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风力发电课件--电气系统

风力发电课件--电气系统
§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多风电机组输出的电压等级低风力发电机组的类型多样化风电场的功率输出特性复杂风电机组并网需要电力电子换流设备
风力.4 风电场电气主接线设计
§ 2.4.1 风电机组的电气接线
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。目前，风电场的主流风力发电机本身输出电压为690V，经过机组升压变压器将电压升高到10kV或35kV。
一般可把电力电子换流器和风力发电机看作一个整体，这样风电机组的接线大都采用单元接线一般情况下，多采用一机一变，即一台风电机组配备一台变压器。
在发电厂和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实现电能的汇集和分配；而根据这一要求由各种电气设备组成，并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。
•对于电气主接线的描述是由电气主接线图来实现的。
•主接线电路图用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，以单线图的方式详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系 •某些需要表示接线特征的设备则要表示其三相特征
风力发电课件--电气系统
§2.1.2风电场电气部分的构成
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）。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。每一组的多台机组输出（经过机组升压变压器升压后）一般可由电缆线路直接并联。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。

风力发电机PPT课件

图3-15 电磁式直流发电机结构
2023/8/18
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（2）永磁式交流同步发电机
永磁式交流同步发电机的转子上没有励磁绕组，因此无励磁绕组的铜损耗，发电机的效率高；转子上无集电环，发电机运行更可靠；采用钕铁硼永磁材料制造的发电机体积小，重量轻，制造工艺简ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，因此广泛应用于小型及微型风力发电机中。
2023/8/18
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2）超同步运行状态。此时n>n1，转差率s<0，转子中的电流相序发生了改变，频率为f2的转子电流产生的旋转磁场的转速与转子转速反方
向，功率流向如图所示。
3）同步运行状态。此时n=n1，f2=0，转子中的电流为直流，与同步
发电机相同。
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1
6
S
5
N
N
S 4
2 3
图3-17 凸极式永磁发电机结构示意图
1—定子齿 2—定子轭 3—永磁体转子 4—转子轴 5—气隙 6—定子绕组
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（3）硅整流自励式交流同步发电机
如下图，硅整流自励式交流同步发电机电路原理图。
硅整流自励式交流同步发电机一般带有励磁调节器，通过自动调节励磁电流的大小，来抵消因风速变化而导致的发电机转速变化对发电机端电压的影响，延长蓄电池的使用寿命，提高供电质量。
本章主要内容
3.1 风的特性及风能利用 3.2 风力发电机组及工作原理 3.3 风力发电机组的控制策略 3.4 风力发电机组的并网运行和功率补偿 3.5 风力发电的经济技术性评价
2023/8/18
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风力发电 ppt课件

ppt课件
风力发电技术
我国风能资源非常丰富。 2006年国家气候中心研究结果表明，我国陆地10米高度层可开发和利用的风能储量除青藏高原外总量约为25亿 kW，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿 kW，共计约32.5亿kW。
我国风电开发的空间十分巨大。目前，风力发电只占在全国电力装机总容量的1.2%。而根据国家发改委的长期产业规划，2020年10000万 kW，占全国电力总装机的2%。
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风力发电技术
风速的特性
风速是指空气的移动速度，即单位时间内空气微团移动的距离。
瞬时风速称为有效风速，即实际发生作用的风速，通常指很短时间间隔内的风速。
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风力发电技术
风力发电快速增长的原因在于两个方面：一是经济发展对电力需求的快速增长和可持续发展的要求；二是风力发电技术的不断进步，促进了发电价格不断降低。
风电价格不断降低的同时，化石燃料的价格呈总体上升趋势，加之环保和二氧化碳减排的要求，化石燃料发电的价格总体是上涨的。因此风力发电将称为21世纪重要的能源形式之一。
风力发电的优点
风能是可再生能源形式，有利于可持续发展。有利于环境保护。随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，
可以和其他能源形式相竞争。
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风力发电技术
风力发电的负面影响
间接的不可再生能源利用和污染物排放。机组生产过程中造成的污染物的排放是风电的间接污染物排放。
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风力发电技术
德国一直引领着世界风电市场的发展。德国2006年底发电装机容量2194MW，是目前世界上发电装机容量最多和风力发电机组技术最先进的国家。
德国风力发电的制造技术和生产规模都处于世界领先水平，目前世界上在运行的最大的商用风力发电机组就产自德国。

