风力发电--电气系统ppt课件

1、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 教学目的 掌握风电场电气部分的特点和根本构成， 了解电气主接线的根本概念和设计原那么， 了解各种电气主接线方式的特点并掌握分析方法， 了解和掌握风电场电气主接线设计的根本思想和根据。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？其设计原那么又是什么？ 常见的电气主接线方式有哪些？ 风电场电气主接线应如何进展设计？.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消费比较分散，发电机组数目多风电机组输出的

2、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求电力电子换流设备. 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。 根据在电能消费过程中的整体功能，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。 . 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

3、系统将风电机组消费的电能按组搜集起来。分组采用位置就近原那么，每组包含的风电机组数目大体一样。每一组的多台机组输出经过机组升压变压器升压后普通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聚集的电能再次升高。 厂用电包括维持风电场正常运转及安排检修维护等消费用电和风电场运转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。.2.1.2风电场电气部分的构成风电场电气一次系统表示图如以下图所示：其中各部分为1风机叶轮2传动安装3发电机4变流器5机组升压变压6升压站中的配电安装7升压站中的升压变压器8升压站中的高压配电安装9架空线路123457689.2.2 电气主接线及设计要求 2

4、.2.1 电气主接线的根本概念 2.2.1.1 地理接线图 地理接线图就是用来描画 某个详细电力系统中发电厂、 变电所的地理位置，电力线路 的途径，以及他们相互的结合 它是对该系统的宏观印象， 只表示厂站级的根本组成和衔接关系，无法表示电气设备的 组成火电厂风电场变电站. 2.2.1.2 电气主接线 在发电厂和变电所中，各种电气设备必需被合理组织衔接以实现电能的聚集和分配；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衔接而成的电路被称为电气主接线。 对于电气主接线的描画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任务顺序陈列，以单线图的方式详细地表示

5、电气设备或成套安装的全部根本组成和衔接关系某些需求表示接线特征的设备那么要表示其三相特征. 2.2.1.3 电源和负荷 通常以为相对于需求分析的详细电气设备，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。 配电安装用于详细实现电能的聚集和分配，它是根据电气主接线的要求，由开关电气、母线、维护和丈量设备以及必要的辅助设备和建筑物组成的整体。. 2.2.1.4设备任务形状 运转中的电气设备可分为四种形状，即运转形状、热备用形状、冷备用形状和检修形状。 运转形状是指电气设备的断路器、隔分开关都在合闸位置； 热备用形状是指设备只断开了断路器而隔分开关仍在合闸

6、位置； 冷备用形状是指设备的断路器、隔分开关都在分闸位置； 检修形状是指设备一切的断路器、隔分开关已断开，并完成了装设地线、悬挂标示牌、设置暂时遮栏等平安技术措施。. 2.2.1.4设备任务形状 送电过程中的设备任务形状变化为： 停电过程中的设备任务形状变化为：. 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形状的转换过程称为倒闸操作。 倒闸操作必需严厉遵守根本操作原那么. 2.2.2 电气主接线的设计原那么 发电厂主接线设计的根本要求有三点： 一、可靠性 供电可靠性是电力消费的根本要求，在主接线设计中可以下几方面加以思索： 任一断路器检修时，尽量不会影响其所在

7、回路供电； 断路器或母线缺点及母线检修时，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、变电所全部停电的能够性。. 2.2.2 电气主接线的设计原那么 二、灵敏性 发电厂主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵敏性： 调度时，应可以灵敏地投入和切除发电机、变压器和线路，灵敏调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运转方式下的系统调度要求； 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电维护设备，进展平安检修不至影响电力系统的运转和对用户的供电； 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。. 2.2.2 电气主接线的设计原那么 三、经济性

8、在满足可靠性、灵敏性要求的前提下，还应尽量做到经济合理： 投资省：主接线力求简单，继电维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安装布置发明条件，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，并尽量防止因两次变压而添加的电能损失。.2.3 常用的电气主接线方式 2.3.1 电气主接线的分类 在发电厂和变电站中，配电安装实现了发电机、变压器、线路之间的电能的聚集和分配，这些设备的衔接由母线和开关电器实现，母线和开关电器的不同的组织衔接也就构成就了不同的接线方式。 主接线方式可以分为两大类：有汇流母线和无汇流母线。 汇流母线，简称

9、母线，是聚集和分配电能的设备。. 2.3.1 电气主接线的分类 有汇流母线 采用有汇流母线的接线方式便于实现多回路的集中。 接线简单、明晰、运转方便，有利于安装和扩建。 配电安装占地面积较大，运用断路器等设备增多，因此更适用于回路较多的情况，普通进出线数目大于4回。 有汇流母线的接线方式包括：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、带旁路母线等。. 2.3.1 电气主接线的分类 无汇流母线 无汇流母线的接线方式运用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少，不再扩建和开展的发电厂或变电站。 无汇流母线的接线方式包括：单元接线、桥形接线、角形接线、变压器线路单元接线等。. 2.3.2电气主

