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ppt.ppt

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1、从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。风电场电气系统风电场电气系统 电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。主要内容主要内容v绪论绪论发电、变电和输电的电气部分发电、变电和输电的电气部分v第一章第一章 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念v第二章第二章 风电场电气部分的构成和主接线方风电场电气部分的构成和主接线

2、方式式v第三章第三章 风电场主要一次设备风电场主要一次设备v第四章第四章 配电装置配电装置v第五章第五章 电力变压器的运行电力变压器的运行 电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。第第1 1章章 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念 关注的问题关注的问题风电场的基本概念，电气和电气部分的概念；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一般组成有哪些？各部分的

3、作用是什么？电气部分的图形表示法电气部分的图形表示法 电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.1 风力发电概述风力发电概述 风是人类最常见的自然现象之一，风能资源的风是人类最常见的自然现象之一，风能资源的储量非常巨大储量非常巨大，一年之中风所产生的能量大约相当于一年之中风所产生的能量大约相当于2020世纪世纪9090年代初全世界每年代初全世界每年所消耗的燃料的年所消耗的燃料的30003000倍倍。十九世纪末十九世纪末，风

4、能开始被用于发电，据称，风能开始被用于发电，据称始于丹麦始于丹麦，并且迅，并且迅速成为其最主要的应用领域之一。速成为其最主要的应用领域之一。风电技术是可再生能源技术中风电技术是可再生能源技术中最成熟最成熟的一种能源技术。的一种能源技术。风力发电由于风力发电由于环保清洁环保清洁，无废弃物排放无废弃物排放，施工周期短施工周期短，利用利用历史悠久历史悠久，受到了各国的广泛重视和大力推广。，受到了各国的广泛重视和大力推广。如今风力发电在如今风力发电在世界范围内世界范围内都获得了快速的发展，都获得了快速的发展，风力发电风力发电规模及其在电力能源结构中的份额规模及其在电力能源结构中的份额都增长很快。都增长

5、很快。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.1 风力发电概述风力发电概述v 风力发电风力发电就是利用风力机获取风能并转化为机械能，再利用就是利用风力机获取风能并转化为机械能，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。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。v 风力机有很多种类型，用于风力发电的发电机也呈现出多样风力机有很多种类型，用于风力发电的发电机也呈现出多样性，但是其性，但是其基本能量转

6、换过程都是一样的基本能量转换过程都是一样的，如图：，如图：v v 用于实现该能量转换过程的成套设备称为用于实现该能量转换过程的成套设备称为风力发电机组风力发电机组。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.1 风力发电概述风力发电概述v 单台风力发电机组单台风力发电机组的发电能力是有限的，目前在的发电能力是有限的，目前在内陆地区内陆地区应应用的主流用的主流“大型大型”机组的额定功率不过机组的额定功率不过1.5MW，海上风电

7、机组海上风电机组的的平均单机容量在平均单机容量在3 MW左右左右，最大已达，最大已达6 MW。v 风力发电机组输出的电能经由风力发电机组输出的电能经由特定电力线路特定电力线路送给用户或接入送给用户或接入电网。电网。v 风力发电机组与电力用户或电网的联系是通过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风电场中的电气部分气部分得以实现的。得以实现的。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.2 风电场的概念风电场的概

8、念v 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。共同组成的集合体。v 选择风力资源良好的场地，根据地形条件和主风向，将多台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风力发电机组按照一定的规则排成阵列排成阵列，组成，组成风力发电机群风力发电机群，并对电能进行收集和管理，统一送入电网，是并对电能进行收集和管理，统一送入电网，是建设风电场的基建设风电场的基本思想本思想。电气主系统

9、电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.2 风电场的概念风电场的概念v 按照风电场的规模，风电场大致可以分为：按照风电场的规模，风电场大致可以分为：小型、中型和大小型、中型和大型（特大型）风电场型（特大型）风电场风能资源场地说 明小型较好较小可建几兆瓦容量的风电场，接入3566 kV及以下电压等级的电网。中型较好合适可建几十兆瓦容量以下风电场，接入110 kV及以下电网。大型（特大型）丰富开阔可建容量在100600 MW或更大的风

10、电场，例如我国的特许权风电项目。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分v 电气电气的本意即为电，也就是：带电的、生产和使用电能相关的本意即为电，也就是：带电的、生产和使用电能相关的。的。v 对于对于电气部分电气部分可以泛泛地理解为：由所有带电设备及其附属可以泛泛地理解为：由所有带电设备及其附属设备所组成的全部。设备所组成的全部。1.3.1 电电气的基本概念气的基本概念 电气主系统电气主系

