風電場箱式變壓器的運行與維護

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

關鍵詞：風電場；箱式變壓器；維護

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

1 概述

風力發電機箱式變壓器的作用就是將風機發出的690V電能經過升壓變為10kV或35kV，再通過埋地電纜或架空線輸送到風電場升壓站。風力發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備，以至于綜自系統無法實現對風機箱式變壓器的監視和控制，使箱式變壓器系統成為信息孤島和監控盲區，出現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，發現箱式變壓器異常情況及時處理。箱式變壓器出現事故除了有可能引起自身的火災外，還有可能引燃周圍的林地、山地、風機以及導致風機飛車、倒塔等事故。

2 箱式變壓器的組成與二次保護

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

1） 低壓室，包括低壓側開關、隔離變壓器、風機控制電源開關、電壓表、電流表、溫控器、測量裝置等設備；

2）變壓器室，包括環氧樹脂干式變壓器、變壓器繞組溫度傳感器、軸流風機、低壓側電流互感器等設備；

3）高壓側，包括SF6開關、高壓側電流互感器、避雷器、保護裝置、智能操控裝置等設備。

（2）箱式變壓器的二次保護。1）低壓側開關，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：風機變頻器到箱式變壓器I低壓側開關出線端。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）高壓側開關，由過流3段和零序方向2段保護組成，通過配置的數字測控裝置進行定值整定，保護范圍：低壓側開關進線端到高壓側開關出線端，包括變壓器本體。

3 事故案列

（1）案列1：該風電場某期項目35臺風機投入運行時，無論在負荷大或小時，箱式變壓器均頻繁跳閘，嚴重影響了風電場的安全運行和經濟效益。經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開關的保護測控裝置選型不匹配造成，后經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，該風電場的某臺風機遠程監控失去通訊。運維人員趕到機位時，發現箱式變壓器低壓室著火。經過緊急撲救后，將火災范圍控制在低壓室。經過事故分析后，原因是由于低壓側電流互感器在變壓器室內，在長期的高溫環境中，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。在對其它箱式變壓器的檢查中，也發現了所有變壓器的低壓側電流互感器均有不用程度的老化、開裂現象，進一步驗證了事故分析的結論。由于低壓側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電流互感器進行拆除，以防此類事故再次發生。

（3）案列3：某日，該風電場某組集電單元高壓開關突然跳閘，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，發現某臺箱式變壓器低壓側有一根電纜在分叉頭處已經熔斷，該電纜為3*240，三芯分別接于變壓器低壓側三相，該電纜共有6根。經過事故分析，是由于電纜絕緣老化，造成了相間短路，但本該是高壓側開關動作的，由于箱式變壓器UPS故障，高壓側開關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、溫濕度監控器是否正常工作、SF6開關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，對發現的問題要及時處理。

（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）做好預防性試驗工作。每年度應及時做好變壓器的預防性試驗工作，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、高低壓側開關的保護動作校驗防止誤動、拒動。

（4）增加監控途徑。1）將箱式變壓器繞組溫度通過風機RTU傳到風電場中控室電氣后臺，有利于發現異常時能及時處理。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）增加戶外監控，對箱式變壓器進行全方位監控，并將監控信號傳到中控室后臺。

5 結論

箱式變壓器的可靠性是風電場風機安全穩定運行的前提，但由于大部分箱式變壓器的綜合自動化程度不高，使之存在監控盲區，再加上風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，導致很多箱式變壓器隱患無法及時發現消除直至發生短路跳閘、著火等事故時才引起重視。作者結合多年在風電場運維中處理的箱式變壓器事故和隱患的經驗，提出了一些改進措施和建議，希望對同行業內的風電場亦有參考意義。

參考文獻：

[1]張華等.電力變壓器現場運行與維護[M].中國電力出版社，2015（08）.

[2]國投云南風電有限公司.風電場運行與維護技術問答[M].中國電力出版社，2019（01）.

[3]國家能源局.電力變壓器運行規范[M].中國電力出版社，2017（04）.

[4]王濤等.變壓器保護[M].中國電力出版社，2013（04）.

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