風電場電氣系統(第2版)（簡體書）

主要講述風電場電氣部分的系統構成和主要設備，包括與風電場電氣相關的各主要內容。全書分為八章，重點涵蓋風電場電氣系統的基本構成、主接線設計，風電場主要電氣一次設備的結構、原理、型式參數及電氣一次設備的選取，風電場電氣二次系統、風電場的防雷和接地，風電場中的電力電子技術應用，等等。書中提供了大量的實物照片和結構示意圖，使讀者對電氣設備有直觀的感性認識。本書既可作為高等院校的教材，也適合為風力發電領域的相關從業人員的培訓及自學提供參考。

目 錄
序
前言
第 1 章 風電場和電氣部分的基本概念 1
1.1 風力發電概述 1
1.2 風電場的概念 2
1.3 電氣和電氣部分 3
1.3.1 電氣的基本概念 3
1.3.2 電氣部分的一般組成 4
1.4 電氣部分的圖示 7
1.5 本書的主要內容 9
習題 10
第 2 章 風電場電氣部分的構成和
主接線方式 11
2.1 風電場電氣部分的構成 11
2.1.1 風電場與常規發電廠的區別 11
2.1.2 風電場電氣部分的構成 12
2.2 電氣主接線及設計要求 13
2.2.1 電氣主接線的基本概念 13
2.2.2 電氣主接線的設計原則 15
2.3 常用的電氣主接線形式 16
2.3.1 電氣主接線的分類 16
2.3.2 電氣主接線的常見形式 17
2.4 風電場電氣主接線設計 20
2.4.1 風電機組的電氣接線 20
2.4.2 集電環節及其接線 20
2.4.3 升壓變電站的主接線 21
2.4.4 風電場廠用電 21
2.4.5 風電場電氣主接線舉例 21
2.4.6 風電場電氣主接線方案設計 22
習題 26
第 3 章 風電場主要一次設備 27
3.1 風力發電機 27
3.1.1 發電機的結構 27
3.1.2 發電機的工作原理 30
3.1.3 大型風力發電機的主流機型 33
3.2 變壓器 34
3.2.1 變壓器的工作原理 34
3.2.2 變壓器的結構 37
3.2.3 變壓器的型號表徵 46
3.2.4 風電場中的變壓器 47
3.3 開關設備 48
3.3.1 電弧的基本知識 48
3.3.2 斷路器 52
3.3.3 隔離開關 58
3.3.4 熔斷器 60
3.3.5 各種開關設備的功能比較 61
3.4 載流導體 61
3.4.1 導體的材料 61
3.4.2 導體的形狀 62
3.4.3 導體的功能 64
3.5 電抗器和電容器 65
3.5.1 電抗器 65
3.5.2 電容器 66
3.6 互感器 68
3.6.1 互感器簡介 68
3.6.2 電流互感器 68
3.6.3 電壓互感器 75
習題 80
第 4 章 風電場一次設備的選擇 81
4.1 導體的發熱和電動力 81
4.1.1 導體長期發熱和載流量 81
4.1.2 導體的短時發熱 82
4.1.3 導體短路時的電動力 83
4.2 電氣設備選擇的依據 83
4.2.1 電氣設備選擇的一般條件 83
4.2.2 電氣設備選擇的技術條件 84
4.2.3 電氣選擇的環境因素 85
4.2.4 環境保護 86
4.3 變壓器的選擇 86
4.3.1 變壓器的容量和台數 86
4.3.2 變壓器的型式 87
4.4 開關電氣設備的選擇 90
4.4.1 斷路器的選擇 90
4.4.2 隔離開關的選擇 92
4.4.3 熔斷器的選擇 92
4.5 互感器的選擇 93
4.5.1 電流互感器的選擇 93
4.5.2 電壓互感器的選擇 95
4.6 導體的選擇 97
4.6.1 導體截面積的選擇 97
4.6.2 電暈電壓校驗 98
4.6.3 熱穩定校驗 98
4.6.4 硬導體的動穩定校驗 98
4.6.5 硬導體的共振校驗 102
4.6.6 封閉母線的選擇 102
習題 102
第 5 章 風電場電氣二次系統 103
5.1 繼電器 103
5.1.1 繼電器的結構和原理 103
5.1.2 繼電器的表示符號 104
5.1.3 常用的繼電器類型 105
5.1.4 繼電保護的接線圖 109
5.2 二次部分的其他元件 110
5.2.1 接觸器 110
5.2.2 控制開關 112
