風(fēng)電場箱式變壓器的運行與維護

摘 要：目前，在風(fēng)電場的風(fēng)力發(fā)電機送電線路中，箱式變壓器因其具有的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、易于維護、運行穩(wěn)定等優(yōu)勢被廣泛推廣使用。但是箱式變壓器也具有不易散熱，且風(fēng)電場的箱式變壓器都是分散在野外，點多面廣，致使監(jiān)控不到位，隱患未及時發(fā)現(xiàn)處理，形成了事故。因此，為了保證風(fēng)力發(fā)電機運行的穩(wěn)定性，做好箱式變壓器的維護和保養(yǎng)顯得尤為重要。本文將結(jié)合風(fēng)電場運行中發(fā)生的一些箱式變壓器的事故案例，探討如何通過技術(shù)手段和巡檢規(guī)范來提高箱式變壓器的可靠性和長周期安全運行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場；箱式變壓器；維護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.152

1 概述

風(fēng)力發(fā)電機箱式變壓器的作用就是將風(fēng)機發(fā)出的690V電能經(jīng)過升壓變?yōu)?0kV或35kV，再通過埋地電纜或架空線輸送到風(fēng)電場升壓站。風(fēng)力發(fā)電機大都是散落在野外山頭、林地、海邊的，范圍廣，遠離升壓站中控室，且箱式變壓器大都未采用綜合自動化設(shè)備，以至于綜自系統(tǒng)無法實現(xiàn)對風(fēng)機箱式變壓器的監(jiān)視和控制，使箱式變壓器系統(tǒng)成為信息孤島和監(jiān)控盲區(qū)，出現(xiàn)事故或隱患時無法及時處理和消除。因此需要維護人員加強箱式變壓器就地巡檢，發(fā)現(xiàn)箱式變壓器異常情況及時處理。箱式變壓器出現(xiàn)事故除了有可能引起自身的火災(zāi)外，還有可能引燃周圍的林地、山地、風(fēng)機以及導(dǎo)致風(fēng)機飛車、倒塔等事故。

2 箱式變壓器的組成與二次保護

（1）作者所在風(fēng)電場箱式變壓器采用的是環(huán)氧樹脂干式變，由低壓室、變壓器室、高壓室三大部分組成。

1） 低壓室，包括低壓側(cè)開關(guān)、隔離變壓器、風(fēng)機控制電源開關(guān)、電壓表、電流表、溫控器、測量裝置等設(shè)備；

2）變壓器室，包括環(huán)氧樹脂干式變壓器、變壓器繞組溫度傳感器、軸流風(fēng)機、低壓側(cè)電流互感器等設(shè)備；

3）高壓側(cè)，包括SF6開關(guān)、高壓側(cè)電流互感器、避雷器、保護裝置、智能操控裝置等設(shè)備。

（2）箱式變壓器的二次保護。1）低壓側(cè)開關(guān)，由過流3段保護組成，保護裝置為框架斷路器自帶的電子脫扣器，保護范圍：風(fēng)機變頻器到箱式變壓器I低壓側(cè)開關(guān)出線端。2）干式變壓器，由超溫保護組成，保護裝置為干式變溫控器、繞組溫度傳感器，保護范圍：變壓器本體。

3）高壓側(cè)開關(guān)，由過流3段和零序方向2段保護組成，通過配置的數(shù)字測控裝置進行定值整定，保護范圍：低壓側(cè)開關(guān)進線端到高壓側(cè)開關(guān)出線端，包括變壓器本體。

3 事故案列

（1）案列1：該風(fēng)電場某期項目35臺風(fēng)機投入運行時，無論在負(fù)荷大或小時，箱式變壓器均頻繁跳閘，嚴(yán)重影響了風(fēng)電場的安全運行和經(jīng)濟效益。經(jīng)過運維人員長時間的排查后，初步判定是由于箱式變壓器高壓側(cè)開關(guān)的保護測控裝置選型不匹配造成，后經(jīng)過批量更換保護測控裝置，這一問題最終徹底根除。

