风电场电气系统

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1、华能酒泉风电有限责任公司风电场电气系统2014年7月§1.1风力发电概述风力发电风力发电机组与电网的联系是通过风电场中的电气部分得以实现的。§1.2电气和电气部分电气部分可以泛泛地理解为：由所有带电设备及其附属设备所组成的全部。电气部分的一般组成：一次和二次部分。电气一次部分：用于生产、变换、传输、分配和消耗电能的部分。电气二次部分：对厂站内一次部分进行监视、测量、控制和保护的部分。§1.2.1电气的基本概念§1.2电气和电气部分§1.2.2电气部分的一般组成风电场电气一次系统可以分为四个主要部分：风电机组、集电系统、升压站及厂用电系统风电机组:除了风力机和发电机以外，还包括电力电

2、子换流器（亦即变频器）和对应的机组升压变压器（亦即箱变又称集电变）。集电系统：将风电机组生产的电能按组收集起来。分组采用位置就近原则，每组包含的风电机组数目大体相同。每一组的多台风电机组输出（经过箱变升压后）由电缆线路直接并联，汇集为一条35KV架空线路输送到升压站。§1.2电气和电气部分§1.2.2电气部分的一般组成升压变电站：主变压器将集电系统汇集的电能再次升高至到330KV接入电力系统。厂用电：包括维持风电场正常运行及安排检修维护等生产用电和风电场运行维护人员在风电场内的生活用电等，也就是风电场内用电的部分。配电装置实现了发电机、变压器、线路之间的电能的汇集和分配，这些设备的

3、连接由母线和开关电器实现，母线和开关电器的不同的组织连接也就构成就了不同的接线形式。§1.2电气和电气部分§1.2.3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。§2.1电气主接线§2.1接线形式配电装置实现了发电机、变压器、线路之间的电能的汇集和分配，这些设备的连接由母线和开关电器实现，母线和开关电器的不同的组织连接也就构成就了不同的接线形式。风电机组:采用一机一变单元接线。集电系统：单母线分段升压变电站：单母

4、线（干河口）、双母线（桥湾）风电场电气系统风电场主要一次设备9§1发电机§1交流励磁双馈式感应风力发电机组所谓“双馈式”是指，发电机的定子绕组和转子绕组与电网都有电气连接，都可以与电网之间交换功率。双馈式风电机组的定子绕组与电网直接连接，输出电压的频率可以通过转子绕组中的交流励磁电流的频率调节得以控制。换流器先将电网50Hz的交流电整流，得到直流电，再将该直流电逆变为频率满足要求的交流电，用于转子绕组的励磁。10§2变压器§2.1变压器工作原理§2.1.1变压器的电压变换变压器的基本原理是利用电磁感应现象实现一个电压等级的交流电能到另一电压等级交流电能的变换变压器的核心部件是铁心和

5、绕组，铁心用于提供磁路，缠绕于铁心上的绕组构成电路与电源相连的一侧为一次绕组，与负荷相连的一侧为二次绕组11§2.2.2变压器的结构大多数电力变压器均为油浸式变压器，即以油作为绝缘和冷却介质，所用的油一般为矿物油。图3-7变压器工作原理示意图1234567891011121314151、铁芯2、绕组3、调压分接头4、调压机构箱5、高压侧套管6、低压侧套管7、高压侧中性点8、压力释放阀门9、瓦斯继电器10、11、吸湿器12、主变端子箱13、散热风扇14、油箱15、储油柜油浸式变压器由其核心部件（即实现电磁转换的铁心和绕组）、用于调整电压变比的分接头和分接开关以及油箱和辅助设备构成。1

6、2§2.2.3调压方式与分接开关很多变压器在运行时，可以实现对变比的调整，也即对电压的调整。调压的实现，依赖于绕组匝数的变化，也就是利用分接绕组来调整原边和副变的匝数比。调压的方式有无励磁调压和有载调压§2.2.4变压器油油浸式变压器的变压器油主要用于散热和充当绝缘介质。变压器的有效冷却很重要。对大多数变压器来说，矿物油是吸收铁心、绕组热量，并将其热量传递给自冷或风冷外表面的最有效介质，有时要借助强迫油循环方式。在大多数电气设备中，有大量不同部件处于不同电位之下，因此需要将它们相互绝缘。变压器常常要在高于额定电压下短时间运行或者耐受操作冲击和雷电冲击的瞬变过电压。13§2.2.5油

7、箱、储油柜与附属设备在使用储油柜的结构中，可以将变压器主油箱的油注到顶盖位置，从而在需要时可以在顶盖上安装套管。但使用储油柜的最重要的特点在于，它可以减小变压器油与大气的接触面积，从而减小油的氧化速度和氧气在油中的溶解程度，而溶解在油中的氧气能缩短油的绝缘寿命。带储油柜的变压器还可以使用气体继电器。气体继电器通常安装在储油柜通向油箱的连管上。套管是将油箱内部的电气连接引出的部件。14油位计气体继电器低压侧套管压力释放阀温度计（油）温度计（绕组）风扇高压侧套管套管CT放