35 kV風(fēng)電美式箱變特點及設(shè)計注意事項探究

蘇勁文

摘 要：以35 kV風(fēng)電美式箱變的工作原理為出發(fā)點，結(jié)合其工作所需環(huán)境、運作方式、負(fù)荷狀態(tài)和組件的運用等方面，來分析35 kV風(fēng)電美式箱變的特點，并從總體布局、引線連接、繞組設(shè)計和外殼保護(hù)等方面提出相應(yīng)的注意事項，以保證其設(shè)計的完整性和可用性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。

關(guān)鍵詞：35 kV風(fēng)電；美式箱變；特點；設(shè)計

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0072-02

風(fēng)電作為一種可再生能源，已經(jīng)逐步發(fā)展成為我國電力供應(yīng)的來源之一。目前風(fēng)力場一般是用0.75～1.5 MW、0.69 kV、50 Hz的風(fēng)力發(fā)電機組，每臺風(fēng)力發(fā)電機組配有一套箱式變電站。而如今將其由0.69 kV提升至35 kV，無疑給 35 kV風(fēng)電箱變提供了巨大的發(fā)展空間。目前，35 kV風(fēng)電箱變按照其結(jié)構(gòu)主要分為歐式箱變和美式箱變兩種，與歐式箱變的特點相比，美式箱變的結(jié)構(gòu)具有密封結(jié)實、體積小和維護(hù)方便等優(yōu)點。下文主要討論美式箱變的特點及其設(shè)計中的注意事項。

1 35 kV風(fēng)電美式箱變的工作原理分析

作為將高、低壓保護(hù)集于一體的組合式變壓器，文中所討論的35 kV風(fēng)電美式箱變主要是將風(fēng)力發(fā)電機所轉(zhuǎn)車的0.69 kV電壓提升至35 kV，再進(jìn)入電力系統(tǒng)。它是將電纜、負(fù)荷開關(guān)、限流熔斷器、避雷器、變壓器、智能斷路器和熔斷器隔離開關(guān)等各種設(shè)備組合裝置。就外形上而言，整體較歐式箱變小許多。

2 35 kV風(fēng)電美式箱變的特點

2.1 在較為惡劣的環(huán)境下使用

風(fēng)力發(fā)電一般都在西北、東北和沿海等風(fēng)力資源較為豐富的地區(qū)，還有一部分是在鹽霧較重的海灘，且箱變一般都是設(shè)置在野外，周圍環(huán)境較為惡劣，這便對美式箱變的外殼保護(hù)提出了較高的要求。箱變內(nèi)部的開關(guān)設(shè)置等都必須采用防腐蝕、防凍結(jié)、防暴曬、防風(fēng)沙、防鹽霧和防霉菌等防備等級較高的材料。

2.2 低進(jìn)高出的運作方式

美式箱變的電源一般是以0.69 kV的低電壓方式流進(jìn)，再由25 kV（聯(lián)系作者，確定是25還是35？）的高電壓出線，目前在變壓器的選擇上，主要是0.69 kV和35 kV兩種。將0.69 kV的額定電壓升至35 kV，然后再與110 kV或者220 kV的升壓變電站的配電裝置進(jìn)行連接。

2.3 低負(fù)荷的狀態(tài)較長

低負(fù)荷的狀態(tài)較長主要表現(xiàn)在以下2點：①由于目前變壓器的容量較小，在升壓變壓器保護(hù)裝置的選擇上，一般采用高壓負(fù)荷開關(guān)—熔斷器組合裝置，當(dāng)發(fā)生風(fēng)力發(fā)電過載的情況時，則會采取自動限速或停止運行的措施；②風(fēng)力發(fā)電受季節(jié)的影響較大，一般只在風(fēng)力資源較為豐富的時間段使用，所以它使用的空載期較長，低負(fù)荷的情況也較多。

