關鍵詞: 風電; 箱變; 選型

　　隨著國內風電行業(yè)的爆發(fā)式發(fā)展, 07 年底裝機容量已達600 萬kW, 固然箱變的投資在整套風電機組中占有的投資比例約占3%～4%, 但箱變的運行是風機發(fā)電上網(wǎng)的一個瓶頸。隨著國家大型風電場越來越多, 風電場占地面積范圍越來越大, 以江蘇東臺風電場為例,濕簾風機, 一期工程裝機容量200MW, 風機134 臺, 占地范圍約56 平方公里, 這么大的范圍對于箱變的運行情況的巡查, 是比較困難的題目, 目前風電場箱變盡大部分還沒有納進到風機監(jiān)控系統(tǒng)中。以上兩點都對箱變運行的可靠性提出了要求, 降低故障率, 做到免維護, 是對箱變的要求目標。這就需要根據(jù)風電場所在地的天氣特點及風機對箱變的要求進行個性化的配置, 其中重要的是生產廠家的箱變質量要能夠滿足風電場現(xiàn)場惡劣的環(huán)境要求。

　　2 箱變類型介紹

　　歐變是由高壓開關設備、變壓器本體、低壓開關設備均在不同的隔室內,濕簾空調, 外觀上為方方正正的一種變電設備。美變是將升壓變壓器器身、高壓負荷開關設備、熔斷器、低壓開關柜等相應輔助設備進行組合的變壓器。

　　1) 電壓

　　高壓側額定電壓: 40.5kV;

　　3) 額定熱穩(wěn)定電流及耐受時間

　　低壓側: 50kA, 1s。

　　4) 額定動穩(wěn)定電流值

　　高壓側: 50kA;

　　5) 額定盡緣水平

　　高壓側: 對地及相間隔離斷口

　　工頻耐壓: 95kV 118kV

　　沖擊峰值耐壓: 185kV 215kV

　　低壓側:

　　工頻耐壓: 2 500V 　　6) 相數(shù): 三相

　　7) 35kV 系統(tǒng)中性點接地方式: 不接地

　　8) 箱體防護等級: lP33, 室門打開后lP2X

9) 變壓器降容小于5%

　　3.1.2 外殼結構

　　1) 透風孔設計�？蛇x用強排風方式或自然透風方式。透風孔在設計時要考慮到, 在臺風條件下空氣進進到箱變中引起箱變內正壓造成門被沖擊開的極端情況。

　　2) 外殼材料的選擇�？蛇x鍍鋁鎂鋅鋼板, 敷鋁鋅鋼板, 鍍鋅鋼板, 玻纖水泥外殼等。在沿海地區(qū), 天氣濕潤, 空氣中鹽霧成分較大, 宜采用玻纖水泥外殼。

　　3) 箱體設計。箱體采用模塊化設計, 采用螺栓或( 鉚釘) 連接既便于擴展又能在裝配質量和零件防腐上獲得最佳效果。

　　4) 加熱除濕功能�？紤]到沿海地區(qū), 空氣濕度較大,對于暴露在空氣中母線, 開關等設備, 具有一定的腐蝕作用, 因此要在箱變中設立空氣除濕器, 能夠根據(jù)空氣中的濕度, 自動開動加熱器和排風設備等。

　　3.1.3 高壓單元的分類

　　1) SF6 盡緣開關

　　江蘇某風電場部分箱變高壓單元采用的是ABB 公司生產的SafeRing/SafePlus40.5KV 系列SF6 盡緣開關柜。它們特點是結構緊湊、開關母線不受環(huán)境影響, 維護工作量小, 壽命長。

　　2) 空氣盡緣負荷隔離開關熔斷器組合電器開關歐變大多采用是空氣盡緣負荷開關, 優(yōu)點是價格低,缺點是占據(jù)空間大, 整個開關暴露在空氣中, 在沿海區(qū)開關易遭鹽霧腐蝕。市場上廣泛采用的有以下幾種開關：