11、统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分 1.3.1 电气的基本概念电气的基本概念 v 发电厂中的发电机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、潮汐为电能，如：煤炭、石油、水能、风能、太阳能、地热、潮汐等。等。v 电能无法由自然界直接获取，是一种电能无法由自然界直接获取，是一种二次能源二次能源，那些存在于，那些

12、存在于自然界可以直接利用的能源被称为自然界可以直接利用的能源被称为一次能源一次能源。v 发电厂中发电机生产的电能一般需要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经过变压器升高电压后后送入其所在电网中。送入其所在电网中。v 电能由电网输送到用户所在地，经电能由电网输送到用户所在地，经降压降压后分配给最终的用户。后分配给最终的用户。v 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成了网状结构网状结构，即所谓的，即所谓的

13、电网电网，电能由发电厂生产出来以后在，电能由发电厂生产出来以后在电网中根据其结构电网中根据其结构按照物理规律自然分配按照物理规律自然分配。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分 1.3.2 电气部分的一般组成电气部分的一般组成 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）共同构成了送

14、的电网、消耗电能的各类设备（用户或负荷）共同构成了电电力系统力系统，即用于，即用于生产、传输、变换、分配和消耗电能生产、传输、变换、分配和消耗电能的系统。的系统。电力系统各个环节的带电部分统称为其各自的电力系统各个环节的带电部分统称为其各自的电气部分电气部分。发电厂和变电站发电厂和变电站是整个电力系统的基本生产单位。电气部分不是整个电力系统的基本生产单位。电气部分不仅仅包括电能生产、变换的部分仅仅包括电能生产、变换的部分,还包括其还包括其自身消耗电能的部分自身消耗电能的部分。以上以上用于能量生产、变换、分配、传输和消耗的部分称为用于能量生产、变换、分配、传输和消耗的部分称为电气电气一次部分一次

15、部分。为了实现对厂站内设备的监测与控制，电气部分还包括所谓的为了实现对厂站内设备的监测与控制，电气部分还包括所谓的二次部分二次部分，即用于对本厂站内一次部分进行测量、监视、控制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。和保护的部分。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。升压站20kV220kV降压变电站110kV变电站110kV电缆杆上变压器至其它路灯用配电站10kV路灯牵引变电站高速列车27.5kV380

16、/220V开闭所10kV10kV10kV居民小区箱式变电所箱式变电所批发市场化工厂电缆10kV10kV配电箱380/220V380/220V电灯电动机风机泵 空压机380/220V发电厂110kV380/220V电动葫芦电焊机加热器变电站110kV风电场10kV10kV10kV开闭所箱式变电所某商场学校10kV常常见负见负荷荷类类型型开闭所10kV10kV380/220V10kV高压开关柜变压器低压开关柜箱式箱式变电变电所内部示意所内部示意图图应急照明水泵房电梯某商某商场场用用电电示意示意图图1层配电柜101室配电箱子.125室配电箱子.至其它配电站10kV10kV 图为发电图为发电、输电输电

17、、变电变电、供、供配配电电及用及用电电的的简单简单示意示意一次部分最一次部分最为为重要的是重要的是发电发电机、机、变压变压器、器、电动电动机机等等实现电实现电能生能生产产和和变换变换的的设备设备，发电发电机机用于用于电电能生能生产产、变压变压器器用于用于电电能能变换变换、电动电动机和其他用机和其他用电设备电设备用于用于电电能的消耗能的消耗、母母线线用于用于电电能的能的汇汇集和集和分配分配、线线路路则则用于用于能量的能量的输输送送。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年

18、的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分 1.3.2 电气部分的一般组成电气部分的一般组成 为了保证我们可以任意地控制发电机、电动机、变压器、线路为了保证我们可以任意地控制发电机、电动机、变压器、线路等设备的等设备的投入和退出（带电投入和退出（带电/不带电）不带电），需要有相关的开关，需要有相关的开关，这就是这就是断路器断路器。在分合电路的断路器旁边常常伴有用于检修时起在分合电路的断路器旁边常常伴有用于检修时起电气隔离作用电气隔离作用的的隔离开关隔离开关。除了断路器和隔离开关外，常见的开关电器还有除了断路器和隔离开关外，常见的开关电器还有熔断器和接触熔

19、断器和接触器器。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分 1.3.2 电气部分的一般组成电气部分的一般组成 在电力系统中，为了保证人员和设备的运行安全以及电力系在电力系统中，为了保证人员和设备的运行安全以及电力系统本身中性点接地的要求，还需要有统本身中性点接地的要求，还需要有相应的接地装置相应的接地装置。在发电厂和变电站中常在发电厂和变电站中常采用埋于地下的人工接地体构成接地采用埋于地下的

