在我國大力倡導可持續發(fā)展的今天，風(fēng)電作為一種可再生能源發(fā)展迅速。根據相關(guān)數據，2010年我國風(fēng)電裝機容量將達到500萬(wàn)千瓦，2025年將達到4500萬(wàn)千瓦。風(fēng)電組合變壓器技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電系統的關(guān)鍵設備，也發(fā)展迅速。根據風(fēng)力發(fā)電系統的特點(diǎn)，有幾種不同的組合變壓器設計形式。

目前，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源，在全球范圍內發(fā)展迅速。海上風(fēng)電因其資源豐富、風(fēng)速穩定、對環(huán)境負面影響小、允許機組制造更大、可大規模開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，一直受到風(fēng)電開(kāi)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，而是通常在機艙內安裝干式變壓器，既解決了整個(gè)機組的占地面積問(wèn)題，又避免了在較低位置安裝變壓器帶來(lái)的保護困難。

同時(shí)，變壓器靠近風(fēng)力發(fā)電機，變壓器通過(guò)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(gè)風(fēng)機的成本。

如何設計風(fēng)電場(chǎng)變壓器？

干式變壓器應具有耐腐蝕性強的特點(diǎn)，以適應在機艙內運行時(shí)惡劣的氣候和環(huán)境條件。同時(shí)，干式變壓器安裝在海上風(fēng)機艙內，維護成本高，干式變壓器應可靠性高。由于樹(shù)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(xiàn)圈采用分段圓柱形，采用真空澆筑工藝；低壓線(xiàn)圈采用箔繞，軸向氣道，預浸絕緣端樹(shù)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(shí)，變壓器尺寸小，重量重；使用鋁繞組時(shí)，變壓器尺寸大，重量輕。因此，在電磁計算階段，應反復比較，以滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求。

2.防腐設計

一般變壓器采用自冷或風(fēng)冷，變壓器外殼內的空氣與機艙內的空氣循環(huán)，機艙內高濕度、高鹽霧的空氣進(jìn)入變壓器外殼，導致變壓器結構件嚴重腐蝕。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，在表面形成導電膜，大大降低絕緣水平，在電場(chǎng)的作用下容易產(chǎn)生嚴重的放電現象，即污閃，這是導致風(fēng)電機組火災的主要可能因素之一。

為避免這一問(wèn)題，變壓器安裝在保護等級大于IP44的外殼中，內部循環(huán)冷卻系統與外界進(jìn)行熱交換。這樣，變壓器本體的防腐設計難度大大降低，防腐重點(diǎn)轉移到外殼上。

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.抗振設計

在風(fēng)電機組運行過(guò)程中，機艙總是在振動(dòng)，特別是在偏航和制動(dòng)過(guò)程中。因此，變壓器的抗振設計也非常重要。

通過(guò)一些措施，可以減少變壓器體的變形和緊固件的松動(dòng):變壓器線(xiàn)圈澆筑成剛體，使線(xiàn)圈本身具有良好的抗振能力；增加變壓器底部墊腳的數量和固定螺栓的數量，對變壓器起到很好的固定作用；變壓器夾件上安裝的長(cháng)螺釘與外殼頂部的支架連接，使變壓器與外殼成為一個(gè)整體，避免外殼晃動(dòng)。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)散熱設計

外殼上設置軸流風(fēng)機、風(fēng)道和換熱裝置；變壓器上設置導流板，見(jiàn)圖2。這樣，在變壓器運行過(guò)程中，軸流風(fēng)機將外殼內的熱空氣吸入風(fēng)道，在換熱裝置處進(jìn)行換熱。外部泵和外部換熱裝置通過(guò)水循環(huán)帶走熱量，冷卻空氣進(jìn)入外殼下部。在空氣導流板的引導下，變壓器線(xiàn)圈通過(guò)變壓器主空道和低壓線(xiàn)圈內的氣道冷卻。

顯然，變壓器的散熱不再是一個(gè)孤立的系統，它不僅與變壓器本身的散熱結構有關(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(gè)復雜而大的系統。在樣機設計中，可結合計算機仿真分析設置一定的溫升余量，并根據試驗結果進(jìn)行批量生產(chǎn)。

5.可維護設計

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，干式變壓器的設計應充分考慮其維護。

外殼采用拼接結構，拆卸方便，更換高壓線(xiàn)圈等變壓器大部件；通風(fēng)散熱系統軸流風(fēng)機的使用壽命一般為4萬(wàn)小時(shí)。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(chǎng)變壓器的技術(shù)要求是什么？

1.變壓器空載時(shí)間長(cháng)。風(fēng)力發(fā)電一般具有明顯的季節性，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盡可能低；

2.其次，過(guò)載時(shí)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(shí)現了風(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(guò)載時(shí)，會(huì )自動(dòng)采取限速措施或停止運行，基本不會(huì )造成變壓器過(guò)載。因此，變壓器的使用壽命應比普通配電變壓器長(cháng)。

3.在中國，風(fēng)資源豐富的地區一般集中在沿海、東北和西北地區，變壓器在野外運行。因此，有必要考慮設備的耐候性。沿海地區應考慮防鹽霧、防霉、防潮設備；東北和西北地區應考慮低溫、寒冷和沙子的影響。

4.組合變壓器的高壓側必須配備避雷器，并與風(fēng)扇的過(guò)電壓保護裝置形成過(guò)電壓吸收回路。變壓器絕緣設計應充分考慮避雷器殘壓對變壓器的影響。

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