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1、,-1-,风电工程电气设计,-2-,1、风电发展概况 2、风电场的组成 3、风力发电机组简介 4、风电场电气工程设计 5、风电场集电线路 6、升压站电气工程 7、主要电气设备选型,目,录,-3-,1930s,2006年,1995年,2007年,丹麦安装第一台 220kW海上风电机组,我国引进技术， 06 年 10 月 第 一 台 自主创新风机在 沈阳华创出厂,2010年,1995年恩德公司制造 了世界第一台兆瓦级 机组,1990年,二十世纪三十年代丹 麦瑞典苏联和美国应 用航空旋翼技术研制 出5kW以下小型风机,10 月 国 电 龙 源 集 团 风电装机容量率先 超过100万千瓦，现 已超过8
2、00万千瓦,2010年6月采用华锐 3MW海上风机的上海 东海大桥并网,全国第一个整机 国产化风场在赤 峰市翁牛特旗并 网,中 国 新 增 1600 万 千 瓦 ， 累 计 4183 万 千 瓦，总容量跃居世 界第一,风电发展概况 风电发展大事记,-4-,风电发展概况,全球风电累计装机前十名国家,-5-,风力发电机组,箱式变电站,集电线路,风电场升压站,并网线路,风力发电场的组成 风力发电场主要组成部分,-6-,风力发电机组简介,双馈变速恒频型风力发电机组,双馈变速恒频型风力发电机组的 风轮叶片桨距角可以调节，同时采用 双馈型发电机，发电机可以变速，并 输出恒频恒压电能。在低于额定风速 时，它
3、通过改变转速和叶片桨距角使 风力发电机组在最佳尖速比下运行， 输出最大的功率，而在高风速时通过 改变叶片桨距角使风力发电机组功率 输出稳定在额定功率。,-7-,风力发电机组简介,双馈变速恒频型风力发电系统,风力发电机组简介 直驱型风力发电机组,直驱型风力发电机组是无齿轮箱的变桨距变速风力发电机组， 风轮轴直接与低速发电机连接。直驱型风力发电机组要采用全功率 变流器。 -8-,1 2 3 4 5 6,基座 偏航系统 发电机定子 发电机转子 轮毂 叶片,-9-,风力发电机组简介,直驱型风力发电系统,-10-,风力发电机组简介 风力发电机组相关部件 风力发电机的主要部件有：风机叶片、发电机、齿轮箱、
4、控制器、 变流器、偏航系统。 其他部件有液压刹车系统、散热器、连轴器、轴承等。 塔架和结构件包括轮毂、主轴、机舱底坐、法兰盘等。,国内为风机厂配套大部件的生产厂数量猛增,，国产化比例超90%。,-11-,风力发电机组简介,兆瓦级风电机组零部件齿轮箱,-12-,风力发电机组简介,风轮叶片,-13-,风力发电机组简介,兆瓦级风电机组零部件电控系统,-14-,风力发电机组简介,风机塔架,-15-,风力发电机组简介,风机轮毂,-16-,风力发电机组简介,整机装配,-17-,风力发电机组简介,风机基础,-18-,风力发电机组简介,风机吊装,-19-,风电场电气工程设计,线路电气,场内集电线路 电气一次,
5、电气主接线、设备选择、电气设备布置、过电压保护及接地、场用电、照,明、图像监视,电气二次,计算机监控系统、元件保护、二次接线、站用电及直流 系统继电保护,系统继电保护及安全自动装置 调度自动化,调度关系、远动信息的传送方式和通道要求、远动信息内容、远动系统、,风电场远方电能量计量计费系统、调度数据网络、管理信息网络接入及二次 安全防护、调度运行管理系统、调度发电计划管理系统,通信部分,风电场场内通信、系统通信,风电场电气工程设计主要内容,-20-,风电场集电线路,风电场35kV集电线路，单元接线方式采用一机一变的接线。每回35kV线路T接 811台风电机组，全场共3回架空线路，均接至风电场11
6、0kV升压站的35kV配,电装置。架空线路导线选用芯铝绞线，全线架设一根地线。箱变与架空线路之间 采用交联聚乙烯绝缘电缆。风机从相应箱变敷设电缆至架空线路电缆终端塔，与 架空线路连接。,-21-,风电场集电线路,水泥电杆,角钢塔,钢管电杆,-22-,升压站电气工程,风电场升压站布置图,-23-,升压站电气工程,某风电场规划容量为99MW，110kV升压站装设2台50MVA110/35kV三 相双绕组有载调压主变压器，通过1回110kV线路接入电网系统。本期规 划110kV侧采用单母线接线，35kV侧采用单母线分段接线。,风电场升压站主接线图,-24-,升压站电气工程,风电场升压站控制和保护,风
