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        風(fēng)電箱式變壓器的節(jié)能設(shè)計

        2016-03-16 13:15:50謝佳賀
        環(huán)球市場 2016年24期
        關(guān)鍵詞:箱變箱式風(fēng)力

        謝佳賀

        內(nèi)蒙古包鋼(集團(tuán))電氣有限公司

        風(fēng)電箱式變壓器的節(jié)能設(shè)計

        謝佳賀

        內(nèi)蒙古包鋼(集團(tuán))電氣有限公司

        本文介紹了風(fēng)電箱式變壓器的運(yùn)行特點(diǎn),并針對風(fēng)力發(fā)電箱式變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性,對變壓器進(jìn)行設(shè)計,檢修施工中繞組的特殊結(jié)構(gòu)和工藝,各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)的控制

        風(fēng)電變壓器;絕緣結(jié)構(gòu);橢圓形結(jié)構(gòu)

        1 前言

        風(fēng)能是當(dāng)前最有發(fā)展前景的一種新型能源,它是取之不盡用之不竭的能源,還是一種潔凈、無污染、可再生的綠色能源。綠色和平組織和歐洲風(fēng)能協(xié)會提出了《風(fēng)力2012》報告,報告中指出到2020年,世界風(fēng)力發(fā)電將達(dá)到世界電力總需求量的12%,我國電力發(fā)展“十一五”發(fā)展綱要中也指出,中國的風(fēng)力發(fā)電將占世界風(fēng)力發(fā)電總量的14%。作為風(fēng)力發(fā)電廠重要的接口設(shè)備,風(fēng)力發(fā)電箱式變壓器(以下簡稱箱變)也隨之得到了發(fā)展。風(fēng)能作為可再生能源,發(fā)展前景廣闊,而與之配套的箱變需求量劇增,且競爭激烈。

        2 產(chǎn)品設(shè)計

        風(fēng)電箱式變壓器容量根據(jù)單臺風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量不同而不同,以最為常見的1600kVA變壓器為例,其主要技術(shù)參數(shù)如下:

        額定容量: 1600kVA;

        相 數(shù):三相;

        頻 率: 50Hz;

        阻抗電壓: 6%;

        聯(lián)結(jié)組別:D,y11;

        一次電壓: 36750±2*2.5%V;

        二次電壓: 690V;

        冷卻方式:ONAN。

        由技術(shù)參數(shù)可以看出,風(fēng)電箱式變壓器容量小、電壓高,高壓接線方式為角接,根據(jù)其使用特點(diǎn),確定變壓器的整體設(shè)計思路,保證施工工藝的可行性。

        綜合風(fēng)電系統(tǒng)的特點(diǎn),可以總結(jié)出風(fēng)電箱式變壓器的運(yùn)行特點(diǎn):

        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,變壓器的年負(fù)載率平均只有30%左右。

        2.過載時間少。由于變壓器容量一般都比風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量大,并且由于風(fēng)機(jī)采用了微機(jī)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)自診斷功能,在風(fēng)機(jī)過載時會自動采取限速措施或停止運(yùn)行,基本上不會造成變壓器的過載運(yùn)行。

        3.運(yùn)行環(huán)境惡劣。在我國,風(fēng)力資源豐富的地區(qū)一般集中在沿海、東北、西北地區(qū),變壓器運(yùn)行在野外。因此設(shè)備的耐候性問題就變得尤為重要。

        4.組合式變壓器高壓側(cè)必須配置避雷器,以便與風(fēng)機(jī)的過電壓保護(hù)裝置組成過電壓吸收回路。變壓器的絕緣會受到避雷器殘壓對變壓器的影響較大。

        根據(jù)風(fēng)電變壓器的運(yùn)行特點(diǎn),我公司針對各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié),發(fā)現(xiàn)風(fēng)電箱變損壞主要原因?yàn)椋?/p>

        1.低壓線圈對地絕緣距離不夠,低壓線圈對鐵心放電。

        2.高壓線圈層間絕緣材料質(zhì)量較差,達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求,導(dǎo)致層間擊穿。

