海上風(fēng)電升壓干式變壓器的設(shè)計及維護(hù)思考

徐龍霞

摘 要：介紹風(fēng)電升壓干式變壓器在海上特殊環(huán)境條件下的設(shè)計及維護(hù)要點

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電干式變壓器;設(shè)計;維護(hù)

引言

風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源，在國內(nèi)發(fā)展迅速。新能源產(chǎn)業(yè)是國家扶持發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，沿海地區(qū)利用風(fēng)力發(fā)電，極大降低了電力輸送成本。我國海上風(fēng)力資源豐富，風(fēng)電變壓器放置于潮間帶，不占用陸地資源，具有廣闊的市場前景，受到很多風(fēng)電開發(fā)商的關(guān)注。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，變壓器作為升壓設(shè)備尤其重要。干式變壓器具有安全可靠、防污防潮、結(jié)構(gòu)堅固、維護(hù)簡單等優(yōu)點，在海上風(fēng)電機組中占有量很高。

1變壓器設(shè)計方案

海上風(fēng)電產(chǎn)品環(huán)境條件比較嚴(yán)苛，需要耐腐蝕、耐潮濕、耐鹽霧，所以在干式變壓器產(chǎn)品的設(shè)計過程中，必須考慮到環(huán)境對變壓器本體運行的影響。

1.1線圈設(shè)計

高壓線圈導(dǎo)線選用高導(dǎo)磁無氧銅線繞制，環(huán)氧樹脂真空澆注成型，環(huán)氧樹脂澆注材料具有難燃自熄特性，該工藝使線圈內(nèi)部無氣泡，能夠抵御較大的機械應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，高壓線圈采用分段式結(jié)構(gòu)，能夠很好的抵御較高的脈沖電壓;線圈內(nèi)部增加冷卻風(fēng)道，改善熱流獲得較高的冷卻效果，從而延長變壓器的運行壽命。

低壓線圈采用整體箔式結(jié)構(gòu)，層匝之間采用環(huán)氧預(yù)浸絕緣，線圈端部采用環(huán)氧樹脂材料進(jìn)行固化，具有額外損耗低、線圈內(nèi)溫度分布均勻、抗短路能力強等顯著優(yōu)勢。

1.2鐵芯設(shè)計

在鐵芯選材上，可以選用低損耗高導(dǎo)磁優(yōu)質(zhì)晶粒取向冷軋硅鋼片，最大程度上滿足對空載損耗和噪聲的要求。采用階梯接縫疊片方式，可有效降低接縫處的局部磁密，這樣可以有效降低空載損耗，同時減少運行過程中產(chǎn)生的噪聲;在鐵芯表面刷涂高強度絕緣樹脂漆進(jìn)行防腐蝕處理，它可使鐵心成為一個堅固的整體。該絕緣漆能保護(hù)鐵芯免受周邊環(huán)境的腐蝕;另外絕緣漆還能滲入硅鋼片之間起到彼此絕緣的目的，在實際運行中進(jìn)一步避免了變壓器產(chǎn)生的噪聲和振動。

鐵芯整體選用不銹鋼拉板結(jié)構(gòu)拉緊，和夾件夾緊處無縫對接，保證鐵芯整體的穩(wěn)固性，在鐵芯底座與鐵芯之間采用階梯墊塊和硅橡膠墊絕緣，夾件與線圈之間采用整體墊塊和硅橡膠墊可靠壓緊，以減少鐵芯整體振動，達(dá)到減震降噪的效果。

1.3鋼結(jié)構(gòu)件設(shè)計

緊固標(biāo)準(zhǔn)件選用304不銹鋼或熱鍍鋅材料，確保結(jié)構(gòu)件的抗腐蝕能力。鋼結(jié)構(gòu)件表面噴涂專用防腐漆，漆膜厚度不低于240um涂漆均勻一致，以達(dá)到海上防腐防鹽霧要求，整體防腐等級能達(dá)到C4，完全適合于海上鹽霧、潮濕極端環(huán)境條件。

1.4外殼設(shè)計方案

殼體設(shè)計為可拆卸式結(jié)構(gòu)，保護(hù)操作者避免接觸帶電部件，所有部件都連接地線。殼體選用熱鍍鋅鋼板，外殼防護(hù)等級IP44，可以有效的適用于海上鹽霧、潮濕極端環(huán)境條件。

外殼上可以安裝通風(fēng)道，每個通風(fēng)道中裝有冷卻器和離心式風(fēng)扇，變壓器在內(nèi)部冷卻回路中需要提供一定數(shù)量的風(fēng)扇，放置在殼體側(cè)面的冷卻通道內(nèi)。根據(jù)操作要求來決定啟動風(fēng)扇。變壓器與外殼之間安裝氣流導(dǎo)向板，空氣經(jīng)過導(dǎo)流直接通過變壓器器身，冷卻效率高。

外殼上設(shè)計配備控制箱，材質(zhì)為鍍鋅板?？刂葡淇梢愿鶕?jù)技術(shù)要求配置溫控器等部件，對殼體上風(fēng)扇及一些輔助部件進(jìn)行控制和保護(hù)，所有的保護(hù)輸出信號和監(jiān)控電子器件引到接線箱中的接線端子排上，在這可以傳到主控制室來分析和操作。整體提高變壓器適用安全性。

