風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)電氣設(shè)計(jì)-修改后課件

-1-2012.08風(fēng)電工程電氣設(shè)計(jì)-1-2012.08風(fēng)電工程電氣設(shè)計(jì)-2-1、風(fēng)電發(fā)展概況2、風(fēng)電場(chǎng)的組成3、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介4、風(fēng)電場(chǎng)電氣工程設(shè)計(jì)5、風(fēng)電場(chǎng)集電線路6、升壓站電氣工程7、主要電氣設(shè)備選型目錄-2-1、風(fēng)電發(fā)展概況目錄-3-1930s2006年1995年2007年丹麥安裝第一臺(tái)220kW海上風(fēng)電機(jī)組我國(guó)引進(jìn)技術(shù)，06年10月第一臺(tái)自主創(chuàng)新風(fēng)機(jī)在沈陽(yáng)華創(chuàng)出廠2010年1995年恩德公司制造了世界第一臺(tái)兆瓦級(jí)機(jī)組1990年二十世紀(jì)三十年代丹麥瑞典蘇聯(lián)和美國(guó)應(yīng)用航空旋翼技術(shù)研制出5kW以下小型風(fēng)機(jī)10月國(guó)電龍?jiān)醇瘓F(tuán)風(fēng)電裝機(jī)容量率先超過(guò)100萬(wàn)千瓦，現(xiàn)已超過(guò)800萬(wàn)千瓦2010年6月采用華銳3MW海上風(fēng)機(jī)的上海東海大橋并網(wǎng)全國(guó)第一個(gè)整機(jī)國(guó)產(chǎn)化風(fēng)場(chǎng)在赤峰市翁牛特旗并網(wǎng)中國(guó)新增1600萬(wàn)千瓦，累計(jì)4183萬(wàn)千瓦，總?cè)萘寇S居世界第一風(fēng)電發(fā)展概況

風(fēng)電發(fā)展大事記-3-1930s2006年1995年2007年丹麥安裝第一臺(tái)-4-風(fēng)電發(fā)展概況全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)前十名國(guó)家-4-風(fēng)電發(fā)展概況全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)前十名國(guó)家-5-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組箱式變電站集電線路風(fēng)電場(chǎng)升壓站并網(wǎng)線路風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的組成

風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)主要組成部分-5-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組箱式變電站集電線路風(fēng)電場(chǎng)升壓站并網(wǎng)線路風(fēng)力-6-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介雙饋?zhàn)兯俸泐l型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

雙饋?zhàn)兯俸泐l型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪葉片槳距角可以調(diào)節(jié)，同時(shí)采用雙饋型發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)可以變速，并輸出恒頻恒壓電能。在低于額定風(fēng)速時(shí)，它通過(guò)改變轉(zhuǎn)速和葉片槳距角使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在最佳尖速比下運(yùn)行，輸出最大的功率，而在高風(fēng)速時(shí)通過(guò)改變?nèi)~片槳距角使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率輸出穩(wěn)定在額定功率。-6-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介雙饋?zhàn)兯俸泐l型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 雙饋?zhàn)兯俸?7-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介雙饋?zhàn)兯俸泐l型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)-7-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介雙饋?zhàn)兯俸泐l型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介

直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是無(wú)齒輪箱的變槳距變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)輪軸直接與低速發(fā)電機(jī)連接。直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要采用全功率變流器。

-8-123456基座偏航系統(tǒng)發(fā)電機(jī)定子發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子輪轂葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是無(wú)齒輪箱的變槳距變速風(fēng)-9-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)-9-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)-10-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相關(guān)部件

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要部件有：風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、控制器、 變流器、偏航系統(tǒng)。

其他部件有液壓剎車系統(tǒng)、散熱器、連軸器、軸承等。

塔架和結(jié)構(gòu)件包括輪轂、主軸、機(jī)艙底坐、法蘭盤(pán)等。

國(guó)內(nèi)為風(fēng)機(jī)廠配套大部件的生產(chǎn)廠數(shù)量猛增，國(guó)產(chǎn)化比例超90%。-10-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介國(guó)內(nèi)為風(fēng)機(jī)廠配套大部件的生產(chǎn)廠數(shù)量-11-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組零部件—齒輪箱-11-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組零部件—齒輪箱-12-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)輪葉片-12-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)輪葉片-13-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組零部件—電控系統(tǒng)-13-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組零部件—電控系統(tǒng)-14-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)塔架-14-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)塔架-15-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)輪轂-15-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)輪轂-16-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介整機(jī)裝配-16-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介整機(jī)裝配-17-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)-17-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)-18-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)吊裝-18-風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介風(fēng)機(jī)吊裝-19-風(fēng)電場(chǎng)電氣工程設(shè)計(jì)

