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马宏忠等编著 著

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出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787517048374

商品编码：14258108074

出版时间：2017-03-01

作  者:马宏忠 等 编著 定  价:79 出 版 社:中国水利水电出版社 出版日期:2017年03月01日 页  数:354 装  帧:平装 ISBN:9787517048374 ●前言
●第1章风电场电气系统概述
●1.1风力发电概述
●1.2电气系统和电力系统
●1.3风电场电气系统
●1.4风电场电压与频率
●第2章风电场电气主接线
●2.1电气主接线概述
●2.2电气主接线的基本形式
●2.3风电场升压变电站电气主接线
●2.4风电场电气主接线典型方案
●第3章风电场短路电流计算
●3.1短路的一般概念
●3.2短路计算的目的和方法
●3.3风电场短路电流计算
●第4章风电场的导体
●4.1风电场载流导体
●4.2载流导体的发热与电动力
●4.3载流导体的选择
●第5章风电场主要电气设备与选择
●部分目录

内容简介

《风电场电气系统》是《风力发电工程技术丛书》之一，主要讲述风电场电气系统方面内容。全书共11章，包括风电场电气系统概述、风电场电气主接线、风电场短路电流计算、风电场的导体、风电场主要电气设备与选择、风电场集电线路设计、风电场防雷与接地系统、风电场的控制与安全保护系统、海上风电场电气系统、风电场内集电线路及光缆线路施工技术以及风电场无功补偿等内容。 马宏忠 等 编著 马宏忠，男，九三学社社员，博士，教授，博士生导师，河海大学电力系统自动化研究所所长。主要从事电力设备状态监测、故障诊断与健康预警研究。

