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风电场电气知识随着人们对可再生能源的需求与日俱增，风能作为一种清洁且可持续的能源形式备受关注。
风电场作为利用风能发电的重要设施，在电气知识方面有着独特的要求和特点。
本文将从风电场电气系统的组成、运行原理、控制与保护等方面进行探讨。
一、风电场电气系统的组成风电场的电气系统主要由风力发电机、变压器、变流器、电缆和开关设备等组成。
风力发电机是风电场的核心设备，它将风能转化为电能。
变压器用于将发电机输出的低压交流电升压为输电所需的高压电。
变流器则将交流电转化为直流电，以适应电网的要求。
电缆和开关设备用于输送和分配电能，并在必要时进行控制和保护。
二、风电场的运行原理风电场的运行原理可以简单概括为风能转化为机械能，再通过发电机转化为电能，最终接入电网供电。
当风吹过风力发电机的叶片时，叶片会受到气流的作用力而转动。
叶片的转动带动发电机转子旋转，通过电磁感应原理，将机械能转化为电能。
发电机输出的电能经过变压器升压后，通过变流器转化为直流电，再通过逆变器转化为交流电，最终与电网连接，供给用户使用。
三、风电场的控制与保护风电场的控制与保护是确保其安全稳定运行的关键。
控制系统主要包括风速控制、功率控制和电网控制等。
风速控制通过调节叶片角度或变桨系统控制风力发电机的转速，以适应不同的风速。
功率控制则根据电网需求，控制发电机的输出功率，保持与电网的稳定连接。
电网控制则负责监测和调节风电场与电网之间的电压、频率等参数，确保电能的稳定传输。
保护系统主要包括过流保护、过压保护和接地保护等。
过流保护用于检测风电场电气设备中的电流异常，一旦发现过流情况，保护系统会及时切断电路，以防止设备损坏。
过压保护则是在电压超过设定值时，保护系统会自动切断电路，以避免设备损坏或事故发生。
接地保护则是通过监测电气设备的接地情况，一旦发现接地故障，保护系统会及时切断电路，以确保人身安全和设备的正常运行。
风电场电气知识的掌握对于保证风电场的安全运行至关重要。
风力发电自动电压控制（AVC）系统功能及结构介绍立卓智能电网科技2011-4目录一，概述 (3)二，风场一般概况 (3)三，风电场A VC系统说明 (5)四，风电场A VC系统技术方案 (7)1.系统结构 (7)2.软件功能 (8)3.风场AVC设备接口描述 (9)4.控制模式 (11)5.控制目标 (11)五，风电场A VC系统规和标准 (11)1.应用的标准及规 (11)2.一般工况 (12)3.安装和存放条件 (13)4.供电电源 (13)5.接地条件 (13)6.抗干扰 (13)7.绝缘性能 (13)8.电磁兼容性 (13)9.机械性能 (14)一，概述作为一种经济、清洁的可再生新能源，风力发电越来越受到广泛应用。
据相关数据统计，2008年我国当年新增风电装机容量超过600万千瓦，累计装机容量达到1200万千瓦以上，2009年新增装机容量达到1300万千瓦，累计装机容量达到2500万千瓦以上。
在今后3~5年乃至10年中，预计我国每年新增装机容量将保持在500~800万千瓦。
由于风力发电厂安装地点都离负荷中心较远，一般都是通过220kV或500kV超高压线路与系统相连，加之风力发电的输出功率的随机性较强，因此其公共连接点的无功、电压和网损的控制就显得比较困难。
目前风力发电厂为控制高压母线电压在一定波动围并对风场所消耗的无功进行补偿，现装有的补偿设备种类有，纯电容补偿，SVC（大部分为MCR）和少量的SVG。
目前各省网公司正在实施所辖电网风电场的AVC控制，为达到较好的控制效果，减少电压波动提高电压合格率，为电网提供必要无功支撑和降低网损的要求，希望对装机容量占全网发电容量比重越来越大的风力发电场进行无功和电压控制，即在系统需要的时候既可发出无功，又可以吸收网上过剩的无功功率，以达到减少电压波动，控制电压和降低网损的目的。
二，风场一般概况风机输出电压一般为690V，每台发电机有一箱式变压器将电压升至35kV，几台箱式变串联经35kV开关接与35kV母线。
6 电气批准：董德兰核定：康本贤张群刚刘玮审查：戴勇干陈刚奚瑜桑志强李云虹校核：桑志强奚瑜陈刚戴勇干李勇编写：靖峰徐嘉瑞解统成王佳黄勇闫建伟6 电气6.1 电气一次6.1.1 编制依据及主要引用标准报告编制依据和主要引用标准、规范如下：（1）《风电场可行性研究报告编制办法》；（2）《电力变压器选用导则》GB/T 17468-2008；（3）《高压开关设备通用技术条件》GB 11022-1999；（4）《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB 11032-2000；（5）《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB 50229-2006；（6）《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007；（7）《风力发电机组》GB/T 