风电场电气工程

前言

第1章 绪论

1.1风力发电的发展

1.1.1世界风力发电的发展

1.1.2中国风力发电的发展

1.2风电场电气部分

1.2.1风电场电气部分的组成

1.2.2风电场电气部分的特点

1.3风电场接入电网概述

1.3.1风电场容量可信度

1.3.2风电场有功功率特性

1.3.3风电场无功功率特性

1.3.4风电场接入电网方案

1.4本书的主要内容和特点

思考题

第2章 风电场电气主系统

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隔离开关及其他开关电器

2.1.5载流导体

2.1.6无功补偿设备

2.1.7互感器

2.2风电场电气主接线

2.2.1电气主接线及其设计要求

2.2.2常见的电气接线形式

2.2.3风电场的典型电气接线

2.3常用的电气计算**（选修）

2.3.1短路电流计算

2.3.2导体发热计算

2.4风电场电气设备的选择

2.4.1一般原则和技术要求

2.4.2环境因素和环保问题

2.4.3变压器的选择

2.4.4开关设备的选择

2.4.5载流导体的选择

2.4.6互感器的选择

思考题

第3章 风电场电气二次系统

3.1二次系统的构成

3.1.1二次设备

3.1.2二次回路

3.2继电保护的基本知识

3.2.1继电保护的作用和基本原理

3.2.2继电保护的基本要求

3.2.3继电保护的接线图

3.2.4微机继电保护

3.3风电场的继电保护配置

3.3.1电力线路的保护

3.3.2电力变压器的保护

3.3.3母线的保护

3.3.4风电机组的保护

3.3.5无功补偿设备的保护

3.4风电厂的二次部分

3.4.1风电机组的保护、控制、测量和信号处理

3.4.2箱式变电站中变压器的保护、控制、测量和信号处理

3.4.3风电厂控制室的控制、测量和信号处理

3.4.4风电厂远动

3.5升压变电站二次部分

3.5.1升压变电站的控制、测量、信号

3.5.2升压变电站的继电保护配置

3.5.3升压变电站的操作电源系统

3.5.4升压变电站的图像监控

3.6升压变电站综合自动化系统

3.6.1概念和特点

3.6.2系统功能

3.6.3系统结构

3.7风电场继电保护与综合自动化系统的示例

3.7.1风电场的相关数据

3.7.2风力发电机的二次部分

3.7.3升压变电站的二次部分

思考题

第4章 风电机组的输出特性与

运行控制

4.1风电机组运行原理

4.1.1风力机的运行特性

4.1.2发电机的运行原理

4.1.3并网换流器的结构和原理

4.2笼型感应风电机组的运行特性与控制

4.2.1笼型感应风电机组的运行原理

4.2.2笼型感应风电机组的风速-功率特性

4.2.3笼型感应风电机组的运行控制

4.3双馈感应风电机组的运行特性与控制

4.3.1双馈感应风电机组的功率传输特性

4.3.2双馈感应风电机组的运行控制原理

4.3.3双馈感应异步风电机组的运行操作

4.3.4双馈感应异步风电机组的撬杠保护**（选修）

4.4直驱式永磁同步风电机组的运行特性

4.4.1永磁同步发电机的外特性

4.4.2直驱式永磁同步风电机组的运行控制原理

4.4.3直驱式永磁同步风电机组的运行操作

思考题

第5章 并网风电场对电网的影响

5.1影响风电场输出的因素和并网问题

5.1.1风电场的风速影响

5.1.2风电场的集群效应

5.1.3与接纳风电有关的电网问题

5.2大型并网风电场的分析计算

5.2.1风电场的整体数学模型

5.2.2并网电压等级的选择

5.2.3母线电压计算和无功补偿方案

5.2.4风电场对电网短路电流的贡献

5.2.5风电场的稳定性计算

5.3风电场对电力系统的影响

5.3.1对电网电压的影响

5.3.2对电网稳定性的影响

5.3.3对电力系统调峰能力及运行调度的影响

5.3.4风电场对电能质量的影响

5.4风电场的容量可信度

5.4.1风电场容量可信度的概念

5.4.2容量可信度的评价方法

5.4.3影响容量可信度的因素

5.5风电场接入电网的技术要求和相关规定

5.5.1风电场并网的技术要求

5.5.2国外有关风电并网的技术规定

5.5.3我国有关风电并网的技术规定

思考题

第6章 风电场的直流输电与功率控制技术

6.1直流输电技术在风电场并网中的应用

6.1.1直流输电概述

6.1.2基于VSC的柔性直流输电技术

6.1.3风电场经VSC-HVDC并网的工程应用

6.2风电场的无功电压控制

6.2.1风电场无功电压控制的要求和原则

6.2.2风电场的无功电压控制技术

6.3风电场低电压穿越能力

6.3.1大规模风电场具备低电压穿越能力的必要性

6.3.2国外风电场低电压穿越技术要求

6.3.3基于DFIG的变速风电机组低电压穿越技术

6.4风电场的频率特性与有功-频率控制

6.4.1电力系统的有功功率平衡及频率调整

6.4.2风电机组的频率特性

6.4.3风电场的有功功率控制系统及控制策略

思考题

第7章 风电场防雷与接地

7.1雷电及常见防护措施

7.1.1雷电及其危害

7.1.2雷电的防护

7.2接地的概念及措施

7.2.1接地的基本概念

7.2.2接地的类型

7.2.3接地的基本要求

7.3风电机组的防雷保护

7.3.1叶片的防雷保护

7.3.2机舱的防雷保护

7.3.3塔架的防雷保护

7.3.4风电机组的接地

7.3.5电气系统的防雷保护

7.3.6风电机组防雷保护的注意事项

7.4集电线路的防雷与接地

7.4.1集电线路的感应雷过电压

7.4.2集电线路的直击雷过电压

7.4.3集电线路的雷击跳闸率

7.4.4集电线路的防雷保护措施

7.5升压变电站的防雷与接地

7.5.1升压变电站的直击雷保护

7.5.2升压变电站的侵入波保护

7.5.3升压变电站的进线段保护

7.5.4升压变电站变压器防雷保护

思考题

参考文献

《风电场电气工程》是“普通高等教育风能与动力工程专业系列教材”之一，主要讲述风电场电气部分和风电场接入电网运行两方面的内容。全书分为7章，重点涵盖风电场电气系统的基本构成、主接线设计，风电场主要电气一次设备的结构、原理、型式参数及电气一次设备的选取，风电场电气二次系统、风电场的防雷和接地，风电场输出特性与运行控制，风电场并网对电力系统的影响，改善风电场并网运行特性的措施等。书中强调图文并茂，尤其是介绍电气设备时提供了大量的实物照片和结构示意图，使读者有直观的感性认识。《风电场电气工程》主要作为普通高等院校风能与动力工程专业的教材，也适合作为风力发电领域相关从业人员的培训及自学用书。