10、接线的常见方式 2.3.2.1 单元接线 单元接线是最简单的接线方式，即发电机和主变压器组成一个单元，发电机消费的电能直接保送给变压器，经过变压器升压后送给系统。. 2.3.2.2桥型接线 当变配电安装中只需两条线路衔接站内两台主变时，常采用桥形接线，此时这两回进线分别和两条线路衔接，构成了两个线路变压器的供电途径，在这两个供电途径由桥断路器联络。 根据桥断路器相对于变压器和线路的安装位置，又分为内桥接线和外桥接线. 2.3.2.2桥型接线 内桥接线 内桥接线的桥断路器接近变压器，对于变压器的投切需求操作两台断路器，而对于线路的操作只需求一台断路器 适用于变压器不经常切换，而线路较长，缺点概率

11、较高，所呵斥的线路需求经常操作的场所. 2.3.2.2桥型接线 外桥接线 外桥接线对于变压器的投切操作一台断路器，而线路那么需求操作两台断路器 外桥接线适用于变压器切换 频繁，或线路较短，缺点概 率小的场所. 2.3.2.3 单母线 单母线以一条母线作为配电安装中的电能聚集节点，是有母线接线方式中最简单的接线方式优点是：接线简单明晰、设备少、操作简单、便于扩建和采用成套配电安装缺陷：单母线的可靠性较低单母线接线适用于电源数目较少、容量较小的场所：(1) 610kV配电安装的出线回路不超越5回。(2) 3563kV配电安装的出线回路数不超越3回。(3) 110220kV配电安装的出线回路不超越2

12、回。. 2.3.2.4 单母线分段 当配电安装中有多个电源发电机或变压器存在的时候，可以将单母线根据电源的数目进展分段，这也就单母线分段方式两台主变作为电源分别给两段母线供电，两段母线之间由分段断路器联络，两段母线可以由分段断路器的闭合而并列运转，也可以由分段断路器断开而分列运转分段的数目由电源数量和容量决议. 2.3.2.4 单母线分段 单母线分段的优点： 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。 当一段母线发生缺点的或需求检修的时候，分段断路器可以断开，保证另一段母线的正常运转。 缺陷：当一段母线缺点的时候，其所衔接的回路依然需求停电；同时重要负荷采用双回线时，在扩建的

13、时候需求向两个方向平衡扩建 单母线分段的适用范围如下： (1) 610kV配电安装出线回路数为6回及以上。 (2) 3566kV配电安装出线回路数为48回。 (3) 110220配电安装出线回路数为34回. 2.3.2.4 双母线 双母线接线方式经过设置两条独立的母线，每条母线都可以和配电安装中的恣意回路相衔接，从而使得当一条母线缺点或检修时，一切的回路可以运转于另一条母线每个回路经过一个断路器和两个隔分开关和两条母线相连，母线之间经过母线联络断路器母联衔接. 2.3.2.4 双母线 双母线接线的优点： 供电可靠、调度灵敏、扩建方便、便于实验 缺陷：投资添加、添加了误操作能够 适用范围：双母线

14、接线适用于回路数或母线上电源较多、保送和穿越功率大、母线缺点后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运转调度对接线的灵敏性有一定要求的情况下采用。详细条件如下： 1610kV配电安装，当短路电流较大的时候，出线需求加装电抗器时。 23563kV配电安装，当出线回路数超越8回时；或衔接电源较多，负荷较大时。 3110220kV配电安装出线回路数在5回及以上时；或在系统中具有重要位置，出线回路数为4回及以上。. 2.3.2.5双母线分段 当220kV进出线回路甚多时，为了减少母线缺点时候的停电范围，需求对双母线进展分段 提高了供电可靠性和灵敏性， 但是其添加了断路器的投

15、资. 2.3.2.5双母线分段 分段的原那么如下： 1当进出线回路数为1014回时，在一组母线上用断路器分段。 2当进出线回路数为15回及以上时，两组母线都分段。 3为限制220kV母线短路电流或系统解列运转的要求，可根据需求将母线分段。. 2.4 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。 普通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 普通情况下，

16、多采用一机一变，即一台风电机组配备一台变压器。. 2.4.2 集电环节及其接线 集电系统将风电机组消费的电能按组搜集起来 普通每一组38台风电机组的集电变压器集中放在一个箱式变电所中 每一组的多台风电机组输出，普通可在箱式变电所中各集电变压器的高压侧由电力电缆直接并联 风电场集电环节的 接线多为单母线分 段接线. 2.4.3 升压变电站的主接线 升压变电站的主变压器将集电系统聚集的电能再次升高。 到达一定规模的风电场普通可将电压升高到110kV或220kV接入电力系统。对于规模更大的风电场，例如百万千瓦级的特大型风电场，还能够需求进一步升高到500kV或更高。 风电场升压站的主接线多为单母线或单母线分段接线，取决于风电机组的分组数目