（2）案例2：某日，該風(fēng)電場的某臺風(fēng)機遠程監(jiān)控失去通訊。運維人員趕到機位時，發(fā)現(xiàn)箱式變壓器低壓室著火。經(jīng)過緊急撲救后，將火災(zāi)范圍控制在低壓室。經(jīng)過事故分析后，原因是由于低壓側(cè)電流互感器在變壓器室內(nèi)，在長期的高溫環(huán)境中，極易造成外殼老化、脆裂，進而造成電流互感器二次回路開路，形成過電壓引起火災(zāi)。在對其它箱式變壓器的檢查中，也發(fā)現(xiàn)了所有變壓器的低壓側(cè)電流互感器均有不用程度的老化、開裂現(xiàn)象，進一步驗證了事故分析的結(jié)論。由于低壓側(cè)電流互感器的二次回路只接于電流表使用，弊大于利，事故整改措施是對低壓側(cè)電流互感器進行拆除，以防此類事故再次發(fā)生。

（3）案列3：某日，該風(fēng)電場某組集電單元高壓開關(guān)突然跳閘，保護裝置報過流I段動作。運維人員立即對集電線路電纜和該組7臺箱式變壓器進行檢查，發(fā)現(xiàn)某臺箱式變壓器低壓側(cè)有一根電纜在分叉頭處已經(jīng)熔斷，該電纜為3*240，三芯分別接于變壓器低壓側(cè)三相，該電纜共有6根。經(jīng)過事故分析，是由于電纜絕緣老化，造成了相間短路，但本該是高壓側(cè)開關(guān)動作的，由于箱式變壓器UPS故障，高壓側(cè)開關(guān)保護裝置不能正常工作，造成了越級跳閘。

4 措施及建議

（1）加強箱式變壓器的日常巡檢。重點檢查干式變溫控器是否正常工作，手動啟停軸流風(fēng)機是否能正常工作、UPS電源是否正常、保護測控裝置是否正常得電有無報錯、溫濕度監(jiān)控器是否正常工作、SF6開關(guān)壓力指示是否在正常范圍，有無下降趨勢、變壓器運行聲音是否正常等，對發(fā)現(xiàn)的問題要及時處理。

（2）做好定期維護工作。每年度對箱式變壓器做一次停電維護工作，對變壓器各接頭螺栓和固定螺栓進行力矩校驗緊固、清理變壓器室衛(wèi)生、封堵電纜孔洞、檢查電纜老化程度，必要時進行處理。

（3）做好預(yù)防性試驗工作。每年度應(yīng)及時做好變壓器的預(yù)防性試驗工作，主要有變壓器本體絕緣測量、高低壓電纜絕緣測量、變壓器高低壓繞組直阻測量、高低壓側(cè)開關(guān)的保護動作校驗防止誤動、拒動。

（4）增加監(jiān)控途徑。1）將箱式變壓器繞組溫度通過風(fēng)機RTU傳到風(fēng)電場中控室電氣后臺，有利于發(fā)現(xiàn)異常時能及時處理。2）將變壓器的保護和測控裝置信號傳到中控室電氣后臺。3）增加戶外監(jiān)控，對箱式變壓器進行全方位監(jiān)控，并將監(jiān)控信號傳到中控室后臺。

5 結(jié)論

箱式變壓器的可靠性是風(fēng)電場風(fēng)機安全穩(wěn)定運行的前提，但由于大部分箱式變壓器的綜合自動化程度不高，使之存在監(jiān)控盲區(qū)，再加上風(fēng)機箱式變壓器都分散在野外造成巡檢難度大、維護人員重視不足，導(dǎo)致很多箱式變壓器隱患無法及時發(fā)現(xiàn)消除直至發(fā)生短路跳閘、著火等事故時才引起重視。作者結(jié)合多年在風(fēng)電場運維中處理的箱式變壓器事故和隱患的經(jīng)驗，提出了一些改進措施和建議，希望對同行業(yè)內(nèi)的風(fēng)電場亦有參考意義。

參考文獻：

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作者簡介：王志陽（1987-），男，福建南安人，本科，工程師，主要從事風(fēng)力發(fā)電廠的運行維護工作。