風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)知識(shí)

風(fēng)機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)知識(shí)

一、風(fēng)電場(chǎng)的組成及基本原理

風(fēng)電場(chǎng)是指將風(fēng)能捕獲、轉(zhuǎn)換成電能并通過(guò)輸電線路送入電網(wǎng)的

場(chǎng)所，由四部分構(gòu)成：

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組：風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電裝置。

2、道路：包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)旁的檢修通道、變電站站內(nèi)站外道路、

風(fēng)場(chǎng)內(nèi)道路及風(fēng)場(chǎng)進(jìn)出通道。

3、集電線路：分散布置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所發(fā)電能的匯集、傳送

通道。

4、變電站：風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行監(jiān)控中心及電能配送中心。

5、場(chǎng)內(nèi)一次設(shè)備有：變壓器、斷路器（開(kāi)關(guān)柜）、母線、隔離開(kāi)

關(guān)、互感器（電流和電壓）、避雷器、場(chǎng)用變、接地電阻柜和無(wú)功補(bǔ)

償裝置。

（1）變壓器：起變換電壓的作用，可以升高電壓以利于功率的

傳輸、降低線損?？梢越档碗妷簼M足不同用戶的需求。其組成部分有：

鐵芯、繞組、絕緣套管、油箱、儲(chǔ)油柜，呼吸器、防爆管、散熱器、

分接開(kāi)關(guān)、氣體繼電器以及溫度計(jì)等。

（2）斷路器：切斷和閉合高壓電路的空載和負(fù)荷電流，而且當(dāng)

系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，它和繼電保護(hù)及自動(dòng)化裝置相配合，迅速切斷故障

電流，以減少停電范圍，防止事故擴(kuò)大，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。高壓

斷路器的主要結(jié)構(gòu)分為：導(dǎo)流部分、滅弧部分、絕緣部分、操動(dòng)機(jī)構(gòu)

部分。

（3）母線：載流設(shè)備，是電流的通道，承載負(fù)荷、空載電流。

（4）隔離開(kāi)關(guān)的用途：設(shè)備檢修時(shí)提供明顯斷開(kāi)點(diǎn)，使檢修設(shè)

備與帶電設(shè)備隔離，同時(shí)與斷路器配合改變運(yùn)行方式。隔離開(kāi)關(guān)一般

由絕緣支架、操作機(jī)構(gòu)、連鎖機(jī)構(gòu)、動(dòng)靜觸頭、刀口等組成。

（5）互感器：將大電流變換為小電流，將高電壓變換為低電壓，

供給繼電保護(hù)及儀表所需，同時(shí)將高壓系統(tǒng)與二次相隔離保證人員、

設(shè)備的安全，同時(shí)使儀表、繼電器的制造標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，以利于生

產(chǎn)。互感器由一、二次繞組、鐵芯、絕緣支撐物組成。

（6）避雷器：用于防止雷電進(jìn)行波沿線路侵入變電站或其他建

筑物危害電氣設(shè)備絕緣的一種防雷裝置，防止雷電及內(nèi)部過(guò)電壓。其

中閥型避雷器由套管、火花間隙、并聯(lián)電阻、閥型電阻、上下法蘭以

及壓縮彈簧及其附件組成。氧化鋅避雷器由套管、簟化鋅電阻、上下

法蘭以及壓縮彈簧及其附件組成。

（7）場(chǎng)用變：構(gòu)成與變壓器相同，供給站內(nèi)正常生活和生產(chǎn)用

電。

（8）無(wú)功補(bǔ)償裝置：主要用來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)中頻繁波動(dòng)的無(wú)功功率，

抑制電網(wǎng)閃變和諧波，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，改善高壓配電網(wǎng)的供電

質(zhì)量和使用效率，進(jìn)而降低網(wǎng)絡(luò)損耗。

6、場(chǎng)內(nèi)二次設(shè)備有：

（1）繼電保護(hù)裝置：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、電抗器、電

容器、線路（含電纜）、斷路器等設(shè)備的繼電保護(hù)裝置等。

（2）系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置：風(fēng)電智能運(yùn)行控制系統(tǒng)、備用設(shè)備及

備用電源自動(dòng)投入裝置、故障錄波器及其他保證系統(tǒng)穩(wěn)定的自動(dòng)裝置

這是一種機(jī)械式測(cè)風(fēng)儀，由一個(gè)垂直方向的螺旋軸和三個(gè)風(fēng)杯組

成。風(fēng)杯式風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)速可以反映風(fēng)速的大小。

旋槳式風(fēng)速計(jì)，由一個(gè)三葉或四葉螺旋槳組成感應(yīng)部分，將其安

裝在一個(gè)風(fēng)向標(biāo)的前端，使它隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)的來(lái)向。槳葉繞水平軸以正

比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

一般情況下，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)配合使用，可以記錄風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)

據(jù)。

機(jī)械式測(cè)風(fēng)儀的優(yōu)點(diǎn)在于可靠性高，成本低。但同時(shí)也存在機(jī)械

軸承磨損的情況，因此需要定期檢測(cè)甚至進(jìn)行更換，另外，在結(jié)冰地

區(qū)，需要安裝加熱設(shè)備防止儀器結(jié)冰。

非接觸式測(cè)風(fēng)儀有超聲波風(fēng)速儀和激光風(fēng)速儀等。超聲波風(fēng)速儀

通過(guò)檢測(cè)聲波的相位變化來(lái)記錄風(fēng)速，這些非機(jī)械式風(fēng)速儀的優(yōu)點(diǎn)在

于受結(jié)冰天氣（氣候）的影響較小。

四、風(fēng)能資源參數(shù)的計(jì)算

1、風(fēng)能

風(fēng)能是大氣運(yùn)動(dòng)具有的動(dòng)能，在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一截面的風(fēng)能

E,亦即風(fēng)功率的計(jì)算公式為

E=0.5PSV3

式中E—風(fēng)能，W；

P—空氣密度，kg/m3；

S—?dú)饬魍ㄟ^(guò)的截而積，m2；

V—風(fēng)速，m/so

風(fēng)能的大小分別與空氣密度、通過(guò)的截面積以及氣流速度的立方

成正比。

2、風(fēng)功率密度

風(fēng)功率密度是氣流在單位時(shí)間垂直通過(guò)單位面積的風(fēng)能，計(jì)算公

式為

P=0.5PV3

式中P—風(fēng)功能密度，W/m2；

風(fēng)功率密度的大小與空氣密度、氣流速度的立方成正比。

在風(fēng)能和風(fēng)功率密度計(jì)算公式中，最重要的因素是風(fēng)速，風(fēng)速增

加1倍，風(fēng)能或風(fēng)功率密度增加7倍。

五、風(fēng)電機(jī)組選型

準(zhǔn)確、可靠的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)資源評(píng)估是風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。正

確的機(jī)組選型是風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵。風(fēng)電機(jī)組選擇正確與否

直接影響到風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組選擇主要圍繞風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性兩

方面內(nèi)容，綜合考慮。

1、