《风电场电气部分》课件

风电场分类
01
02
03
陆上风电场
指在陆地上的风电场，一般规模较大，风能资源丰富。
海上风电场
指在海洋上的风电场，一般规模较大，风能资源丰富，但建设难度较大。
山地风电场
指在山地区域内的风电场，一般规模较小，风能资源丰富，但建设难度较大。
风电场发展历程
起步阶段
20世纪80年代初，我国开始探索风电场建设，主要集中在沿海地区。
升压站的运行管理对于保障风电场的电力输出和电网稳定性具有重要意义。
03
风电场电气系统运行
风力发电机组运行原理
风能转换
风力发电机组利用风能驱动涡轮旋转，通过变速齿轮箱将动力传递到发电机，从而将机械能转换
为电能。
发电原理
发电机通过电磁感应原理将机械能转换为电能，产生的三相交流电通过整流和逆变转换为直流电，供给风电场的负荷。
定期检查集电线路的导线、绝缘子和杆塔等部件，确保其正常运行。
集电线路检修
对集电线路进行全面的检查和维修，解决潜在问题。
集电线路加固
对于存在安全隐患的集电线路，采取加固措施，提高其稳定性。
集电线路更换
当集电线路的部件损坏或老化时，及时更换。
升压站维护与检修
01
升压站维护
定期检查升压站的各设备，确保其正常运行。
具有重要意义。
在风电场的建设和管理过程中，需要对集电线路进行定期巡检和维护，以确保其正常运行。
集电线路是风电场中用于汇集和传输电能的线路。
集电线路的设计需要考虑线路的电压等级、电流大小、传输距离和环境条件等因素。
升压站
升压站是风电场中用于升高电压和汇集电能的场所。

风力发电--概述课件

风力发电技术
.
1
风力发电机系统
两大核心系统：风力机系统＋发电机系统一个灵魂：系统控制器
风力机系统：桨叶轮毂主轴调桨机构（液压或电动伺服
机构）偏航机构（电动伺服机构）刹车、制动机构风速传感器
发电机系统：发电机励磁调节器（电力电子变换器）并网开关软并网装置无功补偿器主变压器转速传感器
半直驱或直驱
新结构发电机与电力电子变流器相结合，有望大幅度
减小大功率低速直驱发电机的空间尺寸和重量！
.
41
小结
（1）笼型异步风力发电机系统成本低、可靠性高，在定速和变速全功率变换风力发电系统中将继续扮演重要角色；（2）双馈异步发电机系统具有最高的性价比，特别适合于变速恒频风力发电。将在未来十年内继续成为风电市场上的主流产品；（3）直驱型同步风力发电机及其变流技术发展迅速，利用新技术有望大幅度减小低速发电机的体积和重量。
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35
变速恒频双馈异步风力发电机系统
系统特点：（1）连续变速运行，风能转换率高；（2）部分功率变换，变频器成本相对较低；（3）电能质量好（输出功率平滑，功率因数高）；（4）并网简单，无冲击电流；（5）降低桨距控制的动态响应要求；（6）改善作用于风轮桨叶上机械应力状况；（7）双向变频器结构和控制较复杂；（8）电刷与滑环间存在机械磨损。
.
17
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机系统的主要问题: （1）并网问题：并网控制复杂，对调速器要求过高，并网过程长，成功率较低，冲击电流不易控制，不适合于频繁脱、并网的风力发电机。（2）运行问题：转子转速受电网频率的钳制，发电机呈现刚性机械特性。转子受到的冲击应力大，电磁功率波动快，风力机的风能转换率偏低。（3）过载问题：高风速时，对变桨调节的动态响应要求高，无法利用转子惯量缓冲。留给过速保护的响应时间太短。

