風(fēng)電課件基礎(chǔ)知識(shí)

1、風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)一次設(shè)備一次設(shè)備風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念1.1 風(fēng)力發(fā)電概述風(fēng)力發(fā)電概述 風(fēng)是人類(lèi)最常見(jiàn)的自然現(xiàn)象之一，風(fēng)能資源的風(fēng)是人類(lèi)最常見(jiàn)的自然現(xiàn)象之一，風(fēng)能資源的儲(chǔ)量非常巨大儲(chǔ)量非常巨大，一年之中風(fēng)所產(chǎn)生的能量大約相當(dāng)于一年之中風(fēng)所產(chǎn)生的能量大約相當(dāng)于2020世紀(jì)世紀(jì)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。 十九世紀(jì)末十九世紀(jì)末，風(fēng)能開(kāi)始被用于發(fā)電，據(jù)稱(chēng)，風(fēng)能開(kāi)始被用于發(fā)電，據(jù)稱(chēng)始于丹麥?zhǔn)加诘?，并且迅速，并且迅速成為其最主要的?yīng)用領(lǐng)域之一。成為其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一

2、。 風(fēng)電技術(shù)是可再生能源技術(shù)中風(fēng)電技術(shù)是可再生能源技術(shù)中最成熟最成熟的一種能源技術(shù)。的一種能源技術(shù)。 風(fēng)力發(fā)電由于風(fēng)力發(fā)電由于環(huán)保清潔環(huán)保清潔，無(wú)廢棄物排放無(wú)廢棄物排放，施工周期短施工周期短，利用歷利用歷史悠久史悠久，受到了各國(guó)的廣泛重視和大力推廣。，受到了各國(guó)的廣泛重視和大力推廣。 如今風(fēng)力發(fā)電在如今風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)世界范圍內(nèi)都獲得了快速的發(fā)展，都獲得了快速的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電規(guī)風(fēng)力發(fā)電規(guī)模及其在電力能源結(jié)構(gòu)中的份額模及其在電力能源結(jié)構(gòu)中的份額都增長(zhǎng)很快。都增長(zhǎng)很快。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念 風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電就是利用風(fēng)力機(jī)獲取風(fēng)能并轉(zhuǎn)

3、化為機(jī)械能，再利用發(fā)就是利用風(fēng)力機(jī)獲取風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再利用發(fā)電機(jī)將風(fēng)力機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出的生產(chǎn)過(guò)程。電機(jī)將風(fēng)力機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出的生產(chǎn)過(guò)程。 風(fēng)力機(jī)有很多種類(lèi)型，用于風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電機(jī)也呈現(xiàn)出多樣性，風(fēng)力機(jī)有很多種類(lèi)型，用于風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電機(jī)也呈現(xiàn)出多樣性，但是其但是其基本能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都是一樣的基本能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都是一樣的，如圖：，如圖： 用于實(shí)現(xiàn)該能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的成套設(shè)備稱(chēng)為用于實(shí)現(xiàn)該能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的成套設(shè)備稱(chēng)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。v風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)+發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)+調(diào)速器調(diào)速器風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念 單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單

4、臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力是有限的，目前在的發(fā)電能力是有限的，目前在內(nèi)陸地區(qū)內(nèi)陸地區(qū)應(yīng)用應(yīng)用的主流的主流“大型大型”機(jī)組的額定功率為機(jī)組的額定功率為1.5MW和和2MW，海上風(fēng)電機(jī)海上風(fēng)電機(jī)組組的平均單機(jī)容量在的平均單機(jī)容量在3 MW左右左右，最大已達(dá)，最大已達(dá)6 MW。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電能經(jīng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電能經(jīng)由特定電力線(xiàn)路特定電力線(xiàn)路送給用戶(hù)或接入電送給用戶(hù)或接入電網(wǎng)。網(wǎng)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電力用戶(hù)或電網(wǎng)的聯(lián)系是通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電力用戶(hù)或電網(wǎng)的聯(lián)系是通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)中的電氣風(fēng)電場(chǎng)中的電氣部分部分得以實(shí)現(xiàn)的。得以實(shí)現(xiàn)的。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部

