本书主要讲述风电场电气部分的系统构成和主要设备，包括与风电场电气相关的各主要内容。全书分为8章，重点涵盖风电场和电气部分的基本概念，风电场电气部分的构成和主接线方式，风电场主要一次设备及其选择，风电场电气二次系统，配电装置，风电场的防雷和接地，风电场中的电力电子设备等内容。书中提供了大量的实物照片和结构示意图，使读者对电气设备有直观的感性认识。 本书既可作为高等院校的教材，也适合作为风力发电领域相关从业人员的培训教材及自学参考书。

高等院校教师

序
前言
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
目录风电场电气系统第3版第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
8.1.4PWM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