關(guān)鍵詞: 風(fēng)電; 箱變; 選型

　　隨著國(guó)內(nèi)風(fēng)電行業(yè)的爆發(fā)式發(fā)展, 07 年底裝機(jī)容量已達(dá)600 萬(wàn)kW, 固然箱變的投資在整套風(fēng)電機(jī)組中占有的投資比例約占3%～4%, 但箱變的運(yùn)行是風(fēng)機(jī)發(fā)電上網(wǎng)的一個(gè)瓶頸。隨著國(guó)家大型風(fēng)電場(chǎng)越來(lái)越多, 風(fēng)電場(chǎng)占地面積范圍越來(lái)越大, 以江蘇東臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)為例, 一期工程裝機(jī)容量200MW, 風(fēng)機(jī)134 臺(tái), 占地范圍約56 平方公里, 這么大的范圍對(duì)于箱變的運(yùn)行情況的巡查, 是比較困難的題目, 目前風(fēng)電場(chǎng)箱變盡大部分還沒(méi)有納進(jìn)到風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中。以上兩點(diǎn)都對(duì)箱變運(yùn)行的可靠性提出了要求, 降低故障率, 做到免維護(hù), 是對(duì)箱變的要求目標(biāo)。這就需要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所在地的天氣特點(diǎn)及風(fēng)機(jī)對(duì)箱變的要求進(jìn)行個(gè)性化的配置, 其中重要的是生產(chǎn)廠家的箱變質(zhì)量要能夠滿足風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境要求。

　　2 箱變類型介紹

　　歐變是由高壓開關(guān)設(shè)備、變壓器本體、低壓開關(guān)設(shè)備均在不同的隔室內(nèi), 外觀上為方方正正的一種變電設(shè)備。美變是將升壓變壓器器身、高壓負(fù)荷開關(guān)設(shè)備、熔斷器、低壓開關(guān)柜等相應(yīng)輔助設(shè)備進(jìn)行組合的變壓器。

　　1) 電壓

　　高壓側(cè)額定電壓: 40.5kV;

　　3) 額定熱穩(wěn)定電流及耐受時(shí)間

　　低壓側(cè): 50kA, 1s。

　　4) 額定動(dòng)穩(wěn)定電流值

　　高壓側(cè): 50kA;

　　5) 額定盡緣水平

　　高壓側(cè): 對(duì)地及相間隔離斷口

　　工頻耐壓: 95kV 118kV

　　沖擊峰值耐壓: 185kV 215kV

　　低壓側(cè):

　　工頻耐壓: 2 500V 　　6) 相數(shù): 三相

　　7) 35kV 系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式: 不接地

　　8) 箱體防護(hù)等級(jí): lP33, 室門打開后lP2X

9) 變壓器降容小于5%

　　3.1.2 外殼結(jié)構(gòu)

　　1) 透風(fēng)孔設(shè)計(jì)�？蛇x用強(qiáng)排風(fēng)方式或自然透風(fēng)方式。透風(fēng)孔在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到, 在臺(tái)風(fēng)條件下空氣進(jìn)進(jìn)到箱變中引起箱變內(nèi)正壓造成門被沖擊開的極端情況。

　　2) 外殼材料的選擇�？蛇x鍍鋁鎂鋅鋼板, 敷鋁鋅鋼板, 鍍鋅鋼板, 玻纖水泥外殼等。在沿海地區(qū), 天氣濕潤(rùn), 空氣中鹽霧成分較大, 宜采用玻纖水泥外殼。

　　3) 箱體設(shè)計(jì)。箱體采用模塊化設(shè)計(jì), 采用螺栓或( 鉚釘) 連接既便于擴(kuò)展又能在裝配質(zhì)量和零件防腐上獲得最佳效果。

　　4) 加熱除濕功能。考慮到沿海地區(qū), 空氣濕度較大,對(duì)于暴露在空氣中母線, 開關(guān)等設(shè)備, 具有一定的腐蝕作用, 因此要在箱變中設(shè)立空氣除濕器, 能夠根據(jù)空氣中的濕度, 自動(dòng)開動(dòng)加熱器和排風(fēng)設(shè)備等。

　　3.1.3 高壓?jiǎn)卧�的分�?

