一種新型智能風電機組箱變及應用分析

蘇衛東（華電國際寧夏新能源發電有限公司，寧夏銀川750002）

一種新型智能風電機組箱變及應用分析

蘇衛東
（華電國際寧夏新能源發電有限公司，寧夏銀川750002）

分析了目前風電場風機箱變的現狀，提出了改進技術措施，形成一種新型智能箱變，采用架空線進線代替易出故障的電纜，主副油箱油質完全隔離，加裝了智能監控裝置，實現了風機箱變的智能化管理，提高了風電場的安全性和經濟性。

智能；箱變；應用分析

0 引言

風能資源是一種可再生的清潔資源，近幾年，隨著國內風力發電的迅速發展,箱變作為風電機組配套的電氣設備，被大量廣泛應用，箱變運行的安全性越來越受到關注。由于風電場的外部環境比較惡劣，風機箱變分布比較廣泛，而箱變不能進行遠方監控，導致箱變在運行過程中出現問題不能及時發現，箱變故障時有發生，直接影響發電機組的安全經濟運行，甚至燒毀風電機組，造成重大的經濟損失。

1 現狀分析

目前國內風電機組箱變大多選用充油箱式變壓器，由于箱變設計不合理、質量參差不齊、安裝工藝不標準等原因，箱變運行故障率較高，可靠性較低，影響了風電場的安全經濟運行，主要表現在以下方面:

（1）電纜接頭故障率高。箱變高壓進線電纜，電纜為弱絕緣設備，受電纜材料、電纜頭制作工藝、外界環境等條件的影響，容易發生單相接地故障，影響風電機組、變頻器等系統設備的安全運行，嚴重時可能造成風電場大面積脫網事故。

（2）風機箱變油質容易污染。箱變主油箱與副油箱聯通，負荷開關操作次數相對較高，副油箱內負荷開關分合產生的乙炔等氣體污染主油箱，使變壓器油變質、碳化，影響其絕緣性能，造成油樣色譜分析不能正確反映變壓器的健康狀況，存在安全隱患。

（3）運行監控難度大。大多風電場地處偏遠，布置分散，點多面廣，現場設備巡視存在不到位現象，造成了運行管控難度大，影響風機箱變的安全運行。

以上幾點是影響箱變安全經濟運行的主要難題，必須從技術上解決，提高風機箱變運行的可靠性，降低運行維護成本，提高風電場的經濟效益。

2 改進技術措施

針對以上問題，采取的主要技術措施有:

2.1 箱變架空進線

為徹底解決電纜接頭故障率高的問題，取消箱變高壓側電纜接線方式，采用經套管引出的裸導體接線形式。裸導線接頭包覆絕緣材料，套管相間及對地要有足夠的電氣安全距離，滿足電氣設備防污閃要求。改進前后的接線方式如圖1、圖2所示。

圖1 箱變高壓側電纜接線方式

圖2 經套管引出的裸導體接線方式

2.2 主副油箱隔離

將箱變副油箱與主油箱密封隔離，防止變壓器油滲漏造成污染，油箱內部電氣系統通過穿墻套管進行連接。主油箱和副油箱分別裝設油品取樣閥，定期取樣化驗監督變壓器油；分別安裝油位計和壓力釋放閥，用以監測和保護變壓器的安全運行。箱變主、副油箱改進前后結構如圖3、圖4所示。

圖3 箱變主、副連通結構

圖4 箱變主、副密封隔離結構

2.3 安裝在線監測裝置

加裝箱變電流、電壓、溫度、低壓斷路器位置信號、故障信號等測點，通過光纜線路引接至集控室，實現在線式監測、設備故障診斷等箱變智能監控功能。箱變在線監測裝置如圖5所示。

圖5 箱變在線監測裝置

3 新型箱變結構特點

（1）箱體:箱變外殼全封閉（無百葉窗，底部封堵，門框加密封條）。本體設油枕，負荷開關所處的輔油箱頂部留有適當空間以調節油位，主、副油箱相互獨立，油路不連通。

（2）變壓器及低壓柜，為全密封結構。

（3）箱體有足夠的機械強度，外殼油漆噴涂均勻，抗暴曬、抗腐蝕（能耐受海邊等強腐蝕環境），并有牢固的附著力。防護等級IP54。

全面預算管理是一項技術性很強的工作，它包括預算編制、執行、控制、考評與激勵等一系列管理活動，必須從人力、物力、財力等各方面給予足夠的重視和支持。只有高校醫院領導真正從思想上認識到了全面預算管理的重要性，才能為其成功實施奠定堅實的基礎，要讓高校醫院領導參與到預算的制定中，并擁有最終決策權，這樣制定出最佳的預算方案，才能保證全面預算管理工作的各個環節順利完成。