《风电场电气系统》：一部深度解析现代能源基石的行业巨著 本书并非一本泛泛而谈的风电概览，而是专注于风力发电场心脏——电气系统的深度剖析。从最基础的电学原理在风力发电中的应用，到复杂的高压直流输电技术，再到前沿的智能化运维模式，《风电场电气系统》为读者提供了一个全面、系统且极具实践指导意义的知识体系。它旨在帮助读者深入理解风电场电气系统的设计、建设、运行、维护及其面临的挑战，从而为推动风电技术进步和行业发展贡献力量。 第一部分：风力发电基础与电气系统概览 本部分将带领读者回顾风力发电的基本原理，并在此基础上，重点阐述风电场电气系统的构成要素及其在整个风电场中的关键作用。 风力发电原理与电气转换： 深入讲解风能转化为机械能，再通过发电机转化为电能的物理过程。着重分析不同类型发电机（如异步发电机、同步发电机、永磁直驱发电机）的工作原理及其在风力发电中的优劣势。理解风速、叶片转速与发电功率之间的非线性关系，以及变桨控制和偏航控制对电能输出的影响。 风电机组电气部件详解： 详细介绍风电机组内部的关键电气部件，包括发电机、变桨电机、偏航电机、主控系统、变流器（功率变换器）、制动系统等。阐述各部件的功能、工作方式、技术参数及其相互间的电气连接。特别深入探讨变流器的作用，包括其如何实现电网频率和电压的匹配，以及对风电机组输出功率的平滑和控制。 风电场电气系统架构： 介绍风电场整体电气系统的组成，包括： 风力发电机组内部电气系统： 涵盖上述的各个部件。 集电系统： 讲解汇集各风电机组电能的电缆网络，包括中压集电线路的设计、敷设方式、绝缘要求以及接地保护。分析不同拓扑结构（如星形、环网形）的集电系统对可靠性和成本的影响。 升压站（变电站）： 详细介绍风电场升压站的功能，包括电压等级的提升，以减少输电损耗。深入解析升压站内的主要设备，如主变压器、断路器、隔离开关、避雷器、互感器、继电器保护装置等。讲解升压站的设计原则、选型依据以及运行维护要点。 送出线路： 介绍将升压后的电能输送至电网的输电线路（包括架空线路和电缆线路），分析其设计参数、绝缘配合、杆塔类型以及对电磁兼容性的要求。 电能质量与控制： 讨论风电场对电网电能质量的影响，包括电压波动、频率偏差、谐波注入等。介绍风电机组和风电场控制系统如何协同工作，以满足电网的运行要求，并实现功率预测、无功功率补偿、动态电压支撑等功能。 第二部分：风电场电气系统设计与工程实践 本部分将深入探讨风电场电气系统的设计理念、关键技术和工程实施过程中的注意事项，为读者提供从理论到实践的桥梁。 风电场选址与电气接入方案： 分析风电场选址时需要考虑的电气因素，如电网容量、输电通道、电磁环境等。讲解不同的接入电网方式（如直接接入、通过升压站接入）的优劣势，以及如何根据电网接入条件优化电气系统设计。 集电系统设计与优化： 深入讲解集电系统的网络拓扑选择、电缆选型、敷设方式（架空、直埋、穿管）、线路长度计算、电缆载流量校核、电压降计算以及短路电流计算。介绍如何通过优化集电系统设计，降低线损、减少投资成本、提高供电可靠性。 升压站设计与设备选型： 详细介绍升压站的电气主接线方案（如单母线、双母线、单断路器接线等），以及如何根据风电场规模和电网接入要求选择合适的母线结构和设备配置。重点分析变压器、断路器、避雷器等关键设备的选型原则、技术参数和安装要求。 继电器保护与安全控制： 讲解风电场电气系统中的继电器保护配置，包括发电机保护、变压器保护、线路保护、母线保护等。分析不同类型保护装置（如差动保护、过流保护、阻抗保护）的工作原理和设置原则。强调安全控制在风电场运行中的重要性，如接地系统设计、防雷防雷措施、防火措施等。 电缆敷设与接头工艺： 详细介绍风电场中压和低压电缆的敷设工艺，包括沟槽式、直埋式、塔筒内敷设等。重点讲解电缆接头（如冷缩接头、热缩接头）的制作工艺、质量控制和绝缘要求，确保电缆系统的可靠运行。 接地系统设计与接地电阻要求： 深入分析风电场接地系统的设计原则，包括工作接地、保护接地、防雷接地等。讲解接地网的构成、接地材料的选择以及接地电阻的测试方法，确保设备和人员的安全。 风电场并网技术标准与规范： 介绍与风电场电气系统相关的国家和行业标准、技术规范，如GB/T、IEC等，以及并网协议的要求。强调设计和施工必须符合相关标准，以确保风电场安全、稳定地接入电网。 第三部分：风电场电气系统运行、维护与智能化发展 本部分将聚焦风电场电气系统的日常运行、维护策略以及未来发展趋势，为读者提供前瞻性的指导。 风电场电气系统运行管理： 讲解风电场电气系统的日常运行操作规程，包括并网操作、停电操作、设备巡视检查等。分析不同运行模式下电气系统的性能表现，以及如何应对电网调度指令。 电气设备故障诊断与维修： 详细介绍风电机组电气部件（发电机、变流器、控制系统等）、集电线路、升压站设备（变压器、断路器等）的常见故障现象、故障原因分析以及诊断方法。提供实用的维修技术和故障排除流程。 定期检修与预防性维护： 讲解风电场电气设备的定期检修计划和预防性维护策略，包括绝缘电阻测试、局部放电检测、油品分析、红外测温等。强调预防性维护在延长设备寿命、降低故障率、保障风电场经济效益方面的重要作用。 风电场电气系统的可靠性分析： 介绍风电场电气系统的可靠性评估方法，包括失效率、可用度、可靠性指标等。分析影响系统可靠性的因素，并提出提高可靠性的建议。 风电场智能化运维： 展望风电场电气系统在智能化、数字化浪潮下的发展趋势。介绍物联网（IoT）、大数据分析、人工智能（AI）等技术在风电场电气系统中的应用，如远程监控、故障预测、智能诊断、无人巡检等。探讨如何利用智能化技术提升运维效率、降低运维成本、提高风电场的整体运行水平。 未来发展方向与技术前沿： 探讨风电场电气系统在能源转型中的作用，以及未来可能的技术发展方向，如高压直流输电（HVDC）在远海风电场的应用、柔性直流输电（VSC-HVDC）技术、储能与风电场的融合、虚拟同步发电机（VSG）技术等。 《风电场电气系统》以其严谨的理论阐述、详实的工程实践案例和前瞻性的技术展望，为风电行业的设计师、工程师、运维人员、管理者以及相关领域的学者提供了宝贵的参考。它不仅是理解风电场电气系统运作的权威指南，更是探索现代清洁能源未来发展之路的重要文献。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，《风电场电气系统》在对风电场电气安全方面所做的深入探讨，着实让我肃然起敬。我所看到的章节，将重点放在了风电场电气设备的绝缘设计、接地系统以及防雷措施上，这些都是确保风电场安全运行的基石。作者详细阐述了不同电气设备（如发电机、变压器、电缆）的绝缘要求，以及如何选择合适的绝缘材料和设计绝缘结构，以应对运行过程中可能出现的电压应力、温度变化和环境因素的影响。我尤其被书中关于风电场接地系统的设计原则和接地电阻的计算方法所吸引，书中通过大量的图示和计算案例，清晰地展示了如何构建一个安全有效的接地系统，以防止雷击和故障电流对设备和人员造成损害。此外，书中对风电场防雷措施的论述也极为详尽，包括了避雷针、避雷线的选择和布置，以及如何对设备进行等电位连接，从而最大程度地降低雷击的风险。令我颇为赞赏的是，作者并没有将安全设计停留在理论层面，而是结合了大量的实际工程案例，分享了在风电场建设和运行过程中，如何有效预防和处理电气安全事故的经验。书中还触及了风电场电气系统的风险评估和安全管理体系的建立，为风电场的长期安全运行提供了全面的指导。这本书在电气安全方面的细致入微，让我充分认识到，任何时候都不能忽视安全的重要性。