风电场电气系统课件——第1章_风电场和电气部分的基本概念

电压互感器和电流互感器按作用来分可以认为是二次设备，但其直接并联和串联于一次电路中，实际上是一次系统和二次系统的连接设备。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
§1.3.2 电气部分的一般组成
继电保护及自动装置可以认为是电力系统的卫兵。当电气设备发生故障时，对应的继电保护装置会根据采集到的电流和电压进行分析，判定发生故障后便动作触发与故障设备相连的断路器。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.3 电气和电气部分
§1.3.2 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。
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.4 电气部分的图示
对于风电场等各类发电厂和变电站内电气部分的设计、施工、运行和研究等工作都需要依赖其图形方法，即用图形符号结合文字符号在平面上抽象我们的具体问题，最为常见的就是电气接线图，包括一次接线图和二次回路图，它们以规定的图形和文字符号描述了厂站内一次部分和二次部分的电路基本组成和连接关系。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
主要内容
绪论发电、变电和输电的电气部分第一章风电场和电气部分的基本概念第二章风电场电气部分的构成和主接线方
式第三章风电场主要一次设备第四章配电装置第五章电力变压器的运行
电气主系统
风电场和电气部分的基本概念
第1章风电场和电气部分的基本概念
批
380/220V
发市场

风力发电原理ppt课件

外观特点：机舱臃肿
31
（四）控制系统主要功能
1）按预先设定的风速值(一般为3—4m／s)自动启动风力发电机组，并通过软启动装置将异步发电机并人电网。
2）借助各种传感器自动检测风力发电机组的运行参数及状态，包括风速、风向、风力机风轮转速、发电机转速、发电机温升、发电机输出功率、功率因数、电压、电流等以从齿轮箱轴承的油温、液压系统的油压等。
传动比和发电机极对数决定； 3、转子电流产生的旋转磁场的转速高于同步速运行； 4、发电机定子直接与电网连接，启动时产生很大启
动电流，其配置启动装置。 5、从系统吸收大量无功，需配置无功补偿装置。
结构简单，控制方便。25
2、双馈式异步风力发电机组
技术特点： 1、叶轮转速较低，一般为每分钟十几转，
需要齿轮箱增速； 2、转子绕组通过电滑环或采用绕线结构
Hale Waihona Puke 因此，为实现最大风能捕获，风力机有三种典型的运行状态：① 低风速段实行变速运行，可保持一个恒定的风能利用系数Cp值，根据风速变化控制风力机转速，使叶尖速比λ不变，直到转速达到极限；② 转速达到极限后，风速进一步加大时，按恒定转速控制风力机运行，直到输出最大功率，此时的风能Cp不一定是最大值；③ 超过额定风速时，输出功率达到极限，按恒功率输出调节风力机。
风力发电机组
风能利用率；
2、采用全功率电力电子设备，价格稍贵；
2、输出电流可控，无需启动装置； 3、有励磁功率损耗；
30
3、可以吸收或发出无功
4、结构复杂，控制系统复杂；
双馈、永磁和直流励磁风力发电机外观图
双馈风力发电机直驱永磁风力发电机直流励磁风外观特点：机舱细外长观特点：机舱短粗力发电机

风力发电课件--电气系统1讲解

风力发电机组输出的电能经由特定电力线路送给用户或接入电网。风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过风电场中的电气部分得以实现的。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
§1.2 风电场的概念
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。选择风力资源良好的场地，根据地形条件和主风向，将多台风力发电机组按照一定的规则排成阵列，组成风力发电机群，并对电能进行收集和管理，统一送入电网，是建设风电场的基本思想。
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
第1章风电场和电气部分的基本概念
关注的问题风电场的基本概念，电气和电气部分的概念；电气部分的一般组成有哪些？各部分的作用是什么？电气部分的图形表示法教学目标了解风电场的基本概念和风电场电气部分的含义，初步理解和掌握电气部分的大致构成及表示方法，尤其是重要电气设备及其图形符号。
1. 能量转换过程
燃料的化学能→热能→机械能→电能
2. 火力发电厂三大主机
锅炉汽轮机发电机
3. 火力发电厂分类
凝气式火力发电厂，生产过程示意图见1-1 热电厂
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
▉ 火力发电厂— 凝汽式火电厂生产过程示意图
风电场电气系统
风电场和电气部分的基本概念
▉ 水力发电厂
发电厂中的发电机是一般意义上的电源，它将其他能源转化为电能，如：煤炭、石油、水能、风能、太阳能、地热、潮汐等。电能无法由自然界直接获取，是一种二次能源，那些存在于自然界可以直接利用的能源被称为一次能源。发电厂中发电机生产的电能一般需要经过变压器升高电压后送入其所在电网中。电能由电网输送到用户所在地，经降压后分配给最终的用户。在电能生产到消费之间需要由电能可以传导的路径，由于一定区域内发电厂和用户的分布非常复杂，因此这一路径自然形成了网状结构，即所谓的电网，电能由发电厂生产出来以后在电网中根据其结构按照物理规律自然分配。

