风电场电气工程 第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式讲解
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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。
概述2.1 集电系统2.2风电场的接地的系统2.3风电场的防雷保护2.4电气保护2.4.1 风电场和发电机保护2.4.2 异步发电机的孤立运行和自励磁2.4.3 分界面保护n中型或大型风力发电机几百千瓦到几兆瓦主要是采用并网运行方式好处与公共电网互补、充分发挥风电的效益、电能质量更好、n电气系统要求可靠、灵活、经济地把电能送入系统n风电场内的电气系统和常规电厂内的电气系统比较简单辅助设施少n风电场内的电气接线特殊点容量、设备、分布性、厂用负荷及地区负荷、n在风场内风机与变电所之间的连接有两种方式场地布置相对集中时用电缆直埋场地布置相对分散时用架空10kV线路。
考虑经济性、景观n架空线绝缘架空线n电缆直流电缆、交流电缆海上风电场电气接线一例电缆特性电阻与面积、距离充电电流与面积、距离海上风电用电缆传输的比较HVDC、VSC、交流n从发电机到塔基的主电路的电压等级一般低于1000 V国际上选的一种标准电压是线电压690 V。
——好处方便和有成本-效益发电机成本低 低电压的开关设备和下垂的柔软电缆可以广泛选择 ——低电压导致大的电流。
例如600 kW的风力机组工作在690 V需要超过500A的电流。
——联网送电需要升压变压器位于塔中或邻近塔n风电场集电系统的中压MV电平的选择通常由当地配电公司的经验确定。
这样电缆和开关设备都比较容易获得。
一般选择在10 kV至35 kV之间可以是10 kV 20 kV和35 kV等。
2.1 固定转速风力发电机电气系统简图主要电气设备n发电机定子输出经三条柔软下垂电缆到塔下断路器n铠装断路器moulded case circuit breaker-MCCBMCCB 装备有防备故障的瞬时过流保护有延滞热功能的过电流保护n双向晶闸管软起动单元通常具有一个旁路电流接触器被用来减小在发电机接通时的浪涌电流n功率因数校正电容器PFC电路分级投切小的电感器限制容性合闸电流浪涌电流n辅助交流电源直流电源风轮机控制器、保护等用n保护保险丝额定电流较小。
风电场的主接线、并网和运行方式分析袁静蔚【摘要】“十一五”期间,上海南汇地区先后建造了35 kV南汇风电场、110 kV 东海大桥风电场和35 kV临港新城风电场.通过对南汇地区3个风电场的建设回顾,比较了风电场的主接线形式和运行方式,分析了风电场的并网操作和低电压穿越等问题,并提出了有待改进的技术措施和相关建议.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】4页(P65-67,71)【关键词】风电场;接线方式;运行方式【作者】袁静蔚【作者单位】上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM614南汇地区地处上海东郊沿海,年平均风速高,风能密度大,气候温和无严寒酷暑,湿度适中,滩涂资源十分丰富,为风力发电提供了廉价和广阔的用地。
该地区地势平坦,对外交通方便,便于建设和安装单机容量较大的风电机组,同时也降低了风电场的的运输和安装成本。
上海电网容量大而且技术先进,有利于风电的吸收和利用,非常适合建设大型风电场[1]。
1 风电场的主接线方式南汇风电场的电压等级为35kV,原方案的风电场主接线采用2个主变,在3个风电场中可靠性和灵活性最高,但是送电损失较大,为此对南汇风电场的接线方式进行了调整,改用“一用一备”方式运行。
改造后虽然降低了输电损失,但是牺牲了风电场运行的可靠性和灵活性。
临港新城风电场的电压等级为35kV,风电场的主接线只能通过一路出线与大电网相连,在3个风电场中最薄弱。
东海大桥风电场的电压等级为110kV,运行方式完全发挥主接线的优点,但是采用了线路变压器组接线,当风电场某一出线回路检修时,只能通过单主变、单出线与大电网相连,限制了风电场运行的灵活性。
1.1 南汇风电场南汇风电场于2005年1月投运,目前共有11台风电机组,单机额定功率为1.5MW,总容量为16.5MW,采用三相变速恒频双馈异步发电机(DFIG)。
送电线路参见图1。
风电场电气部分1. 引言在现代能源体系中,风电作为一种相对成熟且环保的可再生能源,得到了广泛的应用和发展。
风电场的电气部分是风电场的核心组成部分,它负责将风能转化为电能,并将电能输送到电网中供用户使用。
本文将从风电场电气部分的设计原理、常用设备和技术等方面进行介绍。
2. 风电场电气部分的设计原理风电场电气部分的设计原理主要包括风机、变频器、变压器、电缆和开关设备等组成的电气系统。
风机是将风能转化为机械能的设备,变频器是将机械能转化为电能的设备,变压器用于将发电机的电能升压到输送到电网的电压等级,电缆用于传输电能,开关设备用于控制电流的流向和开关状态。
在风电场电气部分的设计过程中,需要考虑的主要因素包括发电机的额定功率、电网的电压等级、输电距离等。
通过合理选择和设计各个组成部分,确保风电场电气部分的可靠性、稳定性和安全性。
3. 常用设备和技术3.1 风机风机是风电场电气部分的核心设备,它将风能转化为机械能。
目前常用的风机有两种类型:水平轴风机和垂直轴风机。
水平轴风机是最常见的类型,它的转子通过叶片和主轴连接在一起,旋转产生机械能。
垂直轴风机的转子垂直于地面,其结构更加紧凑,适用于某些特殊场合。
3.2 变频器风机产生的机械能首先要经过变频器转换为电能才能输入电网。
变频器是一种将固定频率的交流电转换为可调频率的交流电的设备。
通过控制变频器的频率和电压,可以实现风机的平稳运行和输出电能的控制。
3.3 变压器发电机产生的电能是一种较低电压的交流电,需要通过变压器升压到输送到电网的电压等级。
变压器是一种静态电气设备,通过电磁感应原理将电能从一组线圈传输到另一组线圈。
在风电场电气部分中,常用的变压器包括发电机变压器和站内变压器。
3.4 电缆电缆是输送电能的重要组成部分,它承担着将发电机输出的电能输送到变频器和变压器的功能。
电缆应具有良好的绝缘性能、电导性能和耐腐蚀性能。
在设计电缆时,需要考虑输电距离、电压等级和额定电流等因素。