5.2.3 小母線 114
5.2.4 接線端子､ 電纜和絕緣導線 114
5.2.5 成套保護裝置和測控裝置 114
5.3 二次回路 115
5.3.1 保護回路 116
5.3.2 控制回路 116
5.3.3 測量回路 116
5.3.4 信號回路 116
5.3.5 操作電源系統 117
5.4 相對編號法與安裝接線圖 118
5.5 風電場的二次部分 120
5.5.1 風電機組的保護､ 控制､ 測量､信號 120
5.5.2 箱式變電站中變壓器的保護､ 控制､測量､ 信號 121
5.5.3 風電場控制室的控制､ 測量､信號 121
5.5.4 遙測和遙信系統 121
5.6 升壓變電站的二次部分 121
5.6.1 升壓變電站的控制､ 測量､信號 122
5.6.2 升壓變電站的繼電保護 123
5.6.3 升壓變電站的操作電源系統 125
5.6.4 升壓變電站的圖像監控 126
5.7 變電站綜合自動化技術 126
5.7.1 引言 126
5.7.2 變電站綜合自動化的功能 127
5.7.3 變電站綜合自動化系統的特點 130
5.7.4 變電站綜合自動化系統的結構 132
習題 137
第 6 章 配電裝置 138
6.1 配電裝置的圖示 138
6.2 配電裝置的設計要求 140
6.2.1 滿足安全淨距的要求 140
6.2.2 施工､ 運行和檢修的要求 143
6.2.3 噪聲的允許標準及限制措施 144
6.2.4 靜電感應的場強水平和限制措施 144
6.2.5 電暈無線電干擾和控制 145
6.3 配電裝置的分類 145
6.3.1 裝配式和成套式 145
6.3.2 屋內配電裝置 146
6.3.3 屋外配電裝置 151
6.4 風電機組的位置排列 157
6.5 升壓變電站電工建築物的佈置 158
6.5.1 電工建築物的總平面佈置 158
6.5.2 升壓變電站電工建築物的總佈置 159
習題 160
第 7 章 風電場的防雷和接地 161
7.1 雷電的產生機理､ 危害及防護 161
7.1.1 雷電的產生機理 161
7.1.2 雷電的危害 164
7.1.3 雷電的一般防護 164
7.2 接地的原理､ 意義及措施 166
7.2.1 接地的基本原理 166
7.2.2 接地的意義 170
7.2.3 接地的一般要求 171
7.2.4 降低接地電阻的措施 176
7.3 大型風力發電機的防雷保護 177
7.3.1 風力發電機防雷保護的必要性 177
7.3.2 葉片的防雷保護 178
7.3.3 機艙的防雷保護 180
7.3.4 塔架的防雷保護 180
7.3.5 風力發電機的接地 181
7.3.6 電氣系統的防雷保護 182
7.3.7 關於風力發電機防雷保護的思考 182
7.4 集電線路的防雷與接地 183
7.4.1 集電線路的感應雷過電壓 183
7.4.2 集電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平 184
7.4.3 集電線路的雷擊跳閘率 189
7.4.4 集電線路的防雷保護措施 190
7.5 升壓變電站的防雷與接地 191
7.5.1 升壓變電站的直擊雷保護 191
7.5.2 升壓變電站的侵入波保護 193
7.5.3 升壓變電站的進線段保護 194
7.5.4 升壓變電站的變壓器防雷保護 196
習題 198
第 8 章 風電場中的電力電子設備 199
8.1 電力電子技術基礎 199
8.1.1 電力電子技術簡介 199
8.1.2 電力電子器件 200
8.1.3 變流技術 201
8.1.4 PWM 控制 204
8.2 風電機組並網換流器 207
8.2.1 直驅式永磁同步機組的並網換流器 207
8.2.2 交流勵磁雙饋式機組的並網換流器 209
8.2.3 無刷雙饋式機組的並網換流器 211
8.2.4 總結 211
8.3 無功補償與電壓控制裝置 212
8.3.1 風電場的無功和電壓控制需求 212
8.3.2 靜止無功補償器 213
8.3.3 靜止同步補償器 215
習題 216
參考文獻 217