风电场基础知识

风电场基础知识一、风力发电的基本原理并网型风力发电机组的功能是将风中的动能转化成机械能，再将机械能转化为电能，输送到电网中。对并网型风力发电机组的基本要求：在当地风况、气候和电网条件下能够长期安全运行，取得最大的年发电量和最低的发电成本。二、风电场的组成1.升压站部分升压站的作用是把低电压等级电压转化成高电压等级电压，降低电能损耗，从而经济、稳定的完成电能的输送。升压站电压等级：10KV35KV110KV220KV500KV750KV1000KV升压站一次系统的组成：①主变压器主变压器原理：利用电磁感应原理，把一个电压等级转化成另一等级。变压器的分类：按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。②无功补偿部分无功补偿作用：当电网中电压不稳定或电压降低时，通过补偿无功以保证电网的稳定、可靠.电容器分类：全补偿式电容器、SVC自动无功补偿③风机进线部分④站用电部分2.风机部分风机的组成:叶轮(叶片+轮毂)、机舱、塔筒、基础（如下图）①叶轮叶轮由叶片和轮毂组成.叶片：主要材料有玻璃纤维增强塑料（GRP）、碳纤维增强塑料（CFRP）、木材、钢和铝等复合材料组成。叶片的刚度、固有特性和经济性是主要的，所以对材料的的选用很重要。复合材料的优点：㈠复合材料的可设计性强㈡易成型性好㈢耐腐蚀性强㈣维护少、易修补轮毂：轮毂是联接叶片和主轴的重要部件,,如下图轮毂作用是传递风轮的力和力矩到后面的机械结构中去，由此叶片上的载荷可以传递到机舱或塔筒上。轮毂的材料是铸钢也可以采用高强度的球墨铸铁。②塔筒塔筒的作用：支撑机舱达到所需要的高度，其上安置发电机和控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆，还装有供操作人员上下机舱的扶梯。③基础基础为钢筋混凝土结构，根据当地地质情况设计成不同的形式。其中心预置与塔筒连接的基础部件，保证将风力发电机组牢牢固定在基础上。基础周围还要设置预防雷击的接地系统。④机舱机舱由底盘和机舱罩组成,底盘上安装初了控制器以外的主要部件。机舱罩后部的上方装有风速和风向传感器，底部与塔筒相连。三、并网型风机的组成并网型风机由变速传动系统、偏航系统、液压系统、安全系统、控制系统组成。1.变速传动系统包括主轴、齿轮箱和联轴节。轮毂与主轴固定连接，将风轮的扭矩传递给齿轮箱。大型风力发电机组风轮的转速一般在10-30r/min范围内，通过齿轮箱增速到发电机的同步转速1500r/min,经高速轴、联轴节驱动发电机旋转。如图2.偏航系统：功能就是跟踪风向的变化，驱动机舱围绕塔筒中心线旋转，使叶轮扫掠面积与风向保持垂直。风向标是偏航系统的传感器，将风向信号交给控制器，然后反馈给偏航电机，驱动晓齿轮沿着与塔筒顶部固定的大齿圈移动，经过偏航轴承使机舱转动，直到风轮对准风向后停止。如图偏航系统的组成：偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压回路等几部分组成。3.液压系统：(1)定桨距风力发电机组的液压系统（叶尖刹车系统）风力发电机组的液压系统和刹车机构是一个整体。在定桨距风力发电机组中，液压系统的主要任务是执行风力发电机组的气动刹车和机械刹车。(2)变桨距风力发电机组的液压系统变桨距风力发电机组中，液压系统主要控制变桨机构，实现风力发电机组的转速控制、功率控制，同时也控制机械刹车机构。4.安全系统：机组控制运行安全保护系统。(1).大风保护安全系统机组设计有切入风速，切出风速，一般取10min，25m/s的风速停机；由于此时风的能量很大，系统必须采取保护措施，在停机前对失速型风机，叶轮叶片自动降低风能的捕获，风力发电机组的功率输出仍然保持在额定功率左右，而对于变桨风力发电机组必须调节叶片变桨角，实现功率输出的调节，限制最大功率的输出，保证发电机运行安全。当大风停机时，机组必须按照安全程序停机。停机后，风力发电机组必须90度对风控制。(2).参数越界保护(3).电压保护(4).电流保护(5).振动保护(6)紧急停机安全链保护5.控制系统控制系统是以主动或被动的方式控制机组的运行，使系统运行在安全允许的规定范围内，且各项参数保持在正常工作范围内。控制系统可以控制的功能和参数包括功率极限、风轮转速、电气负载的连接、起动及停机过程、电网或负载丢失时的停机、纽缆限制、机舱对风、运行时电量和温度参数的限制。（新能源办陈辉）