2.4 組件的選用需特別注意

選用組件時需要注意以下幾點：①為了保證風(fēng)力發(fā)電裝置的故障不對電網(wǎng)產(chǎn)生影響，所以在35 kV美式箱變上必須安裝高壓負(fù)荷開關(guān)，方便在箱變運載過度時關(guān)合電源；②需要安裝串聯(lián)插入式全范圍保護(hù)熔斷器，來防止美式箱變因受到電流不穩(wěn)定情況的沖擊而造成影響；③以防風(fēng)力發(fā)電中高頻電壓對變壓器的破壞，必須安裝避雷器的配置，來保護(hù)高電壓穿擊變壓器所造成的損壞；④需要安裝低壓斷路器，來實現(xiàn)單相接地保護(hù)、就地進(jìn)行箱變的分合閘操作、上傳故障信號等功能；⑤在美式箱變中，對電流、電壓表、互感器和保護(hù)器等組件的安裝來實現(xiàn)智能化的管理也有著特殊的要求，同時還會設(shè)入低壓配電屏等裝置。

3 35 kV風(fēng)電美式箱變的設(shè)計注意事項

3.1 整體的布局需更加合理

在結(jié)構(gòu)上，35 kV風(fēng)電美式箱變與常規(guī)的35 kV的變壓器有很大的區(qū)別，35 kV風(fēng)電美式箱變主要采用的是高壓負(fù)荷開關(guān)和高壓插入式全范圍保護(hù)熔斷器兩大部件，這就使得美式箱變的出線必須要先連接這兩大組件。此外，高壓負(fù)荷開關(guān)、變壓器、智能斷路器或熔斷器隔離開關(guān)等裝置必須一起放入美式箱變之中，才能實現(xiàn)箱變在不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下完成觀測等工作。這些需求都對35 kV風(fēng)電美式箱變的整體布局提出了更高的要求。

3.2 特別注意引線部分的連接

引線作為連接變壓器與各部件的中介，是決定變壓器工作狀態(tài)的重要因素。由于35 kV風(fēng)電美式箱變多在環(huán)境惡劣的條件下運作，就運輸上來說，偏遠(yuǎn)地段路面不平、顛簸不斷，很容易造成連接部分的松動，留下安全隱患。所以在設(shè)計的過程中，引線的連接部分必須采用專業(yè)的防松動措施，同時要經(jīng)過特殊的加固。對于那些體積較大的熔斷器，以防絕緣管懸浮端的破壞，必須在內(nèi)部進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹?，以保證其牢固。

3.3 繞組設(shè)計的需要更加精細(xì)

在35 kV風(fēng)電美式箱變中多采用圓筒結(jié)構(gòu)式的繞組設(shè)計，主要是分段層式，能夠較好地消除各種電壓不穩(wěn)所造成的損害，同時提高繞組所占空間比率；端圈分隔在串聯(lián)處的應(yīng)用，不僅可以增強使絕緣效果，而且可以使兩段繞組之間的油道更好的兼顧；在安置繞組時，還要特別注意其緊密性，保證繞組均勻。

3.4 外殼的設(shè)計需符合環(huán)境要求

35 kV的風(fēng)電美式箱變外殼的合理設(shè)計，是其在惡劣的環(huán)境下安全運作的有效保障。其合理設(shè)計的要求必須要滿足防腐蝕、防凍結(jié)、防暴曬、防風(fēng)沙、防鹽霧和防霉菌的特性。在設(shè)計中，處于箱變設(shè)施的安全等方面考慮，必須做好相應(yīng)的措施：①除開百葉窗外，箱變的其他設(shè)計必須是全封閉的；②在部分結(jié)合處還應(yīng)該進(jìn)行固膠處理，以防灰層滲入；③門的部位也應(yīng)該進(jìn)行有效定位，防止其變形影響其封閉性；④在噴漆的選擇上，必須選擇三防漆，在噴刷工藝上也必須嚴(yán)格；⑤在散熱器的選擇上，用固片式代替易拆卸的結(jié)構(gòu)來保證其安全性；⑥在風(fēng)沙較大的地段，必須采用防護(hù)罩等方式，以防止風(fēng)沙對箱變散熱器所造成的損害。

4 結(jié)束語

鑒于風(fēng)力發(fā)電的廣泛推廣，對35 kV的風(fēng)電美式箱變的研究更加迫切，研究進(jìn)度也將不斷深入。本文主要針對其與常規(guī)變壓器的特性區(qū)別及其設(shè)計注意事項提出建議，希望對35 kV風(fēng)電美式箱變的品質(zhì)保證和提升生產(chǎn)效率起到一定的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1]程方曉，馬衛(wèi)平，王祖華.風(fēng)力發(fā)電機配套美式箱變的簡化配置[J].吉林電力，2010（03）：42-43.

〔編輯：李玨〕