第二章风电场电气主系统.ppt

风电场电气工程 华北电力大学 第2章 风电场电气主系统 章节设置： 2.1 主要电气一次设备 2.2 风电场电气主接线 2.3 常用的电气计算**（选修） 2.4 风电场电气设备的选择 第2章 风电场电气主系统 教学目标： 掌握风电场（包括升压变电站）中各主要电气一次设备的功能、结构、种类和工作原理等，对各主要一次设备的外观和主要部件有明确的感性认识；掌握电气主接线的基本概念和设计原则，分析并理解各种电气主接线形式的特点；对常用的电气计算有一定的了解（选修）；掌握风电场电气一次设备选择的原则和基本方法。 第2章 风电场电气主系统 知识点分布： ★主要电气一次设备的结构和工作原理 ☆主要电气一次设备的外观和型式参数 ▲电气主接线的概念及相关术语 ★电气主接线的设计原则和主要形式 ☆风电场的常用电气主接线设计 ●短路电流计算，导体发热和电动力计算 ☆电气设备选择的技术条件和校验方法 ☆变压器、开关电器、互感器等主要设备的选择 § 2.1 主要电气一次设备 2.1.1 风力发电机组 2.1.2 变压器 2.1.3 断路器 2.1.4 隔离开关及其它开关电器 2.1.5 载流导体 2.1.6 无功补偿设备 2.1.7 互感器 2.1.2.2 变压器的型式 变压器的型式包含相数、绕组数、调压方式、绝缘介质、 冷却方式等 。 相数 可以分为：单相变压器和三相变压器等。三相系统中的变压器，可以用一台三相变压器，也可以用三台单相变压器。 高压大容量的三相变压器：在生产、制造方面都有一定的困难，而且往往运输条件无法满足； 三台单相变压器组：与采用一台三相变压器相比，投资大、占地多、运行损耗大、配电装置结构复杂、维护的工作量也大。 2.1.2.2 变压器的型式 绕组数 按照每相绕组数目的多少，变压器可以分为：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器和自耦变压器。 调压方式 有些变压器在某一侧绕组（一般是在高压侧）上留有若干中间分接头。通过分接开关切换，可改变绕组的有效匝数，从而改变其电压比，实现电压调整。 分接头的切换方式有：无激磁调压和有载调压。 无激磁调压需要在变压器停电以后，通过螺栓来实现绕组连接位置的变换。 有载调压方式则可以在变压器带电运行时通过有载分接开关实现对电压的调整。 2.1.2.2 变压器的型式 绝缘介质。变压器常用的绝缘介质主要是变压器油（即油浸变压器）和空气（即干式变压器）等。 冷却方式： 自然风冷 ，强迫空气冷却 ，强迫油循环水冷却 ，强迫油 循环导向冷却，水内冷变压器 ，采用充气式变压器（用SF 气体取代变压器油），或在油浸变上装蒸发冷却装置。 联结组标号 联结组标号是三相变压器的外部联结方式。电力系统采用的三相绕组联结方式只有“Y”和“△”两种。但是由于绕组在铁心上可以采用不同的缠绕方式，而且高压侧和低压侧的同相绕组可以不在同一铁心柱上（如图所示），因而可以形成多种不同的联结组标号。 三相变压器的联接组标号必须保证变压器和系统电压相位一致，否则不能并列运行。 2.1.3 断路器 开关电器:在电力系统运行中，靠开关器件的分合来实现电 路的选择性接通和断开，从而改变运行方式和电气设备的相 互联系。 电弧现象产生的影响： 断路器分闸时，即使触头已经断开， 只要有电弧，电路中就依然有电流，只有电弧熄灭了，才能 认为电路已断开。在断路器合闸时，即使触头还未闭合，只 要已经形成了电弧，电路中就会有电流。 电弧能量集中，会产生很高的温度和很强的亮度。如 果电弧持续时间过长，会烧伤触头，损坏断路器，甚至有 可能影响系统的稳定运行。 所以要消除电弧，那怎么灭弧呢？ 那首先的了解电弧产生和维持的条件。 2.1.3.1 电弧现象及灭弧方法 开关电器的分合部件称为触头。动触头与静触头接触时，将 电路接通，开关电器相当于保证电流通过的良导体，这种过 程或状态称为合闸。动触头与静触头分离，将电路断开，开 关电器相当于阻隔电流的绝缘体，这种过程或状态称为分闸 在动、静触头的相对运动的过程中，会产生电弧。 电弧产生和维持的条件：只要电压大于10～20V，电流大于 80～100mA（不同的场合数值有所差别），电弧就可以持续 燃烧。 高压断路器需要装设灭弧室，将触头放置于专门的灭弧 介质中以加速电弧的熄灭。常用的灭弧介质有绝缘油、空气 真空和SF6。 除此之外，还可以： 铜-钨合金、银-钨合金等耐高温材料，减少触头上所产生的金属蒸气和自由电子； 操作机构加快触头分离的速度，使弧隙的电场强度骤然降低； 采用气体或油吹动电弧，以拉长电弧、增强电弧表面积并强化冷却效果； 在断路器中采用多断口，将电弧切成多段，也可以加速电弧的熄灭。 2.1