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在我國大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的今天,，風(fēng)電作為一種可再生能源發(fā)展迅速,。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù),，2010年我國風(fēng)電裝機容量將達到500萬千瓦,，2025年將達到4500萬千瓦。風(fēng)電組合變壓器技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,，也發(fā)展迅速,。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點，有幾種不同的組合變壓器設(shè)計形式,。
目前，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源,，在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅速,。海上風(fēng)電因其資源豐富、風(fēng)速穩(wěn)定,、對環(huán)境負面影響小,、允許機組制造更大、可大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)點,，一直受到風(fēng)電開發(fā)商的關(guān)注,。
由于海上風(fēng)力發(fā)電機組特殊的運行環(huán)境(高濕度、高鹽密度),，用于升壓并網(wǎng)的電力變壓器不能再像陸上機組那樣在機組外部安裝油浸式變壓器,，而是通常在機艙內(nèi)安裝干式變壓器，既解決了整個機組的占地面積問題,，又避免了在較低位置安裝變壓器帶來的保護困難,。
同時，變壓器靠近風(fēng)力發(fā)電機,，變壓器通過變流器直接將690V發(fā)電機升壓到35KV,，大大降低了低壓電纜的使用,，從而降低了整個風(fēng)機的成本。
如何設(shè)計風(fēng)電場變壓器,？
干式變壓器應(yīng)具有耐腐蝕性強的特點,，以適應(yīng)在機艙內(nèi)運行時惡劣的氣候和環(huán)境條件。同時,，干式變壓器安裝在海上風(fēng)機艙內(nèi),，維護成本高，干式變壓器應(yīng)可靠性高,。由于樹脂澆注干式變壓器在耐環(huán)境,、耐氣候、耐短路等方面具有優(yōu)越的性能,，因此首選這種干式變壓器,。
1.本體設(shè)計方案
鐵芯疊片采用冷軋取向電工鋼帶，45°全斜接五級接縫,；高壓線圈采用分段圓柱形,，采用真空澆筑工藝；低壓線圈采用箔繞,，軸向氣道,，預(yù)浸絕緣端樹脂密封固化。
由于機艙尺寸和負載要求的限制,，干式變壓器的形狀尺寸不能太大,，重量也不能太重。通常使用銅繞組時,，變壓器尺寸小,，重量重；使用鋁繞組時,，變壓器尺寸大,，重量輕。因此,，在電磁計算階段,，應(yīng)反復(fù)比較，以滿足用戶的使用要求,。
2.防腐設(shè)計
一般變壓器采用自冷或風(fēng)冷,，變壓器外殼內(nèi)的空氣與機艙內(nèi)的空氣循環(huán)，機艙內(nèi)高濕度,、高鹽霧的空氣進入變壓器外殼,，導(dǎo)致變壓器結(jié)構(gòu)件嚴重腐蝕。更嚴重的是,，在這種環(huán)境下,，變壓器絕緣表面污垢中的可溶性物質(zhì)逐漸溶解在水中,，在表面形成導(dǎo)電膜，大大降低絕緣水平,，在電場的作用下容易產(chǎn)生嚴重的放電現(xiàn)象,，即污閃，這是導(dǎo)致風(fēng)電機組火災(zāi)的主要可能因素之一,。
為避免這一問題,，變壓器安裝在保護等級大于IP44的外殼中，內(nèi)部循環(huán)冷卻系統(tǒng)與外界進行熱交換,。這樣,，變壓器本體的防腐設(shè)計難度大大降低，防腐重點轉(zhuǎn)移到外殼上,。
而且外殼的防腐相對容易,，一般采用特殊的噴涂工藝，達到ISO12994CorosionProtectionstelStrecturectivePaintSystems所需的C4級,。
3.抗振設(shè)計
在風(fēng)電機組運行過程中,，機艙總是在振動，特別是在偏航和制動過程中,。因此,，變壓器的抗振設(shè)計也非常重要。
通過一些措施,，可以減少變壓器體的變形和緊固件的松動:變壓器線圈澆筑成剛體,，使線圈本身具有良好的抗振能力；增加變壓器底部墊腳的數(shù)量和固定螺栓的數(shù)量,，對變壓器起到很好的固定作用,；變壓器夾件上安裝的長螺釘與外殼頂部的支架連接，使變壓器與外殼成為一個整體,，避免外殼晃動,。此外,，變壓器上的所有緊固件都采取了防松措施,，以避免變壓器部件脫落和傾倒。
4.通風(fēng)散熱設(shè)計
外殼上設(shè)置軸流風(fēng)機,、風(fēng)道和換熱裝置,；變壓器上設(shè)置導(dǎo)流板，見圖2,。這樣,，在變壓器運行過程中，軸流風(fēng)機將外殼內(nèi)的熱空氣吸入風(fēng)道,，在換熱裝置處進行換熱,。外部泵和外部換熱裝置通過水循環(huán)帶走熱量,，冷卻空氣進入外殼下部。在空氣導(dǎo)流板的引導(dǎo)下,，變壓器線圈通過變壓器主空道和低壓線圈內(nèi)的氣道冷卻,。
顯然，變壓器的散熱不再是一個孤立的系統(tǒng),，它不僅與變壓器本身的散熱結(jié)構(gòu)有關(guān),，而且與軸流風(fēng)機的通風(fēng)、換熱裝置的散熱效率,、外部泵和換熱裝置的性能密切相關(guān),，這是一個復(fù)雜而大的系統(tǒng)。在樣機設(shè)計中,，可結(jié)合計算機仿真分析設(shè)置一定的溫升余量,，并根據(jù)試驗結(jié)果進行批量生產(chǎn)。
5.可維護設(shè)計
風(fēng)力發(fā)電機組安裝在近海,，維護困難,，維護成本很高。因此,，干式變壓器的設(shè)計應(yīng)充分考慮其維護,。
外殼采用拼接結(jié)構(gòu)，拆卸方便,，更換高壓線圈等變壓器大部件,；通風(fēng)散熱系統(tǒng)軸流風(fēng)機的使用壽命一般為4萬小時。為了保證機組的發(fā)電和可用性,，采用一用一備的形式,。
風(fēng)電場變壓器的技術(shù)要求是什么？
1.變壓器空載時間長,。風(fēng)力發(fā)電一般具有明顯的季節(jié)性,，變壓器年平均負荷率僅為30%左右。因此,，變壓器的空載損耗應(yīng)盡可能低,；
2.其次，過載時間較短,。由于變壓器容量一般大于風(fēng)機容量,，風(fēng)機采用微機技術(shù)，實現(xiàn)了風(fēng)機的自診斷功能,，安全保護措施非常完善,。風(fēng)力發(fā)電機組過載時，會自動采取限速措施或停止運行,，基本不會造成變壓器過載,。因此,，變壓器的使用壽命應(yīng)比普通配電變壓器長。
3.在中國,，風(fēng)資源豐富的地區(qū)一般集中在沿海,、東北和西北地區(qū)，變壓器在野外運行,。因此,，有必要考慮設(shè)備的耐候性。沿海地區(qū)應(yīng)考慮防鹽霧,、防霉,、防潮設(shè)備；東北和西北地區(qū)應(yīng)考慮低溫,、寒冷和沙子的影響,。
4.組合變壓器的高壓側(cè)必須配備避雷器，并與風(fēng)扇的過電壓保護裝置形成過電壓吸收回路,。變壓器絕緣設(shè)計應(yīng)充分考慮避雷器殘壓對變壓器的影響,。
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