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【技术解析】风电场箱式变压器选型与维护

发布日期:2022-05-09 03:01   来源:未知   阅读:

  近年来,中国风力发电大规模发展,箱变作为风力发电场的主要设备之一,其故障在一定程度上影响场的发电效益。本文对风电场箱式变压器选型做了调查统计,对美式箱变运行中存在的问题进行汇总,通过风场箱变故障实例,对运行中美式箱变出现的故障原因及改进措施做了探讨,为沿海风电场箱变的采购及运行维护提供参考意见。

  双馈异步型风电机组,有一台风电机组基本上就有一台箱式变压器(简称箱变)。箱变能否安全的运行,直接影响风电机组运行的工况。由于沿海风电场箱变地处偏僻、人迹罕至的地方,环境湿度大,对风电场箱式变压器选型与运行维护提出较高的要求,本文结合工作实际,分析了运行中箱变存在的问题,为同行提供有益的借鉴。

  箱式变压器目前主要有欧式变压器(简称欧变)和美式变压器(简称美变)二种,根据笔者的运行经验及与同行的交流,目前沿海风电场宜选择美变,主要原因有二,设备简洁,散热效果好,欧变外壳容易受强风、潮湿等原因影响受损。

  美变在运行中发生的主要问题与设计、制造、安装、运行等因素有关,主要表现在:

  (4)箱变密封性较差,柜门有缝隙,出现元器件易被灰尘污染,或潮湿空气进入,发生腐蚀。

  (1)基础施工不符合规范要求,导致一段时间后,箱变基础发生不均匀沉降,发生倾斜;

  (2)防火封堵及孔洞不符合规范要求,以致老鼠、黄鼠狼、蛇等小动物进入箱变,发生短路故障,损坏设备。

  (1)箱变漏油。箱变漏油主要有焊接质量、密封圈性能不良或螺丝松动等原因。

  2010年某风电场发生一起箱变爆炸事故,集电线路保护跳闸,箱变顶端封板飞出几米以外;分析原因为箱变漏油,在油位下降后,高压负荷开关相间缺少油绝缘,发生相间短路。在以后的巡回检查中发现,漏油主要发生在箱变低压侧套管处,其主要原因为,初始设计采用平垫圈,套管与箱变接触面为平面,在安装过程中,垫圈发生滑动,造成密封不完整;整改措施,对垫圈、低压套管进行整体更换,其中将平垫圈更换为圆环形,套管与箱变接触面制造时带有一点弧形,以便卡住垫圈,同时加装低油位报警信号,送至主控室,提醒运行人员注意,及时采取处理措施。

  (2)油色谱试验不合格。主要原因为箱变不密封,油中含有水分,引起氢气及总烃含量超标,较为严重的,设备存在放电现象,含有乙炔气体。风电场由于维护人员偏少,专业人员更少,加之箱变电压等级低、分布较为分散,箱变油色谱化验分析容易被忽视。

  某风电场2012年有32台箱变新安装投入运行,投运前油色谱化验有5台不合格,厂家初始解释为箱变注油存在渗漏,补焊导致,后续了解到箱变注入的是二次回收油,处理不彻底。运行中发生2次35KV侧高压熔断路熔丝击穿,6台次控制变压器击穿异常。对较为严重的一台箱变停运检查,发现A相引线固定螺丝松脱,B相高压熔丝尾端与A相引线之间安全距离变小,发生相间击穿。对箱变整体进行油色谱试验,发现个别箱变油气中含有乙炔、多数箱变总烃含量高、氢气含量接近报警值。整改措施为,对含有乙炔及总烃含量高的箱变彻底清洗后,更换新的合格变压器油;氢气含量接近报警值的,进行密封处理,并进行真空滤油。部分油色谱化验数据如下表:

  乙烯C2H4、乙炔C2H2、一氧化碳CO,二氧化碳CO2等7种)。当变压器内部发生故障时,这些气体的产气量会迅速增加,故障点温度较低时,甲烷比例较大,温度升高时,乙烯、氢气组分急剧增加,比例增大。当严重过热时,还会产生乙炔气体。固体绝缘的过热性故障时,除产生上面的低分子烃类气体外,还会产生较多的CO,CO2。随着温度的升高,CO/CO2的比值逐步增大,从而通过油中气体的各种成分含量多少来判断故障的性质及程度。所以,在变压器运行中,定期测量油中的气体组分和含量,能及时发现变压器内部的潜伏性故障。

  综上所述,美式箱变较欧式更适合沿海地区风电场,但美式箱变在制造质量等方面仍有需要改进及提高的地方。在箱变运行过程中,需加强对箱变的巡检维护,针对箱变运行中的异常情况及时分析与检查,防止事态的扩大,提高箱变稳定安全运行。

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