匯集及分配的電路，又于實現(xiàn)電能生產(chǎn)、匯集及分配的電路，又稱一次接線。稱一次接線。 電氣主接線圖電氣主接線圖 用規(guī)定的圖形及文字符號描繪主接線用規(guī)定的圖形及文字符號描繪主接線的專用圖。的專用圖。三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式2、電氣主接線分類、電氣主接線分類 有母線接線有母線接線單母線接線單母線接線雙母線接線雙母線接線 無母線接線無母線接線橋形接線橋形接線角形接線角形接線單元接線單元接線三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升

12、壓站主接線形式單母線接線單母線接線 優(yōu)點：接線簡單清晰，優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，操作方便，設備少，操作方便，投資少，便于擴建。投資少，便于擴建。 缺點：可靠性和靈活缺點：可靠性和靈活性較差。（在母線和性較差。（在母線和母線隔離開關檢修或母線隔離開關檢修或故障時，各支路都必故障時，各支路都必須停止工作；引出線須停止工作；引出線的斷路器檢修時，該的斷路器檢修時，該支路要停止供電。）支路要停止供電。）三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式單母單母線分段線分段接線接線 與單母線相比運與單母線相比運行方式靈活、可行方式靈活、可靠性提高。靠性提高。雙母線接線雙母線接線 優(yōu)點：可靠性高、優(yōu)

13、點：可靠性高、靈活性好。靈活性好。 缺點：檢修出線缺點：檢修出線斷路器時仍需停斷路器時仍需停電、導閘操作工電、導閘操作工作量大，易誤操作量大，易誤操作。作。三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式雙母線帶旁路接線雙母線帶旁路接線 檢修出線斷路檢修出線斷路器時，可保證器時，可保證不停電。不停電。三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式橋形接線橋形接線 內(nèi)橋接線（圖內(nèi)橋接線（圖a ）：）：適用于變壓器不需要適用于變壓器不需要經(jīng)常切換、輸電線路經(jīng)常切換、輸電線路較長、線路故障斷開較長、線路故障斷開幾率較高、穿越功率幾率較高、穿越功率較小的場合。較小的場合。 外橋接線（圖外橋接

14、線（圖b ）：）：適用于線路較短、故適用于線路較短、故障幾率較低、主變壓障幾率較低、主變壓器按經(jīng)濟運行的要求器按經(jīng)濟運行的要求而需要經(jīng)常切換，電而需要經(jīng)常切換，電力系統(tǒng)有較大穿越功力系統(tǒng)有較大穿越功率通過橋斷路器的情率通過橋斷路器的情況。況。(b)三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式角形接線角形接線 檢修任一斷路器都不檢修任一斷路器都不中斷供電。中斷供電。 運行可靠性高運行可靠性高 任一斷路器故障或檢任一斷路器故障或檢修時，則開環(huán)運行。修時，則開環(huán)運行。 設備選擇和繼電保護設備選擇和繼電保護整定難整定難 。 不便于擴建和發(fā)展。不便于擴建和發(fā)展。三、風電場升壓站主接線形式三、風電

15、場升壓站主接線形式單元接線單元接線 接線簡單清晰，電氣設備少，配接線簡單清晰，電氣設備少，配電裝置簡單，投資少，占地面積電裝置簡單，投資少，占地面積小。小。 不設發(fā)電機電壓母線，發(fā)電機或不設發(fā)電機電壓母線，發(fā)電機或變壓器低壓側短路時，短路電流變壓器低壓側短路時，短路電流小。小。 操作簡便，降低故障的可能性，操作簡便，降低故障的可能性，提高了工作的可靠性，繼電保護提高了工作的可靠性，繼電保護簡化。簡化。 任一元件故障或檢修全部停止任一元件故障或檢修全部停止運行，檢修時靈活性差。運行，檢修時靈活性差。三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式升壓變電站升壓變電站三、風電場升壓站主接線形式三、風電場升壓站主接線形式四、風電場主要一次電氣設備四、風電場主要一次電氣設備風電場主要一次設備風電場主要一次設備 斷路器斷路器 隔離