線路電氣

場(chǎng)內(nèi)集電線路

電氣一次

電氣主接線、設(shè)備選擇、電氣設(shè)備布置、過(guò)電壓保護(hù)及接地、場(chǎng)用電、照明、圖像監(jiān)視

電氣二次

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、元件保護(hù)、二次接線、站用電及直流

系統(tǒng)繼電保護(hù)

系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

調(diào)度自動(dòng)化

調(diào)度關(guān)系、遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳送方式和通道要求、遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)電場(chǎng)遠(yuǎn)方電能量計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、管理信息網(wǎng)絡(luò)接入及二次安全防護(hù)、調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)、調(diào)度發(fā)電計(jì)劃管理系統(tǒng)

通信部分

風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)通信、系統(tǒng)通信風(fēng)電場(chǎng)電氣工程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容-19-風(fēng)電場(chǎng)電氣工程設(shè)計(jì)線路電氣場(chǎng)內(nèi)集電線路電氣主接-20-風(fēng)電場(chǎng)集電線路風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路，單元接線方式采用一機(jī)一變的接線。每回35kV線路T接8~11臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，全場(chǎng)共3回架空線路，均接至風(fēng)電場(chǎng)110kV升壓站的35kV配電裝置。架空線路導(dǎo)線選用芯鋁絞線，全線架設(shè)一根地線。箱變與架空線路之間采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。風(fēng)機(jī)從相應(yīng)箱變敷設(shè)電纜至架空線路電纜終端塔，與架空線路連接。-20-風(fēng)電場(chǎng)集電線路風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路，單元接線方式采-21-風(fēng)電場(chǎng)集電線路水泥電桿角鋼塔鋼管電桿-21-風(fēng)電場(chǎng)集電線路水泥電桿角鋼塔鋼管電桿-22-升壓站電氣工程風(fēng)電場(chǎng)升壓站布置圖-22-升壓站電氣工程風(fēng)電場(chǎng)升壓站布置圖-23-升壓站電氣工程某風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃容量為99MW，110kV升壓站裝設(shè)2臺(tái)50MVA110/35kV三相雙繞組有載調(diào)壓主變壓器，通過(guò)1回110kV線路接入電網(wǎng)系統(tǒng)。本期規(guī)劃110kV側(cè)采用單母線接線，35kV側(cè)采用單母線分段接線。風(fēng)電場(chǎng)升壓站主接線圖-23-升壓站電氣工程某風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃容量為99MW，110kV-24-升壓站電氣工程風(fēng)電場(chǎng)升壓站控制和保護(hù)

風(fēng)電場(chǎng)控制、保護(hù)、測(cè)量和信號(hào)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組：風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)分為在現(xiàn)場(chǎng)單機(jī)控制、保護(hù)、測(cè)量和信號(hào)等在控制室對(duì)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行集中監(jiān)控。

箱式變電站：箱式變電站高壓側(cè)采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)熔斷器保護(hù)，低壓側(cè)采用自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)作為箱式變內(nèi)部及風(fēng)電機(jī)組出口引線故障的保護(hù)。

風(fēng)電場(chǎng)控制室：風(fēng)電場(chǎng)控制室布置在110kV升壓站內(nèi)，與110kV升壓站主控制室在同一房間內(nèi)。采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控方式對(duì)風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。

110kV變電站控制、保護(hù)、測(cè)量和信號(hào)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)：變電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)變電站線路、主變壓器和公用設(shè)備等的集中監(jiān)控。

元件保護(hù)：設(shè)主變壓器保護(hù)、35kV線路保護(hù)、站用變保護(hù)、高壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償保護(hù)。

系統(tǒng)繼電保護(hù)：設(shè)110kV線路保護(hù)及自動(dòng)重合閘、故障錄波、繼電保護(hù)試驗(yàn)。-24-升壓站電氣工程風(fēng)電場(chǎng)升壓站控制和保護(hù)風(fēng)電場(chǎng)控制、保-25-