（4）母線采用絕緣母線，并設有安全防護措施。

（5）每臺箱式變電站內部裝設照明及智能驅潮裝置。

（6）箱變基礎抬高約2m，保證架空裸導線對地安全距離:箱變基礎1500mm+箱變本體高度+套管≥4500mm。上下臺階采用鋼梯結構。

（7）箱變一次接線示意圖如圖6所示。

圖6 箱變一次接線示意圖

4 箱變智能監控裝置

每臺風機箱變的低壓開關柜內設置一臺箱變測控裝置和相應的光纖連接設備，以便采集箱變內的各種電氣量參數和非電氣量參數，以滿足綜合自動化系統的測控要求。

智能箱變測控裝置采用內嵌式自愈光纖環形以太網交換機，光纖接口采用單?；蚨嗄＝涌冢阌诂F場安裝，通訊規約采用標準的I E C103/104規約，可方便地與各廠家的升壓站綜自系統接入。

裝置要求如下:

（1）至少具有20路遙信開入、5路繼電器輸出、2路直流量輸入。

（2）具有交流采樣功能，可直接采集690V三相電壓；具有非電量保護功能，包括:變壓器油位、油溫；具有箱變內負荷開關位置信號、變壓器溫度信號、高溫報警、高溫跳閘、斷路器位置信號、變壓器低壓側100V電壓、5A電流等信號的遠傳功能。

（3）有零序保護功能、遙控功能，對開關實現遠程控分和控合。

（4）智能箱變測控裝置具有人機接口顯示單元。

5 應用分析

（1）箱變高壓側取消電纜進線，采用架空導線，從根本上消除了高壓電纜接頭容易燒毀的隱患，減少了設備故障率，提高了風電機組的利用率，保障了電網安全。

（2）箱變主油箱與負荷開關副油箱完全分開，避免了副油箱對主油箱的污染，可以通過檢測主油箱的油質變化，查找箱變可能存在的安全隱患，及時采取措施針對處理，防止造成設備損壞事件，提高了系統安全可靠運行水平。

（3）新型箱變安裝在線智能監測裝置，解決了難以監控的問題，能及時發現箱變油溫高、箱變過載、壓力釋放閥動作、油位低等設備異常，便于風電場生產管理人員及時采取措施處理問題，實現了對風電場生產的智能化管理，提高了箱變運行可靠性，減少了生產人員巡視、維護工作量。

（4）新型智能箱變結構簡單，運行可靠，在寧夏某新能源公司成功應用后，對后續新建風電場進行了推廣，取得了良好的效果。

6 結語

新型智能箱變的應用，提高了風電系統的可靠性，實現了對風機箱變生產管理的智能化、科學化管理，提高了風電場生產管理水平，保證了風電場的安全經濟穩定運行和整體發電效益的最大化，具有較高的推廣和應用價值。

[1]王朝輝，任彥忠，王川.北方寒冷地區風電場部分箱變故障匯總及原因分析[J].電氣應用，2011（21）：66-68.

[2]曹飛飛，肖承仟.由兩起電纜頭引發的事故談美式箱變的應用[J].河南電力，2006（01）.

New Type of Intelligent Wind Transformer and Application Analysis

SU Wei-dong
（Huadian Power International New Energy Power Generation Co.，Ltd.，Yinchuan 750002，China）

Analy s i s o f t h e current w in d f an c h an g e t h e p re s ent s ituation o f t h e b o x，p ro p o s e d to im p ro v e t h e tec h nical mea s ure s，to f orm a ne w ty p e o f intelli g ent b o x c h an g e s,t h e o v er h ea d line s into line to re p lace t h e f aile d ca b le，t h e main oil d ro p tan k i s com p letely i s olate d，equi pp e d w it h t h e intelli g ent monitorin g d e v ice, im p lement t h e f an b o x intelli g ent mana g ement，im p ro v e t h e s a f ety an d economic b e h a v ior o f t h e w in d f arm.

intelli g ent；tran sf ormer；a pp lication analy s i s

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.03.006

TM614

B

2095-3429（2017）03-0023-03

2017-04-11

修回日期：2017-06-02

蘇衛東（1967-），男，寧夏銀川人，高級電氣工程師，高級變電檢修技師，主要從事新能源企業管理工作。