20、人工接地体构成接地网网。接地网要求可以基本覆盖厂站内电气设备的全部，以保。接地网要求可以基本覆盖厂站内电气设备的全部，以保证设备的可靠接地。证设备的可靠接地。此外，为应对电力系统中可能的故障或异常，在电气设备中此外，为应对电力系统中可能的故障或异常，在电气设备中还需要加装一些还需要加装一些防御过电压和短路电流的装置防御过电压和短路电流的装置，包括，包括避雷器避雷器和串联电抗器和串联电抗器。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说

21、明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分 1.3.2 电气部分的一般组成电气部分的一般组成 二次系统二次系统是传递信号的电路，通过电压互感器和电流互感器将是传递信号的电路，通过电压互感器和电流互感器将被测的一次设备和系统的被测的一次设备和系统的高电压和大电流变换为低电压和小电高电压和大电流变换为低电压和小电流流传递给测量和保护装置，测量和保护装置对所测得的电压和传递给测量和保护装置，测量和保护装置对所测得的电压和电流进行判别以监视一次设备和系统的运行状态并记录。电流进行判别以监视一次设备和系统的运行状态并记录。电压互感器和电流互感器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，但按作用来

22、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一次系统和二次系统的连接设备统的连接设备。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分 1.3.2 电气部分的一般组成电气部分的一般组成 继电保护及自动装置继电保护及自动装置可以认为是可以认为是电力系统的卫兵电力系统的卫兵。当电气设备。当电气设备发生故障时，对应的继电保护装置会根

23、据采集到的电流和电压发生故障时，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动作触发与故障设备相连的断路器器。重合闸及备用电源自投装置重合闸及备用电源自投装置是电力系统中常见的自动装置，它是电力系统中常见的自动装置，它用故障后用故障后断路器的合闸断路器的合闸来缩小故障对于系统的影响。来缩小故障对于系统的影响。常见的控制电器有常见的控制电器有断路器的控制开关断路器的控制开关。装设于变电站主控制实内的装设于变电站主控制实内的控制屏控制屏，常常见于常规控制变电站。，常常见于常规控制变电站。控制屏上装设有控制屏上装设有用于监

24、视的表计用于监视的表计（电流表、电压表、有功功率（电流表、电压表、有功功率表、无功功率表）；表、无功功率表）；用于灯光告警的光子牌用于灯光告警的光子牌、用于操作断路器用于操作断路器的控制开关的控制开关和和指示断路器位置的红绿指示灯指示断路器位置的红绿指示灯。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.3 电气和电气部分电气和电气部分 1.3.2 电气部分的一般组成电气部分的一般组成 上述设备运行的时候需要上述设备运行的时候需

25、要消耗电能消耗电能，是作为耗电设备存在的，是作为耗电设备存在的，因此还需要装设相应的因此还需要装设相应的直流电源设备直流电源设备。采用直流的好处是可以采用直流的好处是可以利用蓄电池进行电能存储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在发电厂和变电站内二次设备由控制电缆控制电缆连接构成了连接构成了功能不功能不同的二次回路同的二次回路。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.4 电气部分的图示电气部分的图示 对于

26、风电场等各类发电厂和变电站内电气部分的设计、施工、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运行和研究等工作都需要依赖其图形方法图形方法，即用图形符号结，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电气接线图，包括，包括一次接线图和二次回路图一次接线图和二次回路图，它们以规定的，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电路基本组成和连接关系本组成和连接关系。在发电厂和变电站中，电气设备根据其在发电厂和变

27、电站中，电气设备根据其作用和具体要求作用和具体要求按照按照一定方式由一定方式由导体导体连接形成了连接形成了传输能量（一次部分）和信号传输能量（一次部分）和信号（二次部分）的电（二次部分）的电路，这个电路就被称为路，这个电路就被称为电气接线电气接线，对这个，对这个电路的图形描述被称为电路的图形描述被称为一次接线图（又称电气主接线图）和一次接线图（又称电气主接线图）和二次回路图二次回路图。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。

28、建立电气接线建立电气接线图，首先需要图，首先需要规定具体电气规定具体电气设备的图形符设备的图形符号号 主要电气设备主要电气设备的图形符号如的图形符号如表所示表所示 电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电气主系统电

29、气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。电气主系统电气主系统 风电场和电气部分的基本概念风电场和电气部分的基本概念从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。本章内容结束！本章内容结束！谢谢！谢谢！