一種新型智能風電機組箱變及應用分析

蘇衛(wèi)東（華電國際寧夏新能源發(fā)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(wèi)東
（華電國際寧夏新能源發(fā)電有限公司，寧夏銀川750002）

分析了目前風電場風機箱變的現(xiàn)狀，提出了改進技術(shù)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(zhì)完全隔離，加裝了智能監(jiān)控裝置，實現(xiàn)了風機箱變的智能化管理，提高了風電場的安全性和經(jīng)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(nèi)風力發(fā)電的迅速發(fā)展,箱變作為風電機組配套的電氣設(shè)備，被大量廣泛應用，箱變運行的安全性越來越受到關(guān)注。由于風電場的外部環(huán)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(jiān)控，導致箱變在運行過程中出現(xiàn)問題不能及時發(fā)現(xiàn)，箱變故障時有發(fā)生，直接影響發(fā)電機組的安全經(jīng)濟運行，甚至燒毀風電機組，造成重大的經(jīng)濟損失。

1 現(xiàn)狀分析

目前國內(nèi)風電機組箱變大多選用充油箱式變壓器，由于箱變設(shè)計不合理、質(zhì)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(jīng)濟運行，主要表現(xiàn)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(shè)備，受電纜材料、電纜頭制作工藝、外界環(huán)境等條件的影響，容易發(fā)生單相接地故障，影響風電機組、變頻器等系統(tǒng)設(shè)備的安全運行，嚴重時可能造成風電場大面積脫網(wǎng)事故。

（2）風機箱變油質(zhì)容易污染。箱變主油箱與副油箱聯(lián)通，負荷開關(guān)操作次數(shù)相對較高，副油箱內(nèi)負荷開關(guān)分合產(chǎn)生的乙炔等氣體污染主油箱，使變壓器油變質(zhì)、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(jiān)控難度大。大多風電場地處偏遠，布置分散，點多面廣，現(xiàn)場設(shè)備巡視存在不到位現(xiàn)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(jīng)濟運行的主要難題，必須從技術(shù)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(jīng)濟效益。

2 改進技術(shù)措施

針對以上問題，采取的主要技術(shù)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(cè)電纜接線方式，采用經(jīng)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(shè)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(cè)電纜接線方式

圖2 經(jīng)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(nèi)部電氣系統(tǒng)通過穿墻套管進行連接。主油箱和副油箱分別裝設(shè)油品取樣閥，定期取樣化驗監(jiān)督變壓器油；分別安裝油位計和壓力釋放閥，用以監(jiān)測和保護變壓器的安全運行。箱變主、副油箱改進前后結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。

圖3 箱變主、副連通結(jié)構(gòu)

圖4 箱變主、副密封隔離結(jié)構(gòu)

2.3 安裝在線監(jiān)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(xiàn)在線式監(jiān)測、設(shè)備故障診斷等箱變智能監(jiān)控功能。箱變在線監(jiān)測裝置如圖5所示。

圖5 箱變在線監(jiān)測裝置

3 新型箱變結(jié)構(gòu)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(shè)油枕，負荷開關(guān)所處的輔油箱頂部留有適當空間以調(diào)節(jié)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(jié)構(gòu)。

（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(huán)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(shù)性很強的工作，它包括預算編制、執(zhí)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(yī)院領(lǐng)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(chǔ)，要讓高校醫(yī)院領(lǐng)導參與到預算的制定中，并擁有最終決策權(quán)，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(huán)節(jié)順利完成。

（4）母線采用絕緣母線，并設(shè)有安全防護措施。

（5）每臺箱式變電站內(nèi)部裝設(shè)照明及智能驅(qū)潮裝置。

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

（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(jiān)控裝置

每臺風機箱變的低壓開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置一臺箱變測控裝置和相應的光纖連接設(shè)備，以便采集箱變內(nèi)的各種電氣量參數(shù)和非電氣量參數(shù)，以滿足綜合自動化系統(tǒng)的測控要求。

智能箱變測控裝置采用內(nèi)嵌式自愈光纖環(huán)形以太網(wǎng)交換機，光纖接口采用單模或多模接口，便于現(xiàn)場安裝，通訊規(guī)約采用標準的I E C103/104規(guī)約，可方便地與各廠家的升壓站綜自系統(tǒng)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(nèi)負荷開關(guān)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(cè)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(guān)實現(xiàn)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(cè)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(shè)備故障率，提高了風電機組的利用率，保障了電網(wǎng)安全。

（2）箱變主油箱與負荷開關(guān)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(zhì)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(shè)備損壞事件，提高了系統(tǒng)安全可靠運行水平。

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

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

6 結(jié)語

新型智能箱變的應用，提高了風電系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)了對風機箱變生產(chǎn)管理的智能化、科學化管理，提高了風電場生產(chǎn)管理水平，保證了風電場的安全經(jīng)濟穩(wěn)定運行和整體發(fā)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(qū)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(fā)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(wèi)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(yè)管理工作。