风电场运行维护与管理 教学课件 作者 丁立新 模块二 风电场电气部分.ppt

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1、风电场运行维护与管理模块二风电场电气部分构成知识点与能力要求理解风电场电气部分的构成掌握风力发电机组的结构原理理解风力发电机组的控制技术了解风力发电机组安装的相关内容识记风力发电机组的调试本模块主要内容项目1风电场电气部分的构成项目2风力发电机组构成与控制一、风力发电机组构成及原理二、风力发电机组控制技术项目3风力发电机组安装一、风力发电机组安装前的准备二、风力发电机组安装过程项目4风力发电机组调试与试运行一、风力发电机组的调试二、风力发电机组的试运行项目1风电场电气构成一、电气系统构成风力发电场风力发电系统：风力发电场风力

2、发电系统是由风电场、电网以及负荷构成的整体，是用于风电生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。风电场是整个风电系统的基本生产单位，风力发电机组生产电能，变电站将电能变换后传输给电网。电网：电网是实现电压等级变换和电能输送的电力装置。电网按电压等级划分为6KV电网、35KV电网、110KV、220KV、330KV、500KV网等。风电场电气系统组成：风电场是由一次系统和二次系统组成。电气一次系统用于电能的生产、变换、分配、传输和消耗；对一次系统进行测量、监视、控制和保护的系统称为电气二次系统。风电场一次系统的组成：风电场一次系

3、统有四个部分组成，即风力发电机组、集电系统、升压变电站及风电场用电系统。风力发电机组主要包括风力机、发电机、电力电子换流器（变频器）、机组升压变压器（集电变压器）等。风电场的风力发电机组本身输出电压为690V，经过机组升压变压器将电压升高到10kV或35kV。集电系统的主要功能是将风力发电机组生产的电能以组的形式收集起来，由电缆线路直接并联，汇集为一条10kV或35kV架空线路（或地下电缆）输送到升压变电站。升压变电站的主变压器将集电系统的电能再次升高，一般可将电压升高到110kV或220kV接入电力系统，百万千瓦级的特大型

4、风电场需升高到500kV或更高。风电场用电主要是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。二、电气设备及运行风电场电气一次系统和电气二次系统是由具体的电气设备构成的。构成电气一次系统的电气设备称为一次设备，构成电气二次系统的电气设备称为电气二次设备。一次设备是构成电力系统的主体，它是直接生产、输送、分配电能的电气设备，包括风力发电机组、变压器、开关设备、电力母线、电抗、电容、互感器、电力电缆和输电线路等。其中一次设备中最为重要部分是发电机、变压器等实现电能生产和变换的设备，它们和载流

5、导体（母线、线路）相连接实现了电力系统的基本功能。二次设备通过CT、PT同一次设备取得电的联系，是对一次设备的工作进行监测、控制、调节和保护的电气设备，包括测量仪表、控制及信号器具、继电保护和自动装置等。二次设备及其相互连接的回路称为二次回路，二次回路是电力系统安全生产、经济运行可靠供电的重要保障，是风力发电场不可缺少的重要组成部分。项目2风力发电机组的构成与控制风力发电机组是构成风电场的主要电气部分，是将风能转变成电能的装置。一、风力发电机组构成及原理1.风力发电机组的结构及原理风力发电机组主要由风轮、机舱、塔架和基础四部

6、分构成（如图）。具体包括风力机（叶轮或风轮）、变桨系统、传动系统、制动系统、偏航系统、液压系统、发电系统、控制系统及支撑系统等。图2-1风力发电机组总体构成风力发电机组的工作原理：风力发电机组的工作原理简单地说就是风轮在风力的推动下产生旋转，将风的动能变成风轮旋转的动能，实现风能向机械能的转换；旋转的风轮通过传动系统驱动发电机旋转，将风轮的输出功率传递给发电机，发电机把机械能转变成电能，在控制系统的作用下实现发电机的并网及电能的输出，完成机械能向电能的转换。对于双馈式风力发电机组，机械能通过连接在轮毂上的齿轮箱主轴传入齿轮箱

7、（如图2-2）。齿轮箱把风轮输入的大扭矩、低转速能量通过其内部的齿轮系统转化成小扭矩、高转速的形式后，通过联轴器传递给发电机。对于直驱式风力发电机组，发电机轴直接连接在风轮上，风轮的旋转机械能通过主轴直接转递给发电机（如图2-3）。发电机将机械能转变成电能，通过电子变流装置输入电网。1-叶片2-轮毂3-变桨电机4-发电机转子5-发电机定子6-偏航电机7-风速仪、风向标8-机舱底板9-塔架图2-3直驱式风力发电机组图2-2双馈式风力发电机组内部结构图2.风力发电机组构成系统简介（1）风力机风力机是将风的动能转变成另一种形式能的

8、旋转机械，其主要部件是风轮。风轮由叶片和轮毂组成，一般有2到3个叶片，是捕获风能的关键设备。叶片也称为桨叶，是将风能转换为机械能并传递到轮毂上的装置。（2）变桨距系统变桨距系统安装在风轮轮毂内，作为气动刹车系统或通过改变叶片桨距角对风力发电机组运行功率进行控制。变桨距功能：通过控制系统转动