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第1章 风电场和电气部分的基本概念 1

1.1风力发电概述 1

1.2风电场的概念 2

1.3电气和电气部分 3

1.3.1电气的基本概念 3

1.3.2电气部分的一般组成 4

1.4电气部分的图示 7

1.5本书的主要内容 9

习题 10

第2章 风电场电气部分的构成和主接线方式 11

2.1风电场电气部分的构成 11

2.1.1风电场与常规发电厂的区别 11

2.1.2风电场电气部分的构成 12

2.2电气主接线及设计要求 13

2.2.1电气主接线的基本概念 13

2.2.2电气主接线的设计原则 15

2.3常用的电气主接线形式 16

2.3.1电气主接线的分类 16

2.3.2电气主接线的常见形式 17

2.4风电场电气主接线设计 20

2.4.1风电机组的电气接线 20

2.4.2集电环节及其接线 20

2.4.3升压变电站的主接线 21

2.4.4风电场厂用电 21

2.4.5风电场电气主接线举例 21

2.4.6风电场电气主接线方案设计 22

习题 26

第3章 风电场主要一次设备 27

3.1风力发电机 27

3.1.1发电机的结构 27

3.1.2发电机的工作原理 30

3.1.3大型风力发电机的主流机型 33

3.2变压器 34

3.2.1变压器的工作原理 34

3.2.2变压器的结构 37

3.2.3变压器的型号表征 46

3.2.4风电场中的变压器 47

3.3开关设备 48

3.3.1电弧的基本知识 48

3.3.2断路器 52

3.3.3隔离开关 58

3.3.4熔断器 60

3.3.5各种开关设备的功能比较 61

3.4载流导体 61

3.4.1导体的材料 61

3.4.2导体的形状 62

3.4.3导体的功能 64

3.5电抗器和电容器 65

3.5.1电抗器 65

3.5.2电容器 66

3.6互感器 68

3.6.1互感器简介 68

3.6.2电流互感器 68

3.6.3电压互感器 75

习题 80

第4章 风电场一次设备的选择 81

4.1导体的发热和电动力 81

4.1.1导体长期发热和载流量 81

4.1.2导体的短时发热 82

4.1.3导体短路时的电动力 83

4.2电气设备选择的依据 83

4.2.1电气设备选择的一般条件 83

4.2.2电气设备选择的技术条件 84

4.2.3电气选择的环境因素 85

4.2.4环境保护 86

4.3变压器的选择 86

4.3.1变压器的容量和台数 86

4.3.2变压器的型式 87

4.4开关电气设备的选择 90

4.4.1断路器的选择 90

4.4.2隔离开关的选择 92

4.4.3熔断器的选择 92

4.5互感器的选择 93

4.5.1电流互感器的选择 93

4.5.2电压互感器的选择 95

4.6导体的选择 97

4.6.1导体截面积的选择 97

4.6.2电晕电压校验 98

4.6.3热稳定校验 98

4.6.4硬导体的动稳定校验 98

4.6.5硬导体的共振校验 102

4.6.6封闭母线的选择 102

习题 102

第5章 风电场电气二次系统 103

5.1继电器 103

5.1.1继电器的结构和原理 103

5.1.2继电器的表示符号 104

5.1.3常用的继电器类型 105

5.1.4继电保护的接线图 109

5.2二次部分的其他元件 110

5.2.1接触器 110

5.2.2控制开关 112

5.2.3小母线 114

5.2.4接线端子、电缆和绝缘导线 114

5.2.5成套保护装置和测控装置 114

5.3二次回路 115

5.3.1保护回路 116

5.3.2控制回路 116

5.3.3测量回路 116

5.3.4信号回路 116

5.3.5操作电源系统 117

5.4相对编号法与安装接线图 118

5.5风电场的二次部分 120

5.5.1风电机组的保护、控制、测量、信号 120

5.5.2箱式变电站中变压器的保护、控制、测量、信号 121

5.5.3风电场控制室的控制、测量、信号 121

5.5.4遥测和遥信系统 121

5.6升压变电站的二次部分 121

5.6.1升压变电站的控制、测量、信号 122

5.6.2升压变电站的继电保护 123

5.6.3升压变电站的操作电源系统 125

5.6.4升压变电站的图像监控 126

5.7变电站综合自动化技术 126

5.7.1引言 126

5.7.2变电站综合自动化的功能 127

5.7.3变电站综合自动化系统的特点 130

5.7.4变电站综合自动化系统的结构 132

习题 137

第6章 配电装置 138

6.1配电装置的图示 138

6.2配电装置的设计要求 140

6.2.1满足安全净距的要求 140

6.2.2施工、运行和检修的要求 143

6.2.3噪声的允许标准及限制措施 144

6.2.4静电感应的场强水平和限制措施 144

6.2.5电晕无线电干扰和控制 145

6.3配电装置的分类 145

6.3.1装配式和成套式 145

6.3.2屋内配电装置 146

6.3.3屋外配电装置 151

6.4风电机组的位置排列 157

6.5升压变电站电工建筑物的布置 158

6.5.1电工建筑物的总平面布置 158

6.5.2升压变电站电工建筑物的总布置 159

习题 160

第7章 风电场的防雷和接地 161

7.1雷电的产生机理、危害及防护 161

7.1.1雷电的产生机理 161

7.1.2雷电的危害 164

7.1.3雷电的一般防护 164

7.2接地的原理、意义及措施 166

7.2.1接地的基本原理 166

7.2.2接地的意义 170

7.2.3接地的一般要求 171

7.2.4降低接地电阻的措施 176

7.3大型风力发电机的防雷保护 177

7.3.1风力发电机防雷保护的必要性 177

7.3.2叶片的防雷保护 178

7.3.3机舱的防雷保护 180

7.3.4塔架的防雷保护 180

7.3.5风力发电机的接地 181

7.3.6电气系统的防雷保护 182

7.3.7关于风力发电机防雷保护的思考 182

7.4集电线路的防雷与接地 183

7.4.1集电线路的感应雷过电压 183

7.4.2集电线路的直击雷过电压和耐雷水平 184

7.4.3集电线路的雷击跳闸率 189

7.4.4集电线路的防雷保护措施 190

7.5升压变电站的防雷与接地 191

7.5.1升压变电站的直击雷保护 191

7.5.2升压变电站的侵入波保护 193

7.5.3升压变电站的进线段保护 194

7.5.4升压变电站的变压器防雷保护 196

习题 198

第8章 风电场中的电力电子设备 199

8.1电力电子技术基础 199

8.1.1电力电子技术简介 199

8.1.2电力电子器件 200

8.1.3变流技术 201

8.1.4 PWM控制 204

8.2风电机组并网换流器 207

8.2.1直驱式永磁同步机组的并网换流器 207

8.2.2交流励磁双馈式机组的并网换流器 209

8.2.3无刷双馈式机组的并网换流器 211

8.2.4总结 211

8.3无功补偿与电压控制装置 212

8.3.1风电场的无功和电压控制需求 212

8.3.2静止无功补偿器 213

8.3.3静止同步补偿器 215

习题 216

参考文献 217