《风力发电教程》课件

风力发电的发展历程与现状
发展历程
自20世纪70年代以来，随着能源危机和环境问题的日益严重，风能作为一种清洁、可再生的能源得到了广泛关注。经过几十年的发展，风力发电技术不断成熟，已经成为全球范围内快速发展的可再生能源产业。
现状
目前全球风力发电装机容量已经达到了数亿千瓦，中国、美国、欧洲等国家和地区都在大力发展风能产业。随着技术的进步和规模化发展，风力发电成本不断降低，已经成为最具竞争力的可再生能源之一。同时，各国政府也出台了一系列政策措施，鼓励和支持风能产业的发展。
风力发电在分布式能源系统中的应用案例
通过具体案例分析，如某个城市的分布式能源系统建设、某个工业园区的分布式能源系统建设等，介绍风力发电在其中的应用模式、技术方案以及经济性分析。
海上风电的发展与实践
海上风电的发展现状与趋势
介绍全球海上风电的发展历程、现状以及未来发展趋势，阐述海上风电的优势和挑战。
适合大规模并网发电，单机容量大，发电效率高。
小型风力发电机组
适合分布式发电和小规模应用，安装灵活，成本较低。
风力发电机组的工作流程
风能捕获
风轮叶片受到风力作用，旋转轮毂驱动齿轮箱
。
机械能转换
齿轮箱将低速旋转的机械能转换为高速旋转的
机械能。
电能产生
高速旋转的机械能驱动发电机转动，通过电磁
感应原理产生电能。
储能技术
储能技术分类
储能技术包括物理储能、化学储能和电磁储能等，在风力发电中常用的是化学储能技术。
储能系统组成
化学储能系统主要包括电池、充电和放电控制装置等部分。
储能技术的应用
储能技术的应用能够解决风能发电的间歇性问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。

风力发电基础知识介绍 ppt课件

Coupling 联轴器
Electric Generator 发电机
Output Power
输出功率
Speed 速度
Controller 控制器
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装配一台风机一台风机是由许多部分组成的？
塔架机舱变压器叶轮基础
18
叶轮叶轮被固定在大的主轴上，大的叶轮有三个吸收风能的叶片，风速足够大时就会驱动叶轮旋转！
Cut-out or Furling
Velocity 截止或收叶速度
16
Wind 风
Aero Turbine 航空涡轮机
Yaw Control
&
Pitch Control 偏航控制与变桨
控制
Wind Speed & Direction 风速与方向
Gearing 齿轮装置
Speed & Torque 速度与扭矩
使用水冷却时，冷水被导入一些隐藏在发电机外壳里的管中。水冷却了发电机加热了水本身。而散热器（如上图）又利用周围环境的空气再将水冷却。由此，水在冷却发电机的同时不断的循环，温度却不会升高。
44
叶轮所有大型风机都有三个叶片组成叶轮与主轴连接，而每种风机的叶片长度都有所不同。比如有一种风机叶片长度为25-27米，而最大的风机的叶片达到39米，这相当于一懂13层的高楼！
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高速轴
发电机与齿轮箱是通过高速轴连接的. 高速轴转动并不像主轴那样具有很大的扭矩
这就是高速轴看起来很细的原因。另一方面，高速轴转速很快，达到了每分钟1500转
36
机械刹车一台风机有两套原理不同的刹车：一套是叶尖刹车，另一套是机械刹车。
机械刹车被安装在发电机与齿轮箱之间的高速轴上，它仅仅被用在当叶尖刹车失败需要紧急刹车时。当风机在停机检修状态时，启动刹车装置以避免因风机突然启动而产生的隐患。

