8500kW风电场电气系统一次设计电气工程及其自动化专业

1、摘要风能作为一种情结能源而受到世界各国的重视，并加以开发和利用。通过技术开发，可以将风能转变为电能、热能、化学能等。其中，风能转化为电能是通过风力发电机将风能转化为电能，即风机桨叶在风力的带动下旋转，在大型风机中一般转速很低，正常情况下额定转速为20-30r/min，所以需要通过增速系统增速至1500r/min左右，再通过发电系统发出电能。在我国，风力发电总量逐渐增加，无论是在沿海地区还是内陆地区，在风能充足的地方，到处可见风力发电场，可见风电已经占据我国发电系统重要位置。本论文阐述对象为风力发电场，设计10台单容量为850KW的风力发电机，风机发出690v的电经过箱式变压器升压到35kv后送入110kv升压站，再由升压站引出一回线路将电送入电网。本论文通过对风力发电场的电气一次设计过程的阐述，详细说明了风电场电力一次系统的设计过程。包括风机选择，35kV升压变压器选择，110kV升压变压器选择，断路器、隔离开关选择以及110kV侧SF6高压封闭式组合电器（GIS）选择。在本设计过程中，参考了在本设计末所列出来的参考文献。限于本人水平能力，本设计难免有不足之处，所以真诚希望老师指正。A

2、bstract As a kind of clean energy, wind energy has been paid more and more attention by all countries in the world. With the development of technology, wind energy can be converted into electric energy, heat energy and chemical energy, etc. Among them, the conversion of wind energy into electricity is to convert wind energy into electrical energy by means of wind turbines, that is, the blade of the wind turbine is driven by the wind. in general, large fan speed is very low, under normal circumst

3、ances rated speed of 20-30r/min, so we need to speed up the growth rate of the system to about 1500r/min, and then Power generation by generating system. In China, the total wind power gradually increased, whether in coastal areas or inland areas, in places where wind power is abundant, wind farms can be seen everywhere, and it is obvious that wind power has occupied an important position in Chinas power generation system.This paper describes object is wind farms, Design the number of 10 unites

4、wind turbines with a single capacity of 850kW. After the fan sends out the 690V electric power through the box type transformer to boost to 35kV , into the 110kV booster station, Then the power is put into a power network by one return circuit which is led out by booster station. In this paper, through about the wind power plant electrical once system design process exposition, including the selection of fans, 35kV step-up transformer selection, 110kV step-up transformer selection, circuit break

5、er, isolating switch selection and 110kV side SF6 high voltage closed combination electric appliance (GIS) selection.During the design process, Refer to the reference literature listed at the end of this design. Limited to my level of ability, the design will inevitably have shortcomings, so I sincerely hope that the teacher comment.目录第一章 绪论11.1 绪论11.2 世界风力发展现状和趋势21.3 中国风力发展现状21.4本风电场项目前期基础数据准备情况21.4.1 设计的目的和意义11.4.2 设计的要求11.4.3原始资料1第二章 电气一次系统设计42.1 风机选型52.1.1定桨定速型风力发电机、变桨变速型风力发电机情况介绍及比较62.1.2风机

6、选择62.1.3 VESTAS V52-850风机技术参数及特点62.2 35kv集电线路设计52.2.1架空接线和电缆铺设方式的比较62.2.2线路主要技术参数62.3 主接线设计52.3.1 风电场电气系统一次主接线62.3.1.1 风机及配套35kv箱变线路主接线62.3.1.2 35kv线路主接线62.3.1.3 110kv线路主接线62.4 主变压器的选择52.4.1 相数的选择62.4.2 容量及台数选择62.4.3 绕组数及联结组号的选择62.5 厂用电接线设计52.5.1 厂用电接线的要求及准则22.5.2 厂用工作电源及其引线22.5.3 厂用电电压等级确定22.5.4 厂用电变压器选择22.5.5 厂用电接线设计2第三章 风电场一次系统短路电流、无功功率计算43.1 系统参数计算机等值网络图53.1.1 电抗标幺值计算63.1.2 等值网络图63.2 风电场一次系统短路点选择及计算53.2.1 短路点于K163.2.2 短路点于K263.2.3 短路点于K363.2.4 短路点于K463.2.5 短路点于K563.3 无功功率计算53.3.1 电力系统等值电路图63