评分☆☆☆☆☆

我所翻阅的《风电场电气系统》中关于风电场并网的技术要求和协调控制部分，为我理解风电场如何融入更广阔的电网体系提供了清晰的思路。作者并没有仅仅停留在风电场内部的电气设计，而是将目光投向了风电场与电网的接口。书中详细阐述了各国（地区）针对风电场并网制定的技术导则和标准，例如电压偏差、频率偏差、谐波含量、动态响应等方面的规定，这为风电场的业主和设计者提供了明确的设计依据。令我眼前一亮的是，书中对于风电场并网的动态特性分析给予了充分的关注。作者通过详细的数学模型和仿真研究，揭示了风电场并网后对电网稳定性的影响，以及如何通过优化控制策略来减轻这些影响。我特别对书中关于风电场有功功率和无功功率的协调控制部分印象深刻，作者阐述了如何通过变流器的先进控制算法，实现风电场对电网频率和电压的有效支撑，甚至在某些情况下，能够起到电网支撑的作用。书中对不同风电场控制模式（如恒功率输出模式、恒电压模式、恒无功模式）的比较分析，也极具参考价值。此外，书中还涉及了风电场与电网的调度和交易机制，以及如何通过智能电网技术，实现风电场与电网的更优融合。这本书在风电场并网技术和协调控制方面的专业性，让我对风电场在现代电网中的角色有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

我最近接触到的《风电场电气系统》一书，在探讨交流侧的电气设计和运行方面，展现出了令人惊叹的广度和深度。作者对于发电机组输出的交流电如何被连接、传输和并网，进行了细致入微的阐述。我被其中关于风电场内部交流电网的规划和设计部分深深吸引，书中详细介绍了不同集电线路拓扑结构（如星型、环型和混合型）的优缺点，以及如何根据风电场的规模、地理布局和输电要求来选择最优的集电方式。此外，关于交流汇集变电站的设备选型、主接线设计以及保护配置，书中都有详尽的论述，这对于确保风电场整体运行的可靠性和安全性至关重要。我特别关注了书中关于无功功率补偿和电压控制部分的分析，这些是风电场并网后稳定运行的关键因素。作者通过实例分析，详细讲解了不同类型的无功补偿装置（如静止无功补偿器、动态无功补偿装置）的工作原理和适用场景，以及如何通过协调控制来维持风电场输出电压的稳定。令人印象深刻的是，书中还涉及了风电场并网点的电网特性分析，包括短路比、电网阻抗等参数对风电场稳定性的影响，并提出了相应的应对策略。对于高压输电部分的论述，作者也毫不含糊，深入探讨了输电线路的参数选择、电缆敷设方式以及电力电缆的绝缘设计，这对于风电场远距离输电至关重要。这本书在交流侧电气系统方面的专业性，无疑为我打开了新的视野，让我对风电场电气设计的每一个环节都有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