　　東臺風電場歐變開關采用的是華儀公司出廠的開關。華儀開關真空隔離負荷開關是專為35kV 箱式變電站設計的, 產品體積小, 操縱簡單。其結構科學公道, 動作靈活可靠。組合電器配用系列撞針式熔斷器, 熔斷器更換方便安全, 作為開斷負荷電流、過載電流和短路電流之用。

　　3.1.4 變壓器單元 信息來自:

　　1) 可采用全密封式油浸配電變壓器, 特點是采用波紋油箱技術, 免吊芯, 維護簡單, 如圖3 所示。

　　2) 也可采用干式變壓器( 由于造價較高, 不推薦使用) , 具有防火、阻燃特點, 如圖4 所示。

　　3) 普通油變

　　3.1.5 低壓單元

　　低壓開關選用取決于風機廠家對于箱變的技術要求�？刹捎脭嗦菲魇�, 如華銳風機, 或采用刀熔開關饋線+豎立式插拔式熔斷器饋線, 如GE 風機。

　　3.2 美變配置、特性

　　3.2.1 負荷開關的比較

　　美變負荷開關在變壓器油中, 利用油作為盡緣、滅弧介質, 這樣就可以把相間間隔做的很小, 這是美變尺寸小的一個主要原因。應用較多的負荷開關是美國“copper”,另一個是浙江臺州“超固”。

　　3.2.2 高壓出線套管

一種為全盡緣、全密封的插件套管, 特點就是相間間隔小, 防塵性能好, 安全性好。另一種是瓷瓶出線套管,這種套管相間間隔大, 電纜連接靠電纜接線鼻子連接, 對于這種情況廠家采用外部配置一個電纜箱來保護人防止誤觸帶電端子。對于采用全盡緣插頭后, 可采用全盡緣式避雷器。

　　3.2.3 油箱結構

　　3.2.4 熔斷器

　　分為兩種, 一種為后備式保護, 把熔斷器直接放在油箱中。另一種為可插拔式全范圍熔斷器。后備式有個最大的缺點就是熔斷器熔斷后, 變壓器必須返廠重新更換熔斷器, 修理時間長。插拔式熔斷器損壞后, 可直接拔出更換, 對變壓器做完檢測后可立即更換。維修時間短, 也就間接創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。如采用美變建議采用此種形式。

　　3.2.5 油箱外殼

　　美式箱變全器身都暴露在露天環(huán)境中, 風沙、鹽霧、日光曝曬等因素對變壓器的外殼, 提出很高的要求。關鍵是油箱波紋管和器身的焊接連接部位, 如有焊接不好, 時間久后, 會發(fā)生漏油等題目。

　　某變壓器采用“三防” 表面處理工藝流程大致如下:

　　底材表面噴砂除銹, 要求達Sa2.5 級, 表面粗糙度達Rz40～70μm,水簾空調, 清潔干凈后按要求噴涂一層環(huán)氧富鋅漆、環(huán)氧云鐵厚姜漆和兩道聚氨丙稀酸面漆, 最后再在產品底座刷涂一層1.5～2mm 厚的瀝青( 如表2 所示) 。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

　　以前未做過三防表面處理的美式箱變表面出現(xiàn)嚴重的銹蝕現(xiàn)象。圖7 中廣東某風電場經(jīng)過改造后的美式箱變于2005 年10 月投運至2006 年6 月, 已經(jīng)過現(xiàn)場8 個月的運行, 還銹蝕, 說明該處理方案能經(jīng)得住時間和環(huán)境的嚴酷檢驗。

　　東臺風電場美式箱變經(jīng)過一年來的運行來看, 外殼沒有銹蝕現(xiàn)象, 如圖8 所示。

3.2.6 散熱片結構形式

有的箱變制造廠家采用的是多組片式結構( 如圖8) ,該結構對變壓器油箱的受力較好。還有的采用的是整體式波紋油箱( 如圖9) , 對于波紋片焊接處要求工藝較高, 如處理不好, 焊縫處輕易發(fā)生腐蝕和漏油。假如風場在溫差較大的地區(qū), 要考慮好油箱的結構型式, 溫度低的時候有可能造成油面下降, 繞組盡緣性能降低, 輕易造成事故。