　　1) SF6 盡緣開關(guān)

　　江蘇某風(fēng)電場(chǎng)部分箱變高壓?jiǎn)卧�采用的是ABB 公司生產(chǎn)的SafeRing/SafePlus40.5KV 系列SF6 盡緣開關(guān)柜。它們特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、開關(guān)母線不受環(huán)境影響, 維護(hù)工作量小, 壽命長(zhǎng)。

　　2) 空氣盡緣負(fù)荷隔離開關(guān)熔斷器組合電器開關(guān)歐變大多采用是空氣盡緣負(fù)荷開關(guān), 優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低,缺點(diǎn)是占據(jù)空間大, 整個(gè)開關(guān)暴露在空氣中, 在沿海區(qū)開關(guān)易遭鹽霧腐蝕。市場(chǎng)上廣泛采用的有以下幾種開關(guān)：

　　東臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)歐變開關(guān)采用的是華儀公司出廠的開關(guān)。華儀開關(guān)真空隔離負(fù)荷開關(guān)是專為35kV 箱式變電站設(shè)計(jì)的, 產(chǎn)品體積小, 操縱簡(jiǎn)單。其結(jié)構(gòu)科學(xué)公道, 動(dòng)作靈活可靠。組合電器配用系列撞針式熔斷器, 熔斷器更換方便安全, 作為開斷負(fù)荷電流、過(guò)載電流和短路電流之用。

　　3.1.4 變壓器單元 信息來(lái)自:

　　1) 可采用全密封式油浸配電變壓器, 特點(diǎn)是采用波紋油箱技術(shù), 免吊芯, 維護(hù)簡(jiǎn)單, 如圖3 所示。

　　2) 也可采用干式變壓器( 由于造價(jià)較高, 不推薦使用) , 具有防火、阻燃特點(diǎn), 如圖4 所示。

　　3) 普通油變

　　3.1.5 低壓?jiǎn)卧?

　　低壓開關(guān)選用取決于風(fēng)機(jī)廠家對(duì)于箱變的技術(shù)要求�？刹捎脭嗦菲魇�, 如華銳風(fēng)機(jī), 或采用刀熔開關(guān)饋線+豎立式插拔式熔斷器饋線, 如GE 風(fēng)機(jī)。

　　3.2 美變配置、特性

　　3.2.1 負(fù)荷開關(guān)的比較

　　美變負(fù)荷開關(guān)在變壓器油中, 利用油作為盡緣、滅弧介質(zhì), 這樣就可以把相間間隔做的很小, 這是美變尺寸小的一個(gè)主要原因。應(yīng)用較多的負(fù)荷開關(guān)是美國(guó)“copper”,另一個(gè)是浙江臺(tái)州“超固”。

　　3.2.2 高壓出線套管

一種為全盡緣、全密封的插件套管, 特點(diǎn)就是相間間隔小, 防塵性能好, 安全性好。另一種是瓷瓶出線套管,這種套管相間間隔大, 電纜連接靠電纜接線鼻子連接, 對(duì)于這種情況廠家采用外部配置一個(gè)電纜箱來(lái)保護(hù)人防止誤觸帶電端子。對(duì)于采用全盡緣插頭后, 可采用全盡緣式避雷器。

　　3.2.3 油箱結(jié)構(gòu)

　　3.2.4 熔斷器

　　分為兩種, 一種為后備式保護(hù), 把熔斷器直接放在油箱中。另一種為可插拔式全范圍熔斷器。后備式有個(gè)最大的缺點(diǎn)就是熔斷器熔斷后, 變壓器必須返廠重新更換熔斷器, 修理時(shí)間長(zhǎng)。插拔式熔斷器損壞后, 可直接拔出更換, 對(duì)變壓器做完檢測(cè)后可立即更換。維修時(shí)間短, 也就間接創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。如采用美變建議采用此種形式。