我近期接触的《风电场电气系统》一书，在探讨风电场电气设备中变压器和开关设备的应用与选型方面，展现出了极高的专业度和实用性。作者深入剖析了风电场中各类变压器（如升压变压器、配电变压器）在电气系统中的关键作用，详细阐述了它们在提高电压等级、隔离故障以及稳定电压方面的功能。我尤其被书中关于风电场升压变压器选型的详细指导所吸引，书中不仅分析了不同类型变压器（如干式变压器、油浸式变压器）的优劣势，还从效率、可靠性、维护成本以及环境适应性等多个维度，提供了具体的选型依据。此外，书中关于变压器绕组的电气参数设计，以及如何应对风电场特有的运行工况（如频繁的启停和负荷变化），也给我留下了深刻的印象。在开关设备方面，作者同样进行了详尽的论述，涵盖了断路器、隔离开关、负荷开关等不同类型的开关设备在风电场中的应用场景和技术要求。我特别关注了书中关于高压断路器选型和保护配置的讨论，这对于确保风电场在发生短路故障时的快速隔离至关重要。书中还对风电场中馈线开关的控制逻辑和保护特性进行了详细的介绍，以及如何通过合理的开关设备配置，来提高风电场的运行灵活性和供电可靠性。这本书在变压器和开关设备应用与选型方面的专业性和实用性，无疑为风电场电气工程师提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

一本关于风电场电气系统的书籍，我最近有幸翻阅了一部分，虽然篇幅有限，无法一窥全貌，但仅仅是触及的章节，便足以让我对风电领域，尤其是其电气系统的复杂性有了更为深刻的认识。本书在对直流侧的探讨上，着墨颇多，详细解析了风力发电机组内部的直流母线设计、能量存储环节的配置以及直流输电的原理。我特别对其中关于超级电容器在风电场中的应用部分印象深刻，作者不仅介绍了其基本工作原理和技术参数，还深入分析了超级电容器如何有效地平滑风力发电的波动性，从而提高电网的稳定性。此外，书中关于变流器技术的部分也极为详尽，包括其拓扑结构、控制策略以及在不同风况下的响应机制。作者通过大量的图表和案例研究，清晰地阐释了不同类型变流器（例如，电压源型变流器和电流源型变流器）的优缺点，以及它们在实际工程中的应用考量。我尤其被其中关于最大功率点跟踪（MPPT）算法的论述所吸引，这部分内容对于理解风力发电机如何最大限度地捕捉风能至关重要，书中对几种主流MPPT算法进行了深入的比较和分析，并提供了实际算例，让我能够更直观地理解其背后的数学模型和工程实现。总而言之，尽管我只接触了这本书的一小部分，但其在直流侧电气系统方面的专业性和深度，已经足以让我对其整体质量产生高度的期待，并且相信它能够为风电领域的工程师和研究人员提供宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书在风电场运行和维护方面的论述，为我打开了全新的视角，让我意识到风电场的电气系统并非一劳永逸，而是需要持续的关注和精细的管理。我被其中关于风电场运行状态监测和诊断的部分深深吸引。作者详细介绍了各种在线监测技术，例如对发电机绕组温度、绝缘状态、变流器运行参数以及汇集线路电流和电压的实时监测。更令我印象深刻的是，书中还探讨了如何利用大数据分析和人工智能技术，对监测数据进行深度挖掘，从而实现对风电场电气系统潜在故障的早期预警和预测性维护。我尤其对书中关于风力发电机组电气系统故障诊断和排除流程的详细描述赞赏有加，书中通过大量的案例分析，一步步地演示了如何定位故障点、分析故障原因以及制定有效的维修方案。此外，本书还对风电场电气系统的定期检查和维护内容进行了详细的规划，包括了设备绝缘测试、保护系统校验、接地系统检查等，为风电场的长周期稳定运行提供了坚实的基础。令我颇为意外的是，书中还涉及了风电场电气系统的安全性评估和风险管理，以及如何在运行过程中采取措施，最大程度地降低电气风险。这本书在风电场运行和维护方面的深度和广度，让我深刻体会到，仅仅拥有先进的电气设计是不够的，精细化的运行管理同样是风电场成功的关键。