　　3.2.7 變壓器高壓側斷路情況

　　一是在通過安裝故障指示器, 這樣在啟動風機前通過人工觀察就可以發(fā)現(xiàn)題目。二是在運行中發(fā)生缺相運行題目, 通過跳開低壓側斷路器來保護風機不受損害, 跳開后變壓器在無載條件下運行。

　　4 簽訂技術協(xié)議、監(jiān)造、運行中的需留意題目

　　4.1 簽署技術協(xié)議留意事項

　　在和變壓器生產廠家簽署技術協(xié)議時, 應考慮根據(jù)風機設備技術要求, 結合風電場所處的自然環(huán)境情況, 運行治理的需要, 留意事項如下:

　　1) 箱變鎖的選擇�？紤]到運行中檢查箱變的便利性,要求生產廠家配置不銹鋼通用鎖。

　　2) 放油閥的位置�？紤]到取油樣的便利性, 美變一般應位于箱變殼外側。

　　3) 美式箱變的固定方式。采用預埋螺栓固定方式。

　　4) 箱變防水、防潮。為防止箱變基礎內的潮氣對箱變底部的鋼板造成腐蝕, 采取在底部鋼板下表面刷瀝青漆方式。箱變安裝完畢再采用用瀝青對底部縫隙進行灌封的方式, 取得了較好的防滲水、防潮氣效果。

　　5) 預留好箱變監(jiān)控接口。有些風機廠家監(jiān)控系統(tǒng)可以提供I /O 接口, 可以把箱變的一些開關量信號接進到PLC 中, 如負荷開關分斷、變壓器油溫、門開關信號等遠程傳送到風機SCADA 中, 遠程監(jiān)視箱變運行狀態(tài)。

　　4.2 箱變監(jiān)造要點

　　1) 高壓負荷開關的選擇。經(jīng)過比較后選用了華儀電器的負荷開關熔斷器組合電器, 此開關操縱簡單, 各項保護措施較完善。出廠前檢查要點如下:

　�、匍_關有沒有自帶接地閘刀;

　　②隔離閘刀三相合閘同步;

　�、坶_關機構與柜門之間有沒有聯(lián)鎖裝置;

　�、苁謩幽�擬熔斷器熔斷, 開關能不能可靠脫扣;

　�、萑毕嗝摽蹎�動撞板有無隨機性卡澀現(xiàn)象;

　�、揲_關主限位擋桿因操縱振動而松動的現(xiàn)象;

　�、嚅_關多處是否存在銹蝕現(xiàn)象。

　　2) 箱體防腐和強度檢查要點

　�、僦黧w龍骨結構是否采用經(jīng)鍍鋅處理的鋼材制造;

　　②箱體底部基座是否采用防腐處理措施;

　�、巯潴w多個結構處有無裂縫;

　�、芟潴w的外門有無下墜變形, 有的無法封閉配合性如

　　何;

　�、蓍T軸等小件是否采用不銹鋼材質產品。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)

　　4.3 投運前及運行中留意檢查的題目

　　1) 在投運前對于箱變的油位, 油路閥門、負荷開關分合、熔斷器都要進行檢查, 避免箱變油位過低造成運行事故。

　　2) 在運行過程中, 特別在箱變投進初期和大負荷考驗中, 特別要留意低壓側接線端子的溫度。低壓側滿負荷電流可達到1 300A, 在運行中用測溫儀做好檢測工作。在投運前要對接線螺栓進行力矩抽查, 避免接觸不牢固發(fā)熱造成事故。

　　5 小結

　　經(jīng)過專業(yè)的特殊三防處理的箱變外殼, 不管是歐變還是美變, 都可以滿足海邊惡劣的環(huán)境條件。沿海風電場箱變選型過程中只要做好預備, 充分考慮選型中應留意的事項, 就一定能選出適應沿海風電場環(huán)境的箱變。

　　作者簡介: 鄭江峰, 男, 1980 年生, 河北邢臺人, 大學本科, 助理工程師。研究領域: 工程項目治理。