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风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.3 电源和负荷
通常认为相对于需要分析的具体电气设备，为其提供电能的相关设备即是其电源。在发电厂和变电站中，用于向用户供电的线路被称为是负荷。配电装置用于具体实现电能的汇集和分配，它是根据电气主接线的要求，由开关电气、母线、保护和测量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1.2风电场电气部分的构成
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）。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。每一组的多台机组输出（经过机组升压变压器升压后）一般可由电缆线路直接并联。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。
检修状态是指设备所有的断路器、隔离开关已断开，并完成了装设地线、悬挂标示牌、设置临时遮栏等安全技术措施。
风电场电气系统
§2.2.1.4设备工作状态
风电场电气部分的构成和主接线方式
送电过程中的设备工作状态变化为：
检修冷备用热备用运行
停电过程中的设备工作状态变化为：运行热备用冷备用检修
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.2 电气主接线在发电厂和变电所中，各种电气设备必须被合理组织连接以实现电能的汇集和分配；而根据这一要求由各种电气设备组成，并按照一定方式由导体连接而成的电路被称为电气主接线。
对于电气主接线的描述是由电气主接线图来实现的。
主接线电路图用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，以单线图的方式详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系某些需要表示接线特征的设备则要表示其三相特征
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.2.1.5倒闸操作利用开关电器，遵照一定的顺序，对电气设备完成上述四种状态的转换过程称为倒闸操作。倒闸操作必须严格遵守基本操作原则
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
发电厂主接线设计的基本要求有三点：
风电场电气系统
风电场电气部分的
风电场电气一次系统示意图如下图所示：
其中各部分为
1风机叶轮
2传动装置
3发电机
4变流器
5机组升压变压
6升压站中的配电装置
2
3
1
4
7升压站中的升压变压器 5
8升压站中的高压配电装置
9架空线路
风电场电气系统
9
8 7 6
风电场电气部分的构成和主接线方式
风电场电气系统
§2.2.1.4设备工作状态
风电场电气部分的构成和主接线方式
运行中的电气设备可分为四种状态，即运行状态、热备用状态、冷备用状态和检修状态。
运行状态是指电气设备的断路器、隔离开关都在合闸位置；
热备用状态是指设备只断开了断路器而隔离开关仍在合闸位置；
冷备用状态是指设备的断路器、隔离开关都在分闸位置；
§2.2 电气主接线及设计要求
§2.2.1 电气主接线的基本概念
§2.2.1.1 地理接线图
地理接线图就是用来描述火电厂
某个具体电力系统中发电厂、
变电所的地理位置，电力线路
风电场
的路径，以及他们相互的联结
变电站
它是对该系统的宏观印象，
只表示厂站级的基本组成和连接关系，无法表示电气设备的组成
风电场电气系统
一、可靠性供电可靠性是电力生产的基本要求，在主接线设计中可以下几方面加以考虑：任一断路器检修时，尽量不会影响其所在回路供电；断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部二级负荷或大部分二级负荷的供电；尽量减小发电厂、变电所全部停电的可能性。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
二、灵活性发电厂主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵活性：调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，灵活调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度要求；检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修不至影响电力系统的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1.2风电场电气部分的构成
总体而言，风电场的电气部分也是由一次部分和二次部分共同组成，这一点和常规发电厂站是一样的。根据在电能生产过程中的整体功能，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。目前，风电场的主流风力发电机本身输出电压为690V，经过机组升压变压器将电压升高到10kV或35kV。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§2.1 风电场电气部分的构成
§2.1.1 风电场与常规电厂的区别
风力发电机组的单机容量小风电场的电能生产比较分散，发电机组数目多风电机组输出的电压等级低风力发电机组的类型多样化风电场的功率输出特性复杂风电机组并网需要电力电子换流设备
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
第2章风电场电气部分的构成和主接线方式
关注的问题风电场与常规电厂的区别是什么？其电气部分的构成有哪些？电气主接线的概念和相关术语有哪些？其设计原则又是什么？常见的电气主接线形式有哪些？风电场电气主接线应如何进行设计？
教学目标掌握风电场电气部分的特点和基本构成，了解电气主接线的基本概念和设计原则，理解各种电气主接线形式的特点并掌握分析方法，理解和掌握风电场电气主接线设计的基本思想和依据。
风电场电气系统
风电场电气部分的构成和主接线方式
§ 2.2.2 电气主接线的设计原则
三、经济性在满足可靠性、灵活性要求的前提下，还应尽量做到经济合理：投资省：主接线力求简单，继电保护和二次回路不过于复杂，采取限制短路电流的措施；占地面积小：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积小；电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，并尽量避免因两次变压而增加的电能损失。

风力发电课件--电气系统共38页文档

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