5、分的基本概念1.2 風(fēng)電場(chǎng)的概念風(fēng)電場(chǎng)的概念 風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電場(chǎng)是在一定的地域范圍內(nèi)由同一單位經(jīng)營(yíng)管理的所有風(fēng)力是在一定的地域范圍內(nèi)由同一單位經(jīng)營(yíng)管理的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及配套的輸變電設(shè)備、建筑設(shè)施、運(yùn)行維護(hù)人員等共發(fā)電機(jī)組及配套的輸變電設(shè)備、建筑設(shè)施、運(yùn)行維護(hù)人員等共同組成的集合體。同組成的集合體。 選擇風(fēng)力資源良好的場(chǎng)地，根據(jù)地形條件和主風(fēng)向，將多臺(tái)風(fēng)選擇風(fēng)力資源良好的場(chǎng)地，根據(jù)地形條件和主風(fēng)向，將多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組按照一定的規(guī)則力發(fā)電機(jī)組按照一定的規(guī)則排成陣列排成陣列，組成，組成風(fēng)力發(fā)電機(jī)群風(fēng)力發(fā)電機(jī)群，并，并對(duì)電能進(jìn)行收集和管理，統(tǒng)一送入電網(wǎng)，是對(duì)電能進(jìn)行收集和管理，統(tǒng)一送入電網(wǎng)，是建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的

6、基本建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的基本思想思想。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念1.2 風(fēng)電場(chǎng)的概念風(fēng)電場(chǎng)的概念 應(yīng)根據(jù)應(yīng)根據(jù)風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)能玫瑰圖風(fēng)向玫瑰圖和風(fēng)能玫瑰圖確定風(fēng)電場(chǎng)的主導(dǎo)風(fēng)向，在平確定風(fēng)電場(chǎng)的主導(dǎo)風(fēng)向，在平坦、開(kāi)闊的場(chǎng)址，要求坦、開(kāi)闊的場(chǎng)址，要求主導(dǎo)向上主導(dǎo)向上機(jī)組間相隔機(jī)組間相隔59倍倍風(fēng)輪直徑，風(fēng)輪直徑，在在垂直于主導(dǎo)風(fēng)向上垂直于主導(dǎo)風(fēng)向上要求機(jī)組間相隔要求機(jī)組間相隔35倍倍風(fēng)輪直徑。風(fēng)輪直徑。 按照這個(gè)規(guī)則，風(fēng)電機(jī)組可以按照這個(gè)規(guī)則，風(fēng)電機(jī)組可以單排或多排布置單排或多排布置。多排布置時(shí)應(yīng)。多排布置時(shí)應(yīng)成成梅花形排列梅花形排列。 風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電場(chǎng)

7、是大規(guī)模利用風(fēng)能的有效方式，是大規(guī)模利用風(fēng)能的有效方式，二十世紀(jì)二十世紀(jì)80年代初年代初興起興起于于美國(guó)加利福尼亞美國(guó)加利福尼亞。 目前，風(fēng)電場(chǎng)的分布幾乎是遍布全球，風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)目已成千上目前，風(fēng)電場(chǎng)的分布幾乎是遍布全球，風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)目已成千上萬(wàn)，最大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)可萬(wàn)，最大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)可上百萬(wàn)千瓦級(jí)上百萬(wàn)千瓦級(jí)。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念 按照風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模，風(fēng)電場(chǎng)大致可以分為：按照風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模，風(fēng)電場(chǎng)大致可以分為：小型、中型和大型小型、中型和大型（特大型）風(fēng)電場(chǎng)（特大型）風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源場(chǎng)地說(shuō) 明小型較好較小可建幾兆瓦容量的風(fēng)電場(chǎng)，接入3566

8、 kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)。中型較好合適可建幾十兆瓦容量以下風(fēng)電場(chǎng)，接入110 kV及以下電網(wǎng)。大型（特大型）豐富開(kāi)闊可建容量在100600 MW或更大的風(fēng)電場(chǎng)，例如我國(guó)的特許權(quán)風(fēng)電項(xiàng)目。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念1.3 電氣和電氣部分電氣和電氣部分 電氣電氣的本意即為電，也就是：帶電的、生產(chǎn)和使用電能相關(guān)的。的本意即為電，也就是：帶電的、生產(chǎn)和使用電能相關(guān)的。 對(duì)于對(duì)于電氣部分電氣部分可以泛泛地理解為：由所有帶電設(shè)備及其附屬設(shè)備可以泛泛地理解為：由所有帶電設(shè)備及其附屬設(shè)備所組成的全部。所組成的全部。 發(fā)電廠(chǎng)中的發(fā)電機(jī)發(fā)電廠(chǎng)中的發(fā)電機(jī)是一