19071～19073；（8）《高压输变电设备的绝缘配合》GB 311.1-1997；（9）《220kV～500kV变电所设计技术规程》DL/T5218-2005；（10）《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997；（11）《交流电气装置的接地》DL/T621-1997；（12）《变电所总布置设计技术规程》DL/T5056-2007；（13）《高压配电装置设计技术规程》DL/T5352-2006；（14）《220kV～500kV变电所所用电设计技术规程》DL/T5155-2002；（15）《高压/低压预装箱式变电站选用导则》DL/T537-2002；（16）《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005；（17）《220kV变电站通用设计规范》Q/GDW204-2008；（18）《Lightning protection for wind turbine systems风力发电机组防雷》IEC 61400-24；（19）《Wind turbines-Part1 Design requirements 风力发电机组第一部分设计要求》IEC 61400-1；（20）《国家电网公司风电场接入电网技术规定(修订版)》国家电网发展（2009）327号；（21）《关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知》国网公司2011（974）号；（22）《质量/职业健康安全/环境管理体系程序文件》西北勘测设计研究院2007；（23）其它相关的国家、行业标准规范，设计手册等。
风电场电气系统应用需要掌握的知识点第一章1、风力发电机组：用于实现该能量转换过程的成套设备（利用风力机获取风能转化为机械能，再利用发电机将风力机输出的机械能转化为电能输出的生产过程）2、风电场:在一定的地域范围内，由同一单位经营管理的所有风力发电机组机配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共同组成的集合体。
3、一次能源、二次能源：①一次能源：那些存在于自然界可以直接利用的能源；②二次能源：一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源。
4、什么是电力系统？包括风电场在内的各类发电厂站、实现电压等级变换和能量输送的电网、消耗电能的各类设备（用户或负荷）共同构成的，用于生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。
5、什么是电气部分？电力系统各个环节的带电部分。
6电气一次、二次部分的概念及其基本组成是什么？①概念：用于能量生产、变换、分配、传输和消耗的部分称为电气一次部分；对本厂站内一次部分进行测量、监视控制和保护的部分称为电气二次部分。
②基本组成：一次部分最为重要的是发电机、变压器、电动机..........二次部分由互感器和一些仪表组成。
第二章1、风电厂与常规电厂的区别是什么？①风力发电机组的单机容量小；②风电场的电能生产方式比较分散，发电机组数目多；③风电机组输出的电压等级低（输出电压一般为690V或400V）;④风力发电机组的类型多样化；⑤风电场的功率输出特性复杂；⑥风电机组并网需要电力电子换流设备。
2、风电场的电气部分的构成有哪些？其一次系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？（1）风电场的电气部分是由一次部分（系统）和二次部分（系统）共同组成。
（2）一次系统主要部分：风电机组、集电系统、升压变电站及厂用电系统。
（3）作用：①风电机组除了风力机和发电机以外，还包括电力电子换流器（有时也称为变频器）和对应的机组升压变压器（有的文献称之为集电变压器）；②集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来；③升压变压站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高；④风电场的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。
