風(fēng)電場(chǎng)箱式變壓器的運(yùn)行與維護(hù)

摘 要：目前，在風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jiǎn)單、易于維護(hù)、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)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(chǎng)的箱式變壓器都是分散在野外，點(diǎn)多面廣，致使監(jiān)控不到位，隱患未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，形成了事故。因此，為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，做好箱式變壓器的維護(hù)和保養(yǎng)顯得尤為重要。本文將結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行中發(fā)生的一些箱式變壓器的事故案例，探討如何通過(guò)技術(shù)手段和巡檢規(guī)范來(lái)提高箱式變壓器的可靠性和長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)；箱式變壓器；維護(hù)

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

1 概述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)箱式變壓器的作用就是將風(fēng)機(jī)發(fā)出的690V電能經(jīng)過(guò)升壓變?yōu)?0kV或35kV，再通過(guò)埋地電纜或架空線輸送到風(fēng)電場(chǎng)升壓站。風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都是散落在野外山頭、林地、海邊的，范圍廣，遠(yuǎn)離升壓站中控室，且箱式變壓器大都未采用綜合自動(dòng)化設(shè)備，以至于綜自系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)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(shí)無(wú)法及時(shí)處理和消除。因此需要維護(hù)人員加強(qiáng)箱式變壓器就地巡檢，發(fā)現(xiàn)箱式變壓器異常情況及時(shí)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(jī)以及導(dǎo)致風(fēng)機(jī)飛車、倒塔等事故。

2 箱式變壓器的組成與二次保護(hù)

（1）作者所在風(fēng)電場(chǎng)箱式變壓器采用的是環(huán)氧樹(shù)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(kāi)關(guān)、隔離變壓器、風(fēng)機(jī)控制電源開(kāi)關(guān)、電壓表、電流表、溫控器、測(cè)量裝置等設(shè)備；

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

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

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

3）高壓側(cè)開(kāi)關(guān)，由過(guò)流3段和零序方向2段保護(hù)組成，通過(guò)配置的數(shù)字測(cè)控裝置進(jìn)行定值整定，保護(hù)范圍：低壓側(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)線端到高壓側(cè)開(kāi)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(chǎng)某期項(xiàng)目35臺(tái)風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行時(shí)，無(wú)論在負(fù)荷大或小時(shí)，箱式變壓器均頻繁跳閘，嚴(yán)重影響了風(fēng)電場(chǎng)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過(guò)運(yùn)維人員長(zhǎng)時(shí)間的排查后，初步判定是由于箱式變壓器高壓側(cè)開(kāi)關(guān)的保護(hù)測(cè)控裝置選型不匹配造成，后經(jīng)過(guò)批量更換保護(hù)測(cè)控裝置，這一問(wèn)題最終徹底根除。

（2）案例2：某日，該風(fēng)電場(chǎng)的某臺(tái)風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控失去通訊。運(yùn)維人員趕到機(jī)位時(shí)，發(fā)現(xiàn)箱式變壓器低壓室著火。經(jīng)過(guò)緊急撲救后，將火災(zāi)范圍控制在低壓室。經(jīng)過(guò)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(zhǎng)期的高溫環(huán)境中，極易造成外殼老化、脆裂，進(jìn)而造成電流互感器二次回路開(kāi)路，形成過(guò)電壓引起火災(zāi)。在對(duì)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(kāi)裂現(xiàn)象，進(jìn)一步驗(yàn)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(duì)低壓側(cè)電流互感器進(jìn)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(chǎng)某組集電單元高壓開(kāi)關(guān)突然跳閘，保護(hù)裝置報(bào)過(guò)流I段動(dòng)作。運(yùn)維人員立即對(duì)集電線路電纜和該組7臺(tái)箱式變壓器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)某臺(tái)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(guò)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(kāi)關(guān)動(dòng)作的，由于箱式變壓器UPS故障，高壓側(cè)開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置不能正常工作，造成了越級(jí)跳閘。

4 措施及建議

（1）加強(qiáng)箱式變壓器的日常巡檢。重點(diǎn)檢查干式變溫控器是否正常工作，手動(dòng)啟停軸流風(fēng)機(jī)是否能正常工作、UPS電源是否正常、保護(hù)測(cè)控裝置是否正常得電有無(wú)報(bào)錯(cuò)、溫濕度監(jiān)控器是否正常工作、SF6開(kāi)關(guān)壓力指示是否在正常范圍，有無(wú)下降趨勢(shì)、變壓器運(yùn)行聲音是否正常等，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)處理。

（2）做好定期維護(hù)工作。每年度對(duì)箱式變壓器做一次停電維護(hù)工作，對(duì)變壓器各接頭螺栓和固定螺栓進(jìn)行力矩校驗(yàn)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(shí)進(jìn)行處理。

（3）做好預(yù)防性試驗(yàn)工作。每年度應(yīng)及時(shí)做好變壓器的預(yù)防性試驗(yàn)工作，主要有變壓器本體絕緣測(cè)量、高低壓電纜絕緣測(cè)量、變壓器高低壓繞組直阻測(cè)量、高低壓側(cè)開(kāi)關(guān)的保護(hù)動(dòng)作校驗(yàn)防止誤動(dòng)、拒動(dòng)。

（4）增加監(jiān)控途徑。1）將箱式變壓器繞組溫度通過(guò)風(fēng)機(jī)RTU傳到風(fēng)電場(chǎng)中控室電氣后臺(tái)，有利于發(fā)現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)處理。2）將變壓器的保護(hù)和測(cè)控裝置信號(hào)傳到中控室電氣后臺(tái)。3）增加戶外監(jiān)控，對(duì)箱式變壓器進(jìn)行全方位監(jiān)控，并將監(jiān)控信號(hào)傳到中控室后臺(tái)。

5 結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)：

[1]張華等.電力變壓器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行與維護(hù)[M].中國(guó)電力出版社，2015（08）.

[2]國(guó)投云南風(fēng)電有限公司.風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行與維護(hù)技術(shù)問(wèn)答[M].中國(guó)電力出版社，2019（01）.

[3]國(guó)家能源局.電力變壓器運(yùn)行規(guī)范[M].中國(guó)電力出版社，2017（04）.

[4]王濤等.變壓器保護(hù)[M].中國(guó)電力出版社，2013（04）.

作者簡(jiǎn)介：王志陽(yáng)（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(yùn)行維護(hù)工作。