7、.3.2 无功功率计算6第四章 电气设备选择14.1 断路器以及隔离开关选择24.1.1 风机侧断路器及隔离开关选择34.1.2 35kV线路侧断路器及隔离开关选择34.1.3 厂用电低压侧断路器及隔离开关选择34.1.4 110kv母线断路器及隔离开关选择34.2 互感器器选择及校验24.4.1 3风机侧互感器选择34.4.1 35kV线路侧互感器选择34.4.2 厂用电低压侧互感器选择34.4.3 110kv母线互感器选择3第五章 防雷保护15.1 避雷针保护范围计算25.2 避雷线保护范围计算25.3 避雷器选择2总结1参考文献1附录附表A 断路器型号2附表B 隔离开关型号2附表C 电流互感器型号2附表D 电压互感器型号2风电场一次设计总图2第一章 绪论1.1 绪论众所周知，可再生能源有六种形式，如水、风能、太阳能、生物质能、潮汐能和地热能。其中，风能是在太阳辐射下使地球表面受热不均匀，造成大气压力分布不均，使空气在水平方向上运动的动能。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。利用风能来发电，即可对风能发挥利用价值，又可减轻火电带来的环境污染程度。在我国，甚至是全

8、世界，风力发电是一种被极为重视的清洁能源。风力发电是一种能力转换过程，即通过风力机将风的动能转化成机械能，机械能又转化为电能输出供入电网，也就是风吹动风力机叶片旋转, 转速通常较低, 需要齿轮箱增速, 将高速转轴连接到发电机转子并带动发电机发电, 发电机输出端接一个升压变压器后连接到电网中，再由电网分配到各用户。1.2 世界风力发展现状和趋势2005-2015年全球风电累计装机容量、新增容量对比： 2015年新增装机容量前十位国家及2014年风电累计装机总量根据数据统计，截止2015年为止，全球风电装机容量在逐步上升，其中，中国风电发展排列第一，装机容量约145.8GW，目前世界的风电趋于向好的。1.3 中国风电发展现状1.4 本风电场项目前期基础数据准备情况1.4.1 设计的目的和意义以所学专业知识为基础，结合工程的实际情况，风力环境情况，设计出10*850KW风电电气系统主接线原理图以及厂用电接线原理图，电厂发出的电送入110kv电网。坚持可靠、适用、经济的原则，培养自己的综合运用，解决实际问题，创造性，思维性和分析性的能力。1.4.2 设计的要求风电系统电气主接线设计，厂用电接线

9、设计，短路电流计算，电气设备选择与校验，防雷保护。1.4.3原始资料该风电厂装机10台，容量10850KW，总容量8.5MW，发电机额定电压690v，功率因数cos0.98（感性）0.95（容性），机组年利用小时6000h，厂用电率约4.2%。 气候条件：地理位置高，且宜建设风机，年平均吹风日300天，风力级数5级以上，年最高温度36，平均温度26。 输出电接入系统电压110KV，出线1回。该风力发电厂引出线只有一种电压等级输出，即110KV输出，并且产出的电能除了用于厂用以外全部送入电力系统，没有发电机出口电压负荷。本设计功率因数取0.98计算。第二章 电气一次系统设计2.1 风机选型按照风机的结构特点，一般由塔架、桨叶、主轴、轮毅、变速箱、发电机、偏航系统、液压系统、变频器和电气及控制系统组成。国际上目前投入运行的成熟机型基本可以分为定浆定速型和变桨变速型两大类型。下面分别对定浆定速型风力发电机、变桨变速型风力发电机进行比较和阐述。2.1.1定桨定速型风力发电机、变桨变速型风力发电机情况介绍及比较1、恒速恒流型风机的主要特点是：桨叶与轮毅是固定的，也就是叶片与车轮采用固定方式连接，当风速发生变化时，叶片迎风角不随风速变化，风速与旋转平面的夹角即为迎风角。当环境风速高于风机额定风速时，桨叶能自动限制风轮所发出的功率接近额定值，这一特性称为自动失速性能，故这类风机又称失速型风机。恒速风力发电机在运行中，如果风力发电机组突然与电网断开连接，桨叶就必须具备自动停机能力

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