7、电场控制、保护、测量和信号,风力发电机组：风电场监控系统分为在现场单机控制、保护、测量和信号,等在控制室对各台风电机组进行集中监控 。,箱式变电站 ：箱式变电站高压侧采用负荷开关熔断器保护，低压侧采用,自动空气开关作为箱式变内部及风电机组出口引线故障的保护。,风电场控制室 ：风电场控制室布置在110kV升压站内，与110kV升压站,主控制室在同一房间内。采用计算机监控方式对风电场场区中的风力发电 机组进行集中监控和管理。,110kV变电站控制、保护、测量和信号,计算机监控系统 ：变电站计算机监控系统负责对变电站线路、主变压器,和公用设备等的集中监控。,元件保护 ：设主变压器保护、35kV线路保
8、护、站用变保护、高压动态无,功补偿保护。,系统继电保护 ：设110kV线路保护及自动重合闸、故障录波、继电保护,试验 。,-25-,站用电：,1台315/400kVA站用变压器。,主要电气设备选型 风电场升压站主要电气设备选择 主变压器：采用三相有载调压双绕组变压器； SZ10-50000/110 。 220kV设备：采用GIS设备，额定电流2000A，开断电流 为31.5kA，关合电流为80kA 。 35kV设备：采用铠装式金属封闭开关柜，额定电流 2000/1250/630A，开断电流为31.5kA ，峰值耐受电流为80kA。 无功补偿设备：采用SVG设备, 容量为12Mvar。,-26-
9、,主要电气设备选型,两种型式配电装置对比,-27-,主要电气设备选型,TCR,MCR,静止型动态无功补偿装置,SVG,-28-,主要电气设备选型,三种补偿方式的特点综合对比表,-29-,主要电气设备选型 欧式箱变,美式箱变,-30-,交流完毕，感谢各位！,风电场及机组接地 设计案例,主要内容: 1风电场接地设计范围 2风电场接地设计原则 3风电场接地设计程序 4风电场接地设计方案 5风机-相变基础接地设计案例 6风机相变基础接地典型设计 7总结,1.1风电场电气设计流程 风电机 -机组升压变-风场集电线路-升压变电站-高压输电线路-电力系统 1.2风电场接地设计范围 风机和相变基础接地 风电场
10、集电线路接地 风电场升压变电站接地 风电场监控中心接地,2.风电场接地设计原则 应收集每台机位的土壤电阻率 土壤电阻率变化较大时,应分流进行设计 风机基础与相变基础共用一个接地装置 接地装置的工频电阻不大于4欧 风机的防雷引下线与接地装置的连接点和相变与接地装置的连接点,在地中沿接地体的长度应不小于15米 接地体的埋深不小于0.8,并宜敷设在冻土层以下. 风机接地装置的接触电位差和跨步电位应满足GB50065-2011交流电气装置的接地设计规范的要求,3.风电场接地设计程序 3.1收集资料 工程区地基土特征,水文地质条件,水及土的腐蚀性. 每个机位不同地基的实测土壤电阻率 升压变电站范围不同地
11、基土层的实测土壤电阻率 风电场场址冻土深度 风电设计方案(主接线，设备选择及布置，设备基础结构及钢筋配置等） 3.2选取等值土壤电阻率 接地体预计埋设深度 3.3确定接地电阻控制值 交流电气装置的接地设计规范50065-2011 3.4选择接地材料 热镀锌扁钢；铜包钢；模块；离子棒 3.5初定接地设计方案 水平接地网尺寸；垂直接地体数量； 3.6接地电阻计算 水平接地体电阻，垂直接地体电阻；总接地电阻 3.7编制施工图 计算结果满足要求-可以编制施工图 计算结果不满足要求-修改接地方案 （扩网，换土，深井，外引等方法）-直至满足,3.8设计图纸交底 一般在现场进行，解释设计意图，解答技术问题，
12、提出技术和质量要求，强调施工注意事项等。 3.9接地电阻实测 实测结果满足要求-编制竣工图 实测结果不满足要求-完善接地设计方案（扩网，换土，深井，外引等方法）-直至满足 3.10接地设计调查回访 总结接地设计，施工与运行经验，设计优化 4。 风电场接地设计方案 4.1风机相变基础接地设计方案。 风电机阻和相变共用一个接地系统 接地网接地电阻小于4欧 发电机组接地系统与接地网连接至少引接3-4处。 相式变与接地网连接至少引接2处。 4.2风电场集电线路接地 按照35KV架空线路设计工程要求，从风场升压变电站侧终端杆开始，在杆塔头部架设不小于1KM的架空防雷地线（GJ-50镀锌钢绞线）。所有架设防雷线的杆塔和安装避雷器的门型构架均要埋设接地装置，要求接地电阻满足下表要求。,