9、般意義上的電源，它將其他能源轉(zhuǎn)化為電是一般意義上的電源，它將其他能源轉(zhuǎn)化為電能，如：煤炭、石油、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)?、潮汐等。能，如：煤炭、石油、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)?、潮汐等?電能無(wú)法由自然界直接獲取，是一種電能無(wú)法由自然界直接獲取，是一種二次能源二次能源，那些存在于自然，那些存在于自然界可以直接利用的能源被稱(chēng)為界可以直接利用的能源被稱(chēng)為一次能源一次能源。 電能由電網(wǎng)輸送到用戶(hù)所在地，經(jīng)電能由電網(wǎng)輸送到用戶(hù)所在地，經(jīng)降壓降壓后分配給最終的用戶(hù)。后分配給最終的用戶(hù)。 在電能生產(chǎn)到消費(fèi)之間需要由電能可以傳導(dǎo)的路徑，由于一定區(qū)在電能生產(chǎn)到消費(fèi)之間需要由電能可以傳導(dǎo)的路徑，由于一定區(qū)域內(nèi)發(fā)電

10、廠(chǎng)和用戶(hù)的分布非常復(fù)雜，因此這一路徑自然形成了域內(nèi)發(fā)電廠(chǎng)和用戶(hù)的分布非常復(fù)雜，因此這一路徑自然形成了網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)狀結(jié)構(gòu)，即所謂的，即所謂的電網(wǎng)電網(wǎng)，電能由發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)以后在電網(wǎng)中根，電能由發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)以后在電網(wǎng)中根據(jù)其結(jié)構(gòu)據(jù)其結(jié)構(gòu)按照物理規(guī)律自然分配按照物理規(guī)律自然分配。 電氣的基本概念電氣的基本概念 風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念1.3 電氣和電氣部分電氣和電氣部分 電氣部分的一般組成電氣部分的一般組成 包括風(fēng)電場(chǎng)在內(nèi)的各類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)站、實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)變換和能量輸包括風(fēng)電場(chǎng)在內(nèi)的各類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)站、實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)變換和能量輸送的電網(wǎng)、消耗電能的各類(lèi)設(shè)備

11、（用戶(hù)或負(fù)荷）共同構(gòu)成了送的電網(wǎng)、消耗電能的各類(lèi)設(shè)備（用戶(hù)或負(fù)荷）共同構(gòu)成了電電力系統(tǒng)力系統(tǒng)，即用于，即用于生產(chǎn)、傳輸、變換、分配和消耗電能生產(chǎn)、傳輸、變換、分配和消耗電能的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的帶電部分統(tǒng)稱(chēng)為其各自的電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的帶電部分統(tǒng)稱(chēng)為其各自的電氣部分電氣部分。 發(fā)電廠(chǎng)和變電站發(fā)電廠(chǎng)和變電站是整個(gè)電力系統(tǒng)的基本生產(chǎn)單位。電氣部分不是整個(gè)電力系統(tǒng)的基本生產(chǎn)單位。電氣部分不僅僅包括電能生產(chǎn)、變換的部分僅僅包括電能生產(chǎn)、變換的部分,還包括其還包括其自身消耗電能的部自身消耗電能的部分分。以上。以上用于能量生產(chǎn)、變換、分配、傳輸和消耗的部分稱(chēng)為用于能量生產(chǎn)、變換、分配、傳輸和消

12、耗的部分稱(chēng)為電氣一次部分電氣一次部分。 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)廠(chǎng)站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，電氣部分還包括所謂的為了實(shí)現(xiàn)對(duì)廠(chǎng)站內(nèi)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，電氣部分還包括所謂的二次部分二次部分，即用于對(duì)本廠(chǎng)站內(nèi)一次部分進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視、控制即用于對(duì)本廠(chǎng)站內(nèi)一次部分進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視、控制和保護(hù)的部分。和保護(hù)的部分。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念升壓站20kV220kV降壓變電站110kV變電站110kV電纜桿上變壓器至其它路燈用配電站10kV路燈牽引變電站高速列車(chē)27.5kV380/220V開(kāi)閉所10kV10kV10kV居民小區(qū)箱式變電所箱式變電所批發(fā)市場(chǎng)化工廠(chǎng)電纜10kV1