6 电气批准：董德兰核定：康本贤张群刚刘玮审查：戴勇干陈刚奚瑜桑志强李云虹校核：桑志强奚瑜陈刚戴勇干李勇编写：靖峰徐嘉瑞解统成王佳黄勇闫建伟6 电气6.1 电气一次6.1.1 编制依据及主要引用标准报告编制依据和主要引用标准、规范如下：（1）《风电场可行性研究报告编制办法》；（2）《电力变压器选用导则》GB/T 17468-2008；（3）《高压开关设备通用技术条件》GB 11022-1999；（4）《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB 11032-2000；（5）《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB 50229-2006；（6）《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007；（7）《风力发电机组》GB/T 19071～19073；（8）《高压输变电设备的绝缘配合》GB 311.1-1997；（9）《220kV～500kV变电所设计技术规程》DL/T5218-2005；（10）《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997；（11）《交流电气装置的接地》DL/T621-1997；（12）《变电所总布置设计技术规程》DL/T5056-2007；（13）《高压配电装置设计技术规程》DL/T5352-2006；（14）《220kV～500kV变电所所用电设计技术规程》DL/T5155-2002；（15）《高压/低压预装箱式变电站选用导则》DL/T537-2002；（16）《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005；（17）《220kV变电站通用设计规范》Q/GDW204-2008；（18）《Lightning protection for wind turbine systems风力发电机组防雷》IEC 61400-24；（19）《Wind turbines-Part1 Design requirements 风力发电机组第一部分设计要求》IEC 61400-1；（20）《国家电网公司风电场接入电网技术规定(修订版)》国家电网发展（2009）327号；（21）《关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知》国网公司2011（974）号；（22）《质量/职业健康安全/环境管理体系程序文件》西北勘测设计研究院2007；（23）其它相关的国家、行业标准规范，设计手册等。
6.1.2 接入系统方式说明6.1.2.1 接入电力系统现状及其规划新疆电网近年来取得了快速发展，目前已形成以乌鲁木齐为核心，东至哈密，西至博州、伊犁、北到阿勒泰，南至喀什、和田，以750kV、220kV、110kV电压等级为主体的覆盖全疆的输、配电网络。
200kV电网东西伸展约3300km，覆盖地域约120万km2，是世界上覆盖面积最广的区域性200kV电网。
截止2010年底，新疆电网系统规模如下：电源装机：全网总装机容量14077.303MW，其中火电969935MW，占装机容量的68.9%；水电2668.083MW，占总装机容量的18.95%；风电1035.3MW，占总装机容量的7.2%；燃气671.62MW，占总装机容量的 4.77%；生物质能源24MW，占总装机容量的0.17%。
若考虑新疆电网以及个别独立运行的小电网装机，则总装机约为14378.668MW。
110kV及以上变电设备：750KV降压变电站3座，变压器3台，总变电容量4500MVA；220kV降压变压器54座，变压器88台，总变电容量11709MVA；110kKV降压变电器339座，变压器600台，总变电容量17226.98MVA。
110kV及以上输电线路：750KV线路4条，长度为1157.96KM。
220kV线路118条，长度8730.379km。
110kV线路共652条，长度为19251.291km。
截止到2010年底，哈密电网已形成以哈密地区为核心，东至白山泉，西至三道岭煤矿，北至巴里坤煤矿，南至雅满苏磁海铁矿，以110kV、35kV电压等级为主体的覆盖的输、配电网络。
电网东西伸展约360km、南北约430km，覆盖地域约15.3万km2。
电网总装机容量为451.925MW，其中：火电349MW，水电3.925MW，风电99MW。
220kV 降压变电站2座，变压器2台，总变电容量923MVA。
110kV降压变电站22座，包括5座用户变，变压器36台，总变电容量923MVA。
35kV降压变电站78座，变压器122台，总变电容量482.96MVA。
其中公司属35kV降压变电站28座，变压器39台，总变电容量162.26MVA。
用户属35kV降压变电站50座，变压器83台，总变电容量320.7MVA。
220kV 线路4条，长度220.888km，110kV线路32条，包括6条用户线路，长度1610.350km。
35kV线路共85条，长度为2318.892km。
2010年11月3日，新疆与西北750kV联网工程成功投运，新疆主电网最高运行电压等级由原来的220kV跃升为750kV，形成了乌北～吐鲁番～哈密～甘肃永登的双回750kV联网通道。
“十二五”期间，新疆电网将启动大规模对外送电，2013～2014年建成哈密~郑州±800kV直流工程，送电规模7000MW左右，外送电源主要是哈密当地火电和风电。
2015年建成准东~重庆±1100kV直流工程，送电规模9500~10500MW，外送电源主要是准东当地的火电和达坂城、额尔齐斯河谷风电。
同时，“十二五”末还将建成哈密南~甘肃沙洲双回750kV线路，以进一步加强新疆电网和西北电网的电气联系。