评分☆☆☆☆☆

在这本《风电场电气系统》中，关于风电场监控、通信和数据采集系统（SCADA）的章节，给我留下了极其深刻的印象，充分展现了现代风电场管理的智能化水平。作者详细阐述了SCADA系统在风电场运行管理中的核心地位，它不仅是实现风力发电机组远程监控、数据采集和故障诊断的重要平台，更是提升风电场整体运行效率和经济效益的关键。我被书中关于SCADA系统架构设计的论述所吸引，详细介绍了其从现场传感器、控制器到数据服务器、监控中心的层层递进的网络结构，以及各种通信协议（如Modbus、IEC 61850）在不同层级之间的应用。书中对风力发电机组状态参数（如转速、功率、风速、振动等）的实时采集和分析，以及如何通过SCADA系统进行远程故障告警和诊断，给予了我极大的启发。我特别欣赏书中关于风电场数据管理和分析的讨论，它不仅关注了原始数据的记录和存储，更深入地探讨了如何利用这些数据进行性能评估、故障预测和运行优化。此外，书中还提及了SCADA系统与电网调度中心的信息交互，以及如何实现风电场与电网的协同运行。这本书在风电场监控、通信和数据采集方面的专业性和前瞻性，让我深刻认识到，数据驱动的智能化管理是未来风电场发展的必然趋势。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书在风力发电机组本体的电气设计方面，提供了一些非常具有启发性的视角。我所看到的章节，重点关注了发电机本身的电气特性，以及其与变流器的匹配问题。作者详细阐述了不同类型发电机的原理，例如永磁直驱发电机（DFIG）和双馈异步发电机，并深入分析了它们在风力发电应用中的电气优势和挑战。我特别被其中关于永磁直驱发电机电气参数的优化设计所吸引，书中通过详细的数学模型和仿真分析，揭示了如何通过调整定子和转子绕组的参数，来提高发电机的效率和功率密度，同时降低损耗。对于双馈异步发电机，书中则重点探讨了其转子侧变流器的控制策略，包括如何通过调整转子侧电流来控制发电机的输出功率和无功功率，从而实现最大功率点跟踪和电网电压支持。书中还对不同容量和型号的风力发电机组的电气系统配置进行了比较分析，并提供了相应的选型指导，这对于实际工程项目的设计具有很强的参考价值。令我颇为赞赏的是，作者在讨论发电机电气设计时，并没有孤立地看待这个问题，而是将其与变流器、控制系统以及机械结构紧密联系起来，强调了系统整体最优化的重要性。这本书在发电机本体电气设计上的细致入微，让我对风力发电机组的内部工作原理有了更深层次的理解。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《风电场电气系统》时，我对书中关于风电场电能质量控制和故障分析的部分印象尤为深刻。作者深刻理解到，风力发电作为一种间歇性可再生能源，其输出的电能质量对电网的稳定运行至关重要。因此，书中详细阐述了风电场在运行过程中可能出现的各种电能质量问题，例如谐波、电压闪变、频率偏差等，并深入分析了这些问题产生的原因。令我眼前一亮的是，书中为解决这些问题提供了多种有效的技术手段，包括了先进的滤波器设计、有源电力滤波器（APF）的应用以及无功功率补偿装置的智能协调控制。我对书中关于谐波分析和抑制的部分特别感兴趣，作者不仅介绍了各种谐波源，还通过大量的仿真结果，直观地展示了不同谐波抑制措施的效果。在故障分析方面，本书同样做得非常出色。书中系统性地梳理了风电场常见的电气故障类型，如短路故障、接地故障、过电压故障等，并详细阐述了它们的发生机理和可能带来的后果。更重要的是，作者提供了详细的故障诊断方法和保护策略，包括了各种保护继电器的设置原则、保护范围的划分以及故障定位技术。书中关于风电场接地系统的设计和接地故障的分析，也为我提供了宝贵的知识，理解了如何确保风电场设备和人员的安全。这本书在电能质量控制和故障分析方面的专业性和实用性，让我对如何提高风电场的运行可靠性和稳定性有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

我所阅读的《风电场电气系统》中，关于风电场直流输电技术以及其在海上风电场中的应用，给我带来了全新的认识。作者对直流输电技术（包括高压直流输电HVDC和中压直流输电MVDC）在风电场，特别是远海风电场中的重要性进行了详尽的阐述。我被书中关于HVDC技术在远距离、大容量输电方面的优势所吸引，它能够有效克服交流输电的损耗和限制，将海上风电场的电力高效地输送到陆地负荷中心。书中详细介绍了HVDC系统的基本原理，包括换流站的设计、直流控制和保护策略，以及其在应对海上恶劣环境方面的特殊要求。令我眼前一亮的是，书中还对MVDC技术在风电场内部直流汇集方面的应用进行了深入探讨，它能够简化风力发电机组的电气连接，提高能量传输效率，并降低系统的损耗。我特别关注了书中关于MVDC系统在直流母线设计、直流断路器选型以及直流电能管理方面的讨论。此外，本书还对海上风电场的特殊电气挑战，例如电缆敷设、绝缘设计以及海洋腐蚀防护等方面，进行了有针对性的论述。这本书在风电场直流输电技术，特别是其在海上风电场中的应用方面的深入剖析，为我打开了理解这一新兴技术领域的大门，并让我对其发展前景充满了期待。