　　3.2.5 油箱外殼

　　美式箱變?nèi)�器身都暴露在露天環(huán)境中, 風(fēng)沙、鹽霧、日光曝曬等因素對(duì)變壓器的外殼, 提出很高的要求。關(guān)鍵是油箱波紋管和器身的焊接連接部位, 如有焊接不好, 時(shí)間久后, 會(huì)發(fā)生漏油等題目。

　　某變壓器采用“三防” 表面處理工藝流程大致如下:

　　底材表面噴砂除銹, 要求達(dá)Sa2.5 級(jí), 表面粗糙度達(dá)Rz40～70μm, 清潔干凈后按要求噴涂一層環(huán)氧富鋅漆、環(huán)氧云鐵厚姜漆和兩道聚氨丙稀酸面漆, 最后再在產(chǎn)品底座刷涂一層1.5～2mm 厚的瀝青( 如表2 所示) 。 信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

　　以前未做過(guò)三防表面處理的美式箱變表面出現(xiàn)嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象。圖7 中廣東某風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)過(guò)改造后的美式箱變于2005 年10 月投運(yùn)至2006 年6 月, 已經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)8 個(gè)月的運(yùn)行, 還銹蝕, 說(shuō)明該處理方案能經(jīng)得住時(shí)間和環(huán)境的嚴(yán)酷檢驗(yàn)。

　　東臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)美式箱變經(jīng)過(guò)一年來(lái)的運(yùn)行來(lái)看, 外殼沒(méi)有銹蝕現(xiàn)象, 如圖8 所示。

3.2.6 散熱片結(jié)構(gòu)形式

有的箱變制造廠家采用的是多組片式結(jié)構(gòu)( 如圖8) ,該結(jié)構(gòu)對(duì)變壓器油箱的受力較好。還有的采用的是整體式波紋油箱( 如圖9) , 對(duì)于波紋片焊接處要求工藝較高, 如處理不好, 焊縫處輕易發(fā)生腐蝕和漏油。假如風(fēng)場(chǎng)在溫差較大的地區(qū), 要考慮好油箱的結(jié)構(gòu)型式, 溫度低的時(shí)候有可能造成油面下降, 繞組盡緣性能降低, 輕易造成事故。

　　3.2.7 變壓器高壓側(cè)斷路情況

　　一是在通過(guò)安裝故障指示器, 這樣在啟動(dòng)風(fēng)機(jī)前通過(guò)人工觀察就可以發(fā)現(xiàn)題目。二是在運(yùn)行中發(fā)生缺相運(yùn)行題目, 通過(guò)跳開低壓側(cè)斷路器來(lái)保護(hù)風(fēng)機(jī)不受損害, 跳開后變壓器在無(wú)載條件下運(yùn)行。

　　4 簽訂技術(shù)協(xié)議、監(jiān)造、運(yùn)行中的需留意題目

　　4.1 簽署技術(shù)協(xié)議留意事項(xiàng)

　　在和變壓器生產(chǎn)廠家簽署技術(shù)協(xié)議時(shí), 應(yīng)考慮根據(jù)風(fēng)機(jī)設(shè)備技術(shù)要求, 結(jié)合風(fēng)電場(chǎng)所處的自然環(huán)境情況, 運(yùn)行治理的需要, 留意事項(xiàng)如下:

　　1) 箱變鎖的選擇�？紤]到運(yùn)行中檢查箱變的便利性,要求生產(chǎn)廠家配置不銹鋼通用鎖。

　　2) 放油閥的位置�？紤]到取油樣的便利性, 美變一般應(yīng)位于箱變殼外側(cè)。

　　3) 美式箱變的固定方式。采用預(yù)埋螺栓固定方式。

　　4) 箱變防水、防潮。為防止箱變基礎(chǔ)內(nèi)的潮氣對(duì)箱變底部的鋼板造成腐蝕, 采取在底部鋼板下表面刷瀝青漆方式。箱變安裝完畢再采用用瀝青對(duì)底部縫隙進(jìn)行灌封的方式, 取得了較好的防滲水、防潮氣效果。

