《风电场电气工程》练习题
第1 章风电场和电气部分的基本概念
1.什么是风电场？
风电场是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及配套的输变电设备、建筑设施、运行维护人员等共同组成的集合体。
2.什么是一次能源和二次能源？
存在于自然界可以直接利用的能源被称为一次能源，无法由自然界直接获取的是二次能源。
3.什么是电力系统？什么是电气一次部分？什么是电气二次部分？
电力系统：用于生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。
电气一次部分：用于能量生产、变换、分配、传输和消耗的部分
电气二次部分，即用于对本厂站内一次部分进行测量、监视、控制和保护的部分。
第2 章风电场电气部分的构成和主接线方式
1.风电场与常规发电厂的区别体现在哪几个方面？
①风力发电机组的单机容量小
②风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多
③风电机组输出的电压等级低
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.风电场电气一次系统主要由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？
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。
风电机组用于生产电能；
集电系统将风电机组生产的电能按组收集起来;
升压变电站的主变压器将集电系统汇集的电能再次升高;
厂用电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。
3.桥形接线有内桥和外桥之分，试分别画出其接线示意图，并说明他们的适用情况。
如右图，内桥接线适用于变压器不经常切换，而线路较长，故障概率较高，所造成的线
路需要经常操作的场合；外桥接线适用于变压器切换频繁，或线路较短，故障概率小的场合。
4.与单母线不分段接线相比，单母线分段接线方式有哪些优点？
①重要用户可以从两段母线上引出两个回路，由不同的电源供电（母线）。
②当一段母线发生故障的或需要检修的时候，分段断路器可以断开，保证另一段母线的正常运行。
5.在下图所示的单母线分段接线中，请说明线路L1 停电检修的操作步骤，并说明理由。
参考答案：
L1 线路停电的操作步骤是：
①断开 1QF 断路器，并检查1QF 确实在断开位置；
②断开 13QS 隔离开关，并检查13QS 在分闸位置；
③断开 11QS 隔离开关，并检查11QS 在分闸位置；
④按检修要求做好安全措施，即可对 L1 线路进行检修。
停电时先断开线路断路器后断开隔离开关，其原因是断路器有灭弧能力而隔离开关没有
灭弧能力，必须用断路器来切断负荷电流，若直接用隔离开关来切断电路，则会产生电弧造成短路。
停电操作时隔离开关的操作顺序是先断开负荷侧隔离开关13QS，后断开母线侧隔离开
关11QS。这是因为，如果在断路器未断开的情况下，先拉开L1 线路侧隔离开关13QF，即带负荷拉隔离开关，此时虽然会发生电弧短路，但由于故障点仍在线路侧，继电保护装置将跳开1QF 断路器以切除故障线路，这样只影响到本线路，对其他回路设备（特别是母线）运行影响甚小。若先断开母线侧隔离开关11QS 后断开负荷侧隔离开关13QS，则故障点在母线侧，继电保护装置将跳开与母线相连接的所有电源侧开关，这将导致全部停电，事故影响范围扩大。
6. 在下图所示的双母线接线中，若正常运行时回路S1、L1 及L3 接于I 段母线，回路S2、
L2 及L4 接于II 段母线，两段母线并列运行，试说明各断路器及隔离开关的状态。若I 段母线需停电检修，请说明倒闸操作顺序。正常运行时为什么不允许回路的两组母线隔离开关同时在合闸位置？
断开的有：12QS;52QS;21QS;32QS;41QS;61QS.其余全闭合。
倒闸操作顺序：待续
因为那样的话，一旦一条母线发生故障将无法切出系统。
第3 章风电场主要一次设备
1.试简述永磁同步直驱式风力发电机组的特点及工作原理。
特点：风力机与发电机之间没有变速机构（即齿轮箱），而是由风力机直接驱动发电机的转子旋转，为了解决风速变化带来的输出电压频率变动的问题，需要在发电机定子绕组与电网之间配置换流器。转子的转速由风力机的转速决定。当风速发生变化时，风力机的转速也会发生变化，因而转子的旋转速度是时刻变化的。
工作原理：转子绕组中的直流励磁电流，形成相对于转子静止的恒定磁场。当转子在原动机（例如风力机）的驱动下以转速n旋转时，那么定子绕组与转子磁场之间便有了转速为n 的相对运动，从而在定子绕组中产生感应电势。
2.试简述交流励磁双馈式感应风力发电机组的特点及工作原理。
特点：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。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。
工作原理：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。
3.参阅教材图3—8，分析变压器的电—磁—电的能量转换过程。
4.什么是变压器的“铜损”和“铁损”？
①铜导线存在着电阻，电流流过时电阻会消耗一定的功率，这部分损耗往往变成热量而消耗，我们称这种损耗为铜损。
②铁心中的磁滞损耗和涡流损耗统称为铁心损耗，简称铁损。
5.油浸式变压器有哪些主要部件？各部件的基本作用是什么？
油浸式变压器由其核心部件（即铁心和绕组）、分接头和分接开关以及油箱和辅助设备构成。
铁心和绕组作用是实现电磁转换。
分接头和分接开关用于调整电压变比。
油箱作为铁心、绕组和介质液体的容器，其中的油主要用于散热和充当绝缘介质。6.常用的开关电器有哪些？他们各有什么功能？
常用的开关电器有断路器、隔离开关、熔断器和接触器。
断路器作用为切断电路。
隔离开关作用是在电气设备和断路器之间形成明显的电压断开点，常用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作。
熔断器作用是当电路中流有故障电流的时候熔化断开电路从而实现故障时对电路的保护功能。
接触器实现电路正常工作时电路的分合，它只能分合正常电流，无法断开故障电流。
7.什么是集肤效应？
对于导体中的交流电流，靠近导体表面处的电流密度大于导体内部电流密度的现象。随着电流频率的提高，集肤效应使导体的电阻增大，电感减小。
8.什么是电晕？
不平滑的导体产生不均匀的电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。
9.限流电抗器的主要作用是什么？
用于限制系统的短路电流，并能使母线电压维持在一定水平。
10.电流互感器的作用是什么？为什么电流互感器二次回路不允许开路？