站用電：1臺(tái)315/400kVA站用變壓器。主要電氣設(shè)備選型

風(fēng)電場(chǎng)升壓站主要電氣設(shè)備選擇

主變壓器：采用三相有載調(diào)壓雙繞組變壓器；

SZ10-50000/110。

220kV設(shè)備：采用GIS設(shè)備，額定電流2000A，開(kāi)斷電流 為31.5kA，關(guān)合電流為80kA。

35kV設(shè)備：采用鎧裝式金屬封閉開(kāi)關(guān)柜，額定電流

2000/1250/630A，開(kāi)斷電流為31.5kA，峰值耐受電流為80kA。

無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備：采用SVG設(shè)備,容量為±12Mvar。-25-站用電：1臺(tái)315/400kVA站用變壓器。主要電-26-主要電氣設(shè)備選型方案GIS敞開(kāi)式安全性可靠性設(shè)備絕緣性能GIS設(shè)備絕緣性能穩(wěn)定，以SF6為絕緣介質(zhì)，電器設(shè)備密封于金屬外殼內(nèi)．設(shè)備外絕緣不受外界污穢環(huán)境影響，適宜在沿海鹽霧和污穢等級(jí)較高的地區(qū)。敞開(kāi)式設(shè)備的大部分電器元件暴露在空氣中，絕緣性能受大氣環(huán)境影響。各元件之間連接GIS設(shè)備各元件之間連接采用插接式，置于SF6環(huán)境中，SF6氣體性能穩(wěn)定，插頭插座不易腐蝕。設(shè)備之間也互不影響。隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭和母線暴露在空氣中，受大氣環(huán)境影響，接頭處易銹蝕、發(fā)熱、影響設(shè)備運(yùn)行，增加維護(hù)工作量，降低設(shè)備可靠性。安全性由于GIS外殼屏蔽的作用，避免了人身觸及高壓的危險(xiǎn)。必須保持一定的安全距離，易發(fā)生人身觸及高壓的危險(xiǎn)。故障率敞開(kāi)設(shè)備的斷路器間隔的故障率是GIS斷路器間隔的故障率的5-10倍。設(shè)備檢修維護(hù)GlS基本屬于免維護(hù)性質(zhì)，維護(hù)工作量很小，GIS配電裝置占地小。由于設(shè)備布置較集中，日常巡視管理方便，大大減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，更適應(yīng)本工程“無(wú)人值班”的管理模式。設(shè)備的年漏氣率約為10%，其補(bǔ)氣周期約為7—8年，大修周期大于20年，大修間隔時(shí)間長(zhǎng)。GIS與敞開(kāi)式設(shè)備相比的檢修時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。敞開(kāi)式設(shè)備大多數(shù)元件受大氣環(huán)境影響，運(yùn)行維護(hù)工作量大，僅絕緣子清掃就是一項(xiàng)十分繁重的工作，設(shè)備老化及損壞速度相對(duì)較快．大修周期短、檢修次數(shù)多，一般2-5年檢修一次。運(yùn)行費(fèi)用敞開(kāi)式設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用約為設(shè)備投資的30%，GIS設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用約為設(shè)備投資的1.5%。因此，GIS設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用比敞開(kāi)式設(shè)備低。敞開(kāi)式設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用約為設(shè)備投資的30%，GIS設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用約為設(shè)備投資的1.5%。因此，GIS設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用比敞開(kāi)式設(shè)備低。兩種型式配電裝置對(duì)比-26-主要電氣設(shè)備選型方案GIS敞開(kāi)式安全性設(shè)備絕緣性能G-27-主要電氣設(shè)備選型

TCRMCR靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVG-27-主要電氣設(shè)備選型TCRMCR靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置S-28-主要電氣設(shè)備選型三種補(bǔ)償方式的特點(diǎn)綜合對(duì)比表設(shè)備名稱MCR型SVCTCR型SVCSVG升壓變壓器型式多功率單元串聯(lián)模式補(bǔ)償原理晶閘管控制部分飽和式電抗器晶閘管閥組控制相控電抗器大功率電壓源型有源濾波器+升壓變壓器多功率單元直接串聯(lián)接入35kV系統(tǒng)占地面積MCR磁控電抗器結(jié)構(gòu)緊湊，但由于其自身產(chǎn)生大量諧波，且不能輸出容性無(wú)功功率，需配置2-3個(gè)濾波支路，占地面積較大TCR相控電抗器多采用干式空芯結(jié)構(gòu)，且其自身產(chǎn)生大量諧波，不能輸出容性無(wú)功,2-3個(gè)濾波支路占地面積很大采用了大功率電力電子元器件IGBT，占地面積大大減小，但需考慮升壓變壓器的占地與升壓變壓器型式的SVG相比，減少了變壓器，占地面積最小補(bǔ)償效果線性調(diào)節(jié)，不能輸出容性無(wú)功功率，且其輸出無(wú)功功率與電網(wǎng)電壓的平方成正比，電壓越低，輸出的無(wú)功功率就越低線性調(diào)節(jié)，不能輸出容性無(wú)功功率，且其輸出無(wú)功功率與電網(wǎng)電壓的平方成正比，電壓越低，輸出的無(wú)功功率就越低線性調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)容性到感性無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，比MCR和TCR范圍寬，尤其在低電壓時(shí)，仍能輸出大電流的無(wú)功。響應(yīng)速度約需200ms小于10ms<5ms諧波治理自身為諧波源自身為諧波源SVG的通過(guò)控制算法對(duì)電壓源型逆變器輸出的控制，可控制其輸出諧波，兼作有源濾波器的作用，基本無(wú)諧波輸出三相不平衡治理效果一般或不治理治理效果好治理效果好損耗較大，約1.8~2.5%0.5%升壓變壓器+逆變器約0.25~0.45%折合損耗0.6~0.8%功率單元+接入電抗器損耗約0.2-0.4%折合損耗約0.5-0.6%使用壽命運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定