根据新疆电网规划及哈密东南风区各规划风电场的分布，择址建设220kV风电升压站，风电场接入系统可根据风电场的分期开发容量及地理分布，先以35kV电压等级分片打捆升压至220kV电压等级，由220kV或110kV电压送出。
苦水区共规划了4个风电场，分别为苦水第一风电场、苦水第二风电场、苦水第三风电场及苦水第四风电场，苦水第一风电场、苦水第二风电场、苦水第三风电场装机均为201MW，苦水第四风电场装机为200MW。
该区域风场规划目标总装机规模为801MW。
6.1.2.2 风电场接入电力系统方式根据接入系统初步成果，风电场接入电力系统初拟方案为：苦水第四风电场与苦水第三风电场合建一座220kV升压站，各风电场分别建设一座监控中心，升压站容量为400MVA，以3回220kV输电线路送出，实现与电网的连接。
风电场最终接入系统方式以接入系统设计审查意见为准。
风电场接入电力系统接线示意图见附图10。
6.1.3 电气主接线6.1.3.1 风电场电气主接线（1）风电机组与箱式变的组合方式本工程风电场安装80台2500kW风力发电机组，机组出口电压0.69kV，配套选用80台箱式变电站（简称箱式变）进行升压，风电机组与箱式变的接线方式采用一机一变的单元接线方式。
箱式变采用美式箱式变，容量为2800kVA，均布置在距离风电机组约20m的地方。
风电机组控制柜至箱式变低压侧的连接选用8根YJV23-0.6/1 3×240+1×120 mm2电力电缆。
（2）箱式变高压侧接线方式根据本工程装机规模、风机布置位置，风机箱式变高压侧选用35kV电压等级。
风电场集电线路接线为汇流干线方式，采用35kV架空线路输送电能。
风力发电机－变压器组接线方式采用一机一变单元接线方式，80台风力发电机对应80台箱式变压器。
每台箱式变的高压侧均用一根YJV23-3×70mm2电力电缆引接至临近的35kV架空输电线路上，风电机组所发电能先通过架空线路将电能输送至升压站围墙外约150m处，再采用YJV23-3×240mm2的电缆分别引接至升压站35kV开关柜，经变压器升压后实现与电网的连接。
风电场与220kV升压站接线图见附图19。
6.1.3.2 220kV升压站电气主接线根据接入系统初步成果，为满足风场电能送出要求，本风电场与苦水第三风电场合建一座220kV升压站，220kV出线3回。
（1）主变压器配置本升压站交通方便，不受运输条件限制，根据本工程220kV升压站规模，升压站选用2台容量为200MVA的主变压器。
（2） 220kV侧接线本升压站容量大，主接线设计中应尽量减少设备故障或检修时停运的回路数和停运时间，应避免出现与系统中断或全站停运。
同时，主接线应尽量简洁、清晰，相互干扰少，投切方便，调度灵活，易于实现自动化。
本升压站主变进线2回，220kV出线3回。
考虑到升压站在系统中的地位，其接线方式有两个基本方案可供选择。
方案一：单母线接线；方案二：双母线接线。
两种方案比较如下：方案方案一单母线方案方案二双母线方案优点1、接线简单清晰，操作简单，易于扩建；2、设备少，投资省，布置简单。
1、接线简单清晰，易于扩建；2、供电可靠。
通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
3、调度灵活。
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；4、便于试验。
当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点不够灵活可靠，母线及所连接的设备检修或故障，需全站停电。
比方案一增加设备及土建费用约90万元。
备选方案推荐方案由上表可以看出，方案二供电可靠性高，运行方式灵活，并且与方案一比较，其费用增加不多，考虑到本升压站容量大，对可靠性要求较高，因此推荐采用双母线方案。
（3） 35kV侧接线结合主变容量及目前35kV设备制造水平，本风场接入220kV升压站的主变35kV侧接线拟采用3段单母线接线，3段单母线之间采用扩大单元接线，升压站共6段母线，本风场安装3段母线。
本工程35kV集电线路较长，经计算升压站35kV系统各段母线单相短路电容电流均超过10A，发生单相接地短路时会引起间歇电弧过电压，需采取措施避免该过电压对绝缘薄弱设备产生影响，导致事故扩大。
因此35kV系统初拟采用低电阻接地方式，当系统发生单相接地故障时，能将故障回路快速切除，避免事故扩大。
根据《国家电网公司风电场接入电网技术规定》的要求，风电场无功功率的调节范围和响应速率，应满足并网点电压调节的要求，应能够自动快速调整无功总功率。
本工程升压站初拟在每台主变35kV侧各安装3组无功补偿装置，其中1组采用动态无功补偿装置，2组采用固定电容器组。
补偿总容量暂按变压器容量约20%考虑，最终补偿容量根据接入系统要求进行优化。
（4）主变中性点接线方式主变压器220kV侧为有效接地系统，主变中性点经隔离开关接地，配置有并联的中性点避雷器及放电间隙。
下阶段根据接入系统要求进行优化设计。