2變壓器運行維護(hù)要點分析

2.1溫度控制

干式變壓器在某些應(yīng)用中具有許多優(yōu)勢，但在應(yīng)用過程中也會受到多種因素的影響。例如，通風(fēng)條件是重要的因素。使用干式變壓器時，如果放置場所的通風(fēng)條件較差，則干式變壓器的散熱性能會大大降低，在嚴(yán)重的情況下，干式變壓器的散熱性能降低會導(dǎo)致變壓器受損，影響應(yīng)用。如果無法改善干式變壓器位置的通風(fēng)條件，則必須采取其他措施來解決此問題，并且許多實踐經(jīng)驗表明，如果溫度得到控制，可以解決干式變壓器的這個問題。

2.2定期清潔

在干式變壓器的長期使用過程中，內(nèi)部和外部都會產(chǎn)生大量灰塵，這會影響其性能，因此需要定期清潔以保持干式變壓器的性能。滿足應(yīng)用要求，定期清潔干式變壓器可防止在應(yīng)用過程中絕緣擊穿。

2.3增加對溫度控制器的關(guān)注

工作人員應(yīng)更加注意溫度控制器的更換，以檢查干燥的變壓器，并確保變壓器的三個溫度值低于平衡狀態(tài)。當(dāng)前，大多數(shù)干式變壓器使用銷釘插頭連接溫度控制單元和內(nèi)部熱敏電阻。在分析干式變壓器的結(jié)構(gòu)時，如果針狀插頭的接觸不良，則在使用過程中對溫度控制單元的判斷將失敗。因此，員工應(yīng)能夠通過合理的措施處理發(fā)現(xiàn)的問題，以更加注意恒溫器的變化，確保及時發(fā)現(xiàn)異常問題，并改善干式變壓器的性能。

2.4干式變壓器預(yù)啟動檢查

在啟動干式變壓器之前，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的檢查，以減少使用期間干式變壓器的磨損。如果在檢查工作中發(fā)現(xiàn)有水分，則必須立即使用設(shè)備干燥干式變壓器的潮濕部分，以便在干式變壓器運行期間最大程度地避免絕緣擊穿。根據(jù)實踐經(jīng)驗的結(jié)果，干式變壓器的凝結(jié)現(xiàn)象出現(xiàn)在變壓器的表面上，并且不影響干式變壓器的內(nèi)部絕緣性能。在干式變壓器的某些運行期間，在機身的操作期間產(chǎn)生大量的熱能，并且絕緣電阻持續(xù)增加，使得絕緣電阻始終處于正常應(yīng)用狀態(tài)，可以確保良好的性能并為人們提供穩(wěn)定的電能。

2.5設(shè)備固件和組件驗證

在實際操作中，工作人員必須改進(jìn)對設(shè)備固件和組件的詳細(xì)檢查，以確保設(shè)備固件緊密連接且設(shè)備的連接部件沒有損壞。固件和組件松散會在干式變壓器應(yīng)用中產(chǎn)生熱點。為避免這些不良現(xiàn)象，通?？梢酝ㄟ^在末端放置一塊帶有溫度標(biāo)記的蠟片來進(jìn)行觀察。干式變壓器在使用過程中沒有問題。此外，員工必須定期執(zhí)行除銹工作，以防止鐵芯生銹。

3風(fēng)電干式變壓器的未來發(fā)展方向

隨著風(fēng)電干式變壓器的普及和應(yīng)用，制造技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步。產(chǎn)品性能和工藝技術(shù)已得到顯著改善。為了減少變壓器的損耗，必須在穩(wěn)定運行且不增加重量的前提下，采用新技術(shù)，新結(jié)構(gòu)和新工藝，以減少變壓器的空載損耗和負(fù)荷損耗的成本和材料?？蛰d損耗應(yīng)作為硅鋼板重量和測得的空載損耗之比，以及該頻率與磁密度單位重量的損耗之比來測量。僅使用高質(zhì)量硅鋼板并增加硅鋼板的量不能實現(xiàn)低損耗。應(yīng)該分析負(fù)載損耗，額外的負(fù)載損耗損耗是否很小。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能環(huán)保受到越來越多的關(guān)注。我國于2013年6月頒布了《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》。除能效標(biāo)準(zhǔn)外，還對各種指標(biāo)（例如環(huán)境噪聲水平和二氧化碳排放量）進(jìn)行了限制。可以看出，安全性、可靠性、節(jié)能、環(huán)保和成本已成為產(chǎn)品制造的五個主要因素。

樹脂絕緣干式變壓器經(jīng)過了半個世紀(jì)的不懈努力，開發(fā)了各種技術(shù)，但仍存在困擾著變壓器制造商一些問題。首先是局部放電問題尚未完全解決。其次是環(huán)境保護(hù)，用環(huán)氧樹脂封裝的導(dǎo)體難以回收和再利用。如今，絕緣材料的性能得到了極大的提高，產(chǎn)品的安全性和可靠性得到了進(jìn)一步的提高，同時確保了變壓器在更惡劣的環(huán)境中的運行。

4結(jié)語

隨著海上風(fēng)電干式變壓器在新能源開發(fā)中的使用越來越廣泛，需要重點考慮海上風(fēng)電機組的使用環(huán)境和安全性能要求，在設(shè)計干式變壓器時需要重點對變壓器的防腐防潮、通風(fēng)散熱以及維護(hù)上進(jìn)行特別設(shè)計。海上風(fēng)電干式變壓器目前受到廣泛關(guān)注，現(xiàn)場操作人員進(jìn)行日常的操作和維護(hù)，同時對干式變壓器進(jìn)行定期和不定期的現(xiàn)場檢查，確保干式變壓器的運行狀態(tài)正常。同時，合理維護(hù)干式變式器，可以延長干式變壓器的使用壽命。

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（埃斯杰貝變壓器（鹽城）有限公司，江蘇 鹽城 224000）