论文总字数：24074字

摘 要

风能是一种无污染的可再生能源，如今正受到国际社会的重视，各个国家正大力倡导和推行风力发电。风力发电因其在新能源技术中成熟、开发条件好和发展前景大等优点，值得我国大力投入资金和劳动力。研究风力发电，能够解决各种用电问题，同时也让我国进入了绿色可持续的发电道路，减少火力、水力等一次能源发电厂的负担，也就减少了不可再生资源的消耗。风电场电气系统设计与常规的发电厂电气系统设计原理相差无几，但是由于其集电方式复杂多样等原因，又与寻常的发电场设计区别开来。

本设计根据需求对风电场电气系统进行一次设计。首先通过风电场的环境提出风电机组的布置方案，在此基础上设计风电场独特的集电线路，通过方案的比较来确定接线方式。选择短路点进行短路电流的计算，然后对隔离开关、电压互感器等主要设备进行选型，之后选取配电装置，最后描述了风电场的防雷和继电保护。

关键词：风能、风电场、风电场集电线路、主接线。

Abstract

Wind energy is a pollution-free renewable energy. Now it is being paid attention by the international community, and various countries are vigorously promoting and implementing wind power generation. Wind power is worthy of China's investment in capital and labor force because of its advantages in the new energy technology, good development conditions and great prospects for development. The study of wind power generation can solve all kinds of electricity consumption problems, and also let our country enter the green and sustainable power generation road, reduce the burden of one power generation power plant such as fire and hydraulic power, and reduce the consumption of non renewable resources. The design of the electric power system of the wind farm is different from that of the conventional electric power plant, but it is different from the conventional design because of its small installed capacity and the complex and diverse sets of electricity.

According to the demand, the design of the electrical system of the wind farm is designed. First of all, the layout scheme of wind turbines is put forward through the wind farm environment. On this basis, the unique collection line of the wind farm is designed, and the connection mode is determined through the comparison of the scheme. The short circuit point is chosen to calculate the short circuit current, then the main equipment such as the isolation switch and the voltage transformer are selected. Then the distribution device is selected. Finally, the lightning protection and relay protection of the wind farm are described.

Key words: wind energy, wind farm, wind power collection line, main wiring.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1风电场建模方面 1

1.2.2风电场电气设计方面 2

1.1.3其他方面 3

1.3主要设计内容 3

第二章 风电场布置和风电机选型 5

2.1风电场环境 5

2.2风电机组的布置 5

2.3多机一变和一机一变的选择 6

2.4风电机和变压器选型 7

2.4.1机组变压器高压侧电压等级选择 7

2.4.2风电机选型 8

2.4.3箱式变压器选型 8

2.4.4总变压器选型 9

第三章 风电机组的集电线路 10

3.1风电机组的电气连接方式 10

3.2线路的选择 12

3.2.1架空线或电缆的比较 12

3.2.2线路的选型 13

第四章 风电场主接线选型 16

4.1主接线设计基本原则 16

4.2主接线概述 16

4.2.1单母线接线及单母线分段接线 17

4.2.2双母线接线及双母线分段接线 17

4.3主接线方案 18

4.3.1主接线方案的提出 18

4.3.2主接线方案的优缺点 20

4.3.3主接线方案的确定 21

第五章 短路电流计算 22

5.1短路电流概述 22

5.2各元件基值 23

5.3短路电流周期分量计算 24

5.4短路电流非周期分量近似计算 25

5.5短路电流热效应 26

第六章 主要设备选型 27

6.1断路器隔离开关选择 27

6.1.1断路器、隔离开关概述 27

6.1.2 35kV断路器、隔离开关选择 28

6.1.3 110kV断路器、隔离开关选择 28

6.2电流互感器选择 28

6.2.1电流互感器选择概述 28

6.2.2 35kV电流互感器选择 30

6.2.3 110kV电流互感器选择 30

6.3电压互感器选择 30

6.3.1电压互感器选择概述 30

6.3.2电压互感器选择 31

6.4母线的选择 31

6.4.1母线的选择概述 31

6.4.2 35kV母线的选型 31

6.4.3 110kV母线的选型 32

第七章 风电场的配电装置设计 33

7.1配电装置的类型及其特点 33

7.2户外配电装置安全净距 33

7.3配电装置的选择 34

第八章 防雷保护与接地装置设计 35

8.1风电场防雷保护概述 35

8.2风电机组的防雷保护 35

8.2.1风电机的直击雷保护 35

8.2.2风电机组的接地系统 35

8.3避雷器的选择 36

8.4避雷针的选择 36

8.4.1避雷针配置的原则 36

8.4.2避雷针位置的确定 36

第九章 继电保护装置的规划 38

9.1继电保护概述 38

9.2继电保护的基本要求 38

9.3继电保护装置的配置 39

结束语 41

致谢 42

参考文献 43

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

近百年来，以矿物燃料为基础的能源体系统极大地促进了人类社会的发展速度，可以说能源是人类生存和发展的基础。目前，作为最常用的能源电能，超过百分之八十都是由矿物燃料提供的。可是，人类愈发认识到大量使用矿物燃料的结果，它带来了生态环境的恶化，以及引发各个国家的政治和经济上的纠纷，甚至带来了国家和国家之间的战争。所以，人类必需要寻找一种新型的清洁且可再生的能源。开发新型能源和清洁再生能源是人类社会向前发展、实现人与自然和谐相处的重要任务。

风能是怎么来的呢？太阳的辐射造成地球表面不均匀的热量，导致大气压力的不均匀分布，进而造成空气的流动。空气的流动形成的动能即为风能，它是一种可再生的自然能源。风能是目前可再生能源中技术相当成熟，并具规模化开发利用前景的一种清洁能源，它在完成能源改革的历史变迁中，将会起到重要作用。

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