　　5) 預(yù)留好箱變監(jiān)控接口。有些風(fēng)機(jī)廠家監(jiān)控系統(tǒng)可以提供I /O 接口, 可以把箱變的一些開關(guān)量信號(hào)接進(jìn)到PLC 中, 如負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)�、變壓器油溫、門開關(guān)信號(hào)等遠(yuǎn)程傳送到風(fēng)機(jī)SCADA 中, 遠(yuǎn)程監(jiān)視箱變運(yùn)行狀態(tài)。

　　4.2 箱變監(jiān)造要點(diǎn)

　　1) 高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇。經(jīng)過(guò)比較后選用了華儀電器的負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器, 此開關(guān)操縱簡(jiǎn)單, 各項(xiàng)保護(hù)措施較完善。出廠前檢查要點(diǎn)如下:

　　①開關(guān)有沒(méi)有自帶接地閘刀;

　�、诟綦x閘刀三相合閘同步;

　�、坶_關(guān)機(jī)構(gòu)與柜門之間有沒(méi)有聯(lián)鎖裝置;

　�、苁謩�(dòng)模擬熔斷器熔斷, 開關(guān)能不能可靠脫扣;

　　⑤缺相脫扣啟動(dòng)撞板有無(wú)隨機(jī)性卡澀現(xiàn)象;

　�、揲_關(guān)主限位擋桿因操縱振動(dòng)而松動(dòng)的現(xiàn)象;

　�、嚅_關(guān)多處是否存在銹蝕現(xiàn)象。

　　2) 箱體防腐和強(qiáng)度檢查要點(diǎn)

　�、僦黧w龍骨結(jié)構(gòu)是否采用經(jīng)鍍鋅處理的鋼材制造;

　　②箱體底部基座是否采用防腐處理措施;

　�、巯潴w多個(gè)結(jié)構(gòu)處有無(wú)裂縫;

　�、芟潴w的外門有無(wú)下墜變形, 有的無(wú)法封閉配合性如

　　何;

　�、蓍T軸等小件是否采用不銹鋼材質(zhì)產(chǎn)品。 信息請(qǐng)登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)

　　4.3 投運(yùn)前及運(yùn)行中留意檢查的題目

　　1) 在投運(yùn)前對(duì)于箱變的油位, 油路閥門、負(fù)荷開關(guān)分合、熔斷器都要進(jìn)行檢查, 避免箱變油位過(guò)低造成運(yùn)行事故。

　　2) 在運(yùn)行過(guò)程中, 特別在箱變投進(jìn)初期和大負(fù)荷考驗(yàn)中, 特別要留意低壓側(cè)接線端子的溫度。低壓側(cè)滿負(fù)荷電流可達(dá)到1 300A, 在運(yùn)行中用測(cè)溫儀做好檢測(cè)工作。在投運(yùn)前要對(duì)接線螺栓進(jìn)行力矩抽查, 避免接觸不牢固發(fā)熱造成事故。

　　5 小結(jié)

　　經(jīng)過(guò)專業(yè)的特殊三防處理的箱變外殼, 不管是歐變還是美變, 都可以滿足海邊惡劣的環(huán)境條件。沿海風(fēng)電場(chǎng)箱變選型過(guò)程中只要做好預(yù)備, 充分考慮選型中應(yīng)留意的事項(xiàng), 就一定能選出適應(yīng)沿海風(fēng)電場(chǎng)環(huán)境的箱變。

　　作者簡(jiǎn)介: 鄭江峰, 男, 1980 年生, 河北邢臺(tái)人, 大學(xué)本科, 助理工程師。研究領(lǐng)域: 工程項(xiàng)目治理。