        3.高壓線圈端部距離較小,爬電距離不夠,導(dǎo)致高壓線圈對鐵心放電。

        4.線圈整體結(jié)構(gòu)不合理,層間電壓較高,穩(wěn)定性差。

        5.箱變線圈使用鋁線或鋁箔繞制,電阻率高,線圈容易發(fā)熱。

        6.線圈主空道距離較小,高低壓線圈間發(fā)生擊穿。

        針對箱變所出現(xiàn)的以上問題,我公司技術(shù)人員制定了一系列的改造措施,并對箱變整體絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計計算,保證了風(fēng)電箱式變壓器的使用壽命。

        3 主要研究內(nèi)容

        根據(jù)風(fēng)電發(fā)電的特性,針對其發(fā)電的不穩(wěn)定性和對環(huán)境的高要求,參考各廠家箱式變壓器的優(yōu)點(diǎn),我公司采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計,改變其原有絕緣結(jié)構(gòu),采用新型生產(chǎn)工藝,對風(fēng)電箱式變壓器進(jìn)行整體改造,增強(qiáng)其抗沖擊能力,保證了變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。

        1.線圈結(jié)構(gòu)

        線圈是變壓器輸入和輸出電能的電氣回路,是變壓器的基本部件,由銅導(dǎo)線繞制,再配置各種絕緣件組成,俗稱為變壓器的“心臟”,其重要性可見一斑。因變壓器的容量和電壓的不同,線圈所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)亦各不相同。這些特點(diǎn)是匝數(shù)、導(dǎo)線截面、并聯(lián)導(dǎo)線換位、繞向、線圈連接方式和型式等。作為變壓器最重要的一般分,往往變壓器的使用壽命取決于線圈的結(jié)構(gòu)型式、絕緣布置等。

        經(jīng)過對變壓器的研究,低壓采用雙螺旋式筒式線圈,此結(jié)構(gòu)工藝成熟,施工方便,各工藝尺寸容易控制。高壓線圈采取分段式筒式結(jié)構(gòu),采用特殊的接線方式,有效的降低了線圈段間電壓。中部按照計算添加絕緣材料來增加絕緣距離,并加設(shè)角環(huán),消除了變壓器原有的產(chǎn)氣問題。

        改變整體線圈結(jié)構(gòu),采用“低高高低”的線圈結(jié)構(gòu),不但增大線圈端部的絕緣距離,保證了變壓器的安全運(yùn)行,并且有效的降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

        2.絕緣結(jié)構(gòu)

        變壓器采取高低壓繞組間為薄紙筒、小油隙,高壓繞組端部加角環(huán)的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能有效的減少繞組的主絕緣距離,大大提高了鐵芯窗口的填充系數(shù),使高低壓繞組及鐵芯的體積明顯減小,達(dá)到了節(jié)能的效果;器身絕緣采用層壓木壓板,以增加繞組端面的有效支撐、并形成實(shí)體硬固定結(jié)構(gòu)。

        3.生產(chǎn)工藝

        因?yàn)楦邏壕€圈層間絕緣較厚,原有的浸漆工藝無法完全浸透線圈,并且會降低變壓器的電氣性能。針對此情況,線圈采取了不浸漆工藝,使用絕緣性能更好的絕緣材料增加變壓器的絕緣強(qiáng)度,以保證變壓器的穩(wěn)定性。

        4 總結(jié)

        通過試驗(yàn),我公司改造后的產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)完全符合國標(biāo),其絕緣性能及抗沖擊能力均優(yōu)于原產(chǎn)品,該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、工藝性好,噪音小、溫升低,整體無滲漏,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益,有著廣泛的市場前景。

        [1]順特電氣.風(fēng)電用組合式變壓器

        [2]張倩.風(fēng)力發(fā)電箱式變壓器的特點(diǎn)分析

        謝佳賀(1987-),男,漢族,內(nèi)蒙古赤峰人,助理工程師,設(shè)計組班長,本科,現(xiàn)從事變壓器設(shè)計制造研究工作。

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