13、0kV配電箱380/220V380/220V電燈電動(dòng)機(jī)風(fēng)機(jī)泵 空壓機(jī)380/220V發(fā)電廠(chǎng)110kV380/220V電動(dòng)葫蘆電焊機(jī)加熱器變電站110kV風(fēng)電場(chǎng)10kV10kV10kV開(kāi)閉所箱式變電所某商場(chǎng)學(xué)校10kV常見(jiàn)負(fù)荷類(lèi)型常見(jiàn)負(fù)荷類(lèi)型開(kāi)閉所10kV10kV380/220V10kV高壓開(kāi)關(guān)柜變壓器低壓開(kāi)關(guān)柜箱式變電所內(nèi)部示意箱式變電所內(nèi)部示意圖圖應(yīng)急照明水泵房電梯某商場(chǎng)用電示意圖某商場(chǎng)用電示意圖1層配電柜101室配電箱子. 125室配電箱子. 至其它配電站10kV10kV 圖為發(fā)電、輸電、變電、供圖為發(fā)電、輸電、變電、供配電及用電的簡(jiǎn)單示意配電及用電的簡(jiǎn)單示意一次部分最為重要的是一次部分最

14、為重要的是發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)和變換的等實(shí)現(xiàn)電能生產(chǎn)和變換的設(shè)備，設(shè)備，發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)用于用于電能生產(chǎn)電能生產(chǎn)、變壓器變壓器用于用于電能變換電能變換、電動(dòng)機(jī)和其他用電設(shè)備電動(dòng)機(jī)和其他用電設(shè)備用于用于電能的消耗電能的消耗、母線(xiàn)母線(xiàn)用于用于電能的匯集和電能的匯集和分配分配、線(xiàn)路線(xiàn)路則用于則用于能量的輸送能量的輸送。風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)一次系統(tǒng)簡(jiǎn)圖風(fēng)電場(chǎng)一次系統(tǒng)簡(jiǎn)圖風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本

15、概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念一次系統(tǒng)一次系統(tǒng)二次系統(tǒng)二次系統(tǒng)構(gòu)成電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的系統(tǒng)，稱(chēng)為構(gòu)成電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的系統(tǒng)，稱(chēng)為一次系統(tǒng)一次系統(tǒng)對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)控、測(cè)量、控制的系統(tǒng)，對(duì)一次系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)控、測(cè)量、控制的系統(tǒng)，稱(chēng)為二次系統(tǒng)稱(chēng)為二次系統(tǒng)電氣一次系統(tǒng)的設(shè)備稱(chēng)為電氣一次系統(tǒng)的設(shè)備稱(chēng)為電氣二次系統(tǒng)的電氣二次系統(tǒng)的設(shè)備，稱(chēng)為設(shè)備，稱(chēng)為電氣設(shè)備電氣設(shè)備一次設(shè)備一次設(shè)備二次設(shè)備二次設(shè)備系統(tǒng)系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備開(kāi)關(guān)電器。用來(lái)接通或斷開(kāi)電路。開(kāi)關(guān)電器。用來(lái)接通或斷開(kāi)電

16、路。限流電器限流電器載流導(dǎo)體載流導(dǎo)體補(bǔ)償設(shè)備補(bǔ)償設(shè)備儀用互感器儀用互感器防御過(guò)電壓設(shè)備防御過(guò)電壓設(shè)備絕緣子絕緣子接地裝置接地裝置風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念風(fēng)電場(chǎng)和電氣部分的基本概念1.4 電氣部分的圖示電氣部分的圖示 對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)等各類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)和變電站內(nèi)電氣部分的設(shè)計(jì)、施工、對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)等各類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)和變電站內(nèi)電氣部分的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行和研究等工作都需要依賴(lài)其運(yùn)行和研究等工作都需要依賴(lài)其圖形方法圖形方法，即用圖形符號(hào)結(jié)，即用圖形符號(hào)結(jié)合文字符號(hào)在平面上抽象我們的具體問(wèn)題，最為常見(jiàn)的就是合文字符號(hào)在平面上抽象我們的具體問(wèn)題，最為常見(jiàn)的就是電氣接線(xiàn)圖電氣接線(xiàn)圖，包括，包括一次接線(xiàn)圖和二次回路圖一次接線(xiàn)圖和二次回路圖，它們以規(guī)定的，它們以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)描述了廠(chǎng)站內(nèi)一次部分和二次部分的圖形和文字符號(hào)描述了廠(chǎng)站內(nèi)一次部分和二次部分的電路基電路基本組成和連接關(guān)系本組成和連接關(guān)系。在發(fā)電廠(chǎng)和變電站中，電氣設(shè)備根據(jù)其在發(fā)電廠(chǎng)和變電站中，電氣設(shè)備根據(jù)其作用和具體要求作用和具體要求按照按照一定方式由一定方式由導(dǎo)體導(dǎo)體連接形成了連接形成了傳輸能量（一次部分）和信號(hào)傳輸能量（一次部分）和信號(hào)（二次部分）的電（二次部分）的