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第9章 风电场电气与控制系统

9.1 风电场的电气与控制系统组成

1、风力发电场将多台大型并网型的风力发电机组安装在风能资源好的场地，按照地形和主风向排列，组成机群向电网供电。

2、一台1.5MW风电机组的年发电量足够满足1000户四口之家一年的用电。

3、风电场的电气控制系统主要包括升压站（含入网送出线路）、场内输变电系统（含箱变）、风电机组电气系统三部分。

9.2 风电场电气系统

1、应熟知并画出P241某风电场电气主接线单母线接线方案

2、单母线接线高压只有一组母线，每个出线和变压器都通过断路器和隔离开关接到母线上。电源支路将电能送至母线，引出线从母线得到电能，母线起着汇集和分配电能的作用。扩大线路－变压器组仅仅比单母线少一个出口断路器等相应开关设备。

3、风电场升压站低压侧（10kV或35kV）电气主接线一般采用单母线或单母线分段接线方式。实际很多投运风电场采用单母线分段方式，其目的是考虑主变检修时便于其母线段风机发出的电能能送出或在小风月便于某台主变退出运行，以节约一台主变的空载损耗。

4、220kV中性点采用隔离开关直接接地，并加装金属氧化锌避雷器和放电间隙保护；35kV中性点，根据风电场容性电流的大小，一般采用不接地或消弧线圈、小电阻，以及消弧消谐装置接地的方式。

5、根据实际运行经验，风电场的升压站按用户站设计和运行，为保护风电机组、电气设备等，以及确保电网系统稳定性，对于风电场的集电线路为全电缆形式，且其容性充电电流大于30A，一般采用小电阻接地方式。

6、由于风的随机性和不稳定性，风电场需要无功补偿，并且一般选择为动态无功补偿装置，根据实际风电场运行经验，风电场所需要的总的无功容量在12%~16%之间。

7、根据《风电场接入电力系统技术规定》，风电场需要进行有功和无功调节，目前各个风电机组厂家都推出了能量管理平台软件以及限负荷软件。

8、P243 架空线路的无功损耗计算公式

9、总无功损耗为电缆、箱变、主变、线路的综合无功和。

10、无功补偿装置形式为选用静止型动态无功补偿装置（SVG或SVC）和固定电容滤波支路组成。一般分为三个或两个支路，即有三个或两个断路器。

11、主接地网建成后，实测接地电阻应满足R小于等于0.5欧（此值为220kV升压站要求，而对110kV及以下升压站，其接地电阻应满足R小于等于4欧）

12、风电场内输电线路有架空线路和高压电缆两种方式。

13、风电场35kV电压等级线路进前.站1~2km称为进站保护段，需装设避雷线。目前实际投运行风电场一般全线架设避雷线，而不是仅仅进前.站1~2km装设避雷线。

14、终端杆（即接箱变或开关柜）处的电缆头一般采用户外冷缩电缆头。

15、箱式变电站由欧式变和美式变两种类型。

16、美式变的高压负荷开关和熔断器直接在油箱里，利用油绝缘，有体积小、结构紧凑、价格便宜等优点。集成在风电机组机舱内的箱变一般选用干式变压器。

17、P247 一般1500kW风力发电机组配备1600kVA容量的变压器。

18、风电机组出口箱变有哪些保护：1.高低压侧防雷及浪涌保护；2.高压插入式全范围保护熔断器反时限过流速断保护；3.低压断路器短路瞬时延时、接地故障等保护；4.温度、压力参数保护。

19、箱式变电站设置2个直径不小于12mm的铜质螺栓的接地体，接地电阻应满足R小于等于4欧，并在定期检查时查验。

20、箱变应具有完整的保护、测量、控制、信号回路。

9.3风电场监控系统

1、风电场共采用三套计算机监控系统：一套随风力发电机组配套的计算机风电机群SCADA监控系统、一套升压站用的计算机监控 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 有功功率，保证风场有功功率符合电网调度要求；5.在风况及机组状态发生改变时，控制有功功率变化率，实现风场平稳运行；6.合理分配指令，轮换停机模式。

6、风电场第15min自动向电力系统调度部门滚动上报未来15min~4h的风电场发电功率预测曲线。

7、中央监控计算机通过与风电机组控制器通信，读取实时数据和统计数据，进行展示，并实现数据的数据库存储。具体实现以下功能：1.实时数据检测；2.单台风力发电机组监控；3.数据分析；4.风电场报表统计；5.风力发电机组、测风塔、变电站数据查询；6.用户和用户组设置；7.中控室中央计算机需提供与电网调度部门的通信接口，能够接受指令，进行有功和无功调节。

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