風電場箱式變壓器選型與維護

　　近年來，中國風力發(fā)電大規(guī)模發(fā)展，箱變作為風力發(fā)電場的主要設備之一，其故障在一定程度上影響風電場的發(fā)電效益。本文對風電場箱式變壓器選型做了調查統(tǒng)計，對美式箱變運行中存在的問題進行匯總，通過風場箱變故障實例，對運行中美式箱變出現(xiàn)的故障原因及改進措施做了探討，為沿海風電場箱變的采購及運行維護提供參考意見。
　　
　　雙饋異步型風電機組，有一臺風電機組基本上就有一臺箱式變壓器（簡稱箱變）。箱變能否安全的運行，直接影響風電機組運行的工況。由于沿海風電場箱變地處偏僻、人跡罕至的地方，環(huán)境濕度大，對風電場箱式變壓器選型與運行維護提出較高的要求，本文結合工作實際，分析了運行中箱變存在的問題，為同行提供有益的借鑒。
　　
　　1箱式變壓器的選型
　　
　　箱式變壓器目前主要有歐式變壓器（簡稱歐變）和美式變壓器（簡稱美變）二種，根據(jù)筆者的運行經驗及與同行的交流，目前沿海風電場宜選擇美變，主要原因有二，設備簡潔，散熱效果好，歐變外殼容易受強風、潮濕等原因影響受損。
　　
　　美變在設計制造時，應考慮便于運行人員的操作與維護。
　　
　　2美變運行中的主要問題
　　
　　美變在運行中發(fā)生的主要問題與設計、制造、安裝、運行等因素有關，主要表現(xiàn)在：
　　
　　2.1設計方面
　　
　　（1）設計容量偏小，導致變壓器運行中發(fā)熱；
　　
　　（2）布局不合理，不利于運行中操作、巡視及異常的隔離。
　　
　　2.2制造方面
　　
　　（1）變壓器防腐未按要求處理和施工，造成箱變銹蝕；
　　
　　（2）變壓器油不符合規(guī)范要求，有些采用二次油，且未進行必要的處理；
　　
　　（3）焊接質量問題或密封圈錯位、螺絲未擰緊，出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象；
　　
　　（4）箱變密封性較差，柜門有縫隙，出現(xiàn)元器件易被灰塵污染，或潮濕空氣進入，發(fā)生腐蝕。
　　
　　2.3安裝方面
　　
　　（1）基礎施工不符合規(guī)范要求，導致一段時間后，箱變基礎發(fā)生不均勻沉降，發(fā)生傾斜；
　　
　　（2）防火封堵及孔洞不符合規(guī)范要求，以致老鼠、黃鼠狼、蛇等小動物進入箱變，發(fā)生短路故障，損壞設備。
　　
　　3箱變運行中典型故障的反措
　　
　　（1）箱變漏油。箱變漏油主要有焊接質量、密封圈性能不良或螺絲松動等原因。
　　
　　2010年某風電場發(fā)生一起箱變爆炸事故，集電線路保護跳閘，箱變頂端封板飛出幾米以外；分析原因為箱變漏油，在油位下降后，高壓負荷開關相間缺少油絕緣，發(fā)生相間短路。在以后的巡回檢查中發(fā)現(xiàn)，漏油主要發(fā)生在箱變低壓側套管處，其主要原因為，初始設計采用平墊圈，套管與箱變接觸面為平面，在安裝過程中，墊圈發(fā)生滑動，造成密封不完整；整改措施，對墊圈、低壓套管進行整體更換，其中將平墊圈更換為圓環(huán)形，套管與箱變接觸面制造時帶有一點弧形，以便卡住墊圈，同時加裝低油位報警信號，送至主控室，提醒運行人員注意，及時采取處理措施。
　　
　　（2）油色譜試驗不合格。主要原因為箱變不密封，油中含有水分，引起氫氣及總烴含量超標，較為嚴重的，設備存在放電現(xiàn)象，含有乙炔氣體。風電場由于維護人員偏少，專業(yè)人員更少，加之箱變電壓等級低、分布較為分散，箱變油色譜化驗分析容易被忽視。
　　
　　某風電場2012年有32臺箱變新安裝投入運行，投運前油色譜化驗有5臺不合格，廠家初始解釋為箱變注油存在滲漏，補焊導致，后續(xù)了解到箱變注入的是二次回收油，處理不徹底。運行中發(fā)生2次35KV側高壓熔斷路熔絲擊穿，6臺次控制變壓器擊穿異常。對較為嚴重的一臺箱變停運檢查，發(fā)現(xiàn)A相引線固定螺絲松脫，B相高壓熔絲尾端與A相引線之間安全距離變小，發(fā)生相間擊穿。對箱變整體進行油色譜試驗，發(fā)現(xiàn)個別箱變油氣中含有乙炔、多數(shù)箱變總烴含量高、氫氣含量接近報警值。整改措施為，對含有乙炔及總烴含量高的箱變徹底清洗后，更換新的合格變壓器油；氫氣含量接近報警值的，進行密封處理，并進行真空濾油。部分油色譜化驗數(shù)據(jù)如下表：
　　
　　乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO，二氧化碳CO2等7種）。當變壓器內部發(fā)生故障時，這些氣體的產氣量會迅速增加，故障點溫度較低時，甲烷比例較大，溫度升高時，乙烯、氫氣組分急劇增加，比例增大。當嚴重過熱時，還會產生乙炔氣體。固體絕緣的過熱性故障時，除產生上面的低分子烴類氣體外，還會產生較多的CO，CO2。隨著溫度的升高，CO/CO2的比值逐步增大，從而通過油中氣體的各種成分含量多少來判斷故障的性質及程度。所以，在變壓器運行中，定期測量油中的氣體組分和含量，能及時發(fā)現(xiàn)變壓器內部的潛伏性故障。
　　
　　4結論
　　
　　綜上所述，美式箱變較歐式更適合沿海地區(qū)風電場，但美式箱變在制造質量等方面仍有需要改進及提高的地方。在箱變運行過程中，需加強對箱變的巡檢維護，針對箱變運行中的異常情況及時分析與檢查，防止事態(tài)的擴大，提高箱變穩(wěn)定安全運行。