風(fēng)電箱式變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)略談

張偉濤

摘要：風(fēng)能屬于一種環(huán)保型能源，是一種無(wú)污染、可循環(huán)利用的新型能源。隨著風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電為保障人民生活用電提供了重要支持，我國(guó)政府也推出了一系列政策，推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。風(fēng)電箱式變壓器作為風(fēng)力發(fā)電的重要設(shè)備，具有重要的作用。因此，文章主要針對(duì)風(fēng)電箱式變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)展開(kāi)分析與討論。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電箱式變壓器；節(jié)能設(shè)計(jì)；經(jīng)濟(jì)效益

近些年來(lái)，節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展推動(dòng)著我國(guó)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，箱變作為風(fēng)力發(fā)電的重要設(shè)備，其能源消耗關(guān)系著發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

一、風(fēng)電箱式變電器的技術(shù)參數(shù)及運(yùn)行特點(diǎn)分析

1.風(fēng)電箱變的技術(shù)參數(shù)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要是由發(fā)電機(jī)組和變電站組成，發(fā)電機(jī)組主要負(fù)責(zé)將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑤斔椭僚潆娋W(wǎng)絡(luò)的一種設(shè)備；變電站則主要將機(jī)組輸出的電能升壓至電網(wǎng)電壓相同數(shù)值，再匯入用電網(wǎng)絡(luò)[1]。風(fēng)電箱式變壓器就是變電站的主要設(shè)備，其容量是根據(jù)單臺(tái)風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的具體數(shù)值來(lái)選擇，以現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電廠中最常見(jiàn)的1600kVA風(fēng)電箱變進(jìn)行分析，其主要技術(shù)參數(shù)為：額定容量為1600kVA，相數(shù)值為三相；額定頻率為50Hz；阻抗電壓數(shù)值為6.5%；聯(lián)結(jié)組別數(shù)值為Dyn11；一次電壓數(shù)值為35000±2×2.5%V；二次電壓數(shù)值為690V；冷卻方式為ONAN（油浸自冷，Oil Natural Air Natural）。從1600kVA風(fēng)電箱變的技術(shù)參數(shù)來(lái)看，其具有容量小、電壓高的特點(diǎn)，且高壓接線方式為角接，根據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)，從而制定變壓器整體優(yōu)化設(shè)計(jì)方向，保障加工工藝的科學(xué)性與可操作性。

2.風(fēng)電箱變的運(yùn)行特點(diǎn)

①使用環(huán)境惡劣：由于風(fēng)力發(fā)電多在西北、東北以及沿海等較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)使用，且箱變多設(shè)置在室外，環(huán)境惡劣，這對(duì)于箱變的運(yùn)行穩(wěn)定性提出了較高的要求。箱變?cè)O(shè)備必須要使用防腐、防凍、防沙、防霉的優(yōu)質(zhì)材料[2]。②低進(jìn)高出的運(yùn)行模式：風(fēng)電箱變的電源以低電壓的方式流進(jìn)，然后再以高電壓的方式流出。③低負(fù)荷時(shí)間較長(zhǎng)：低負(fù)荷狀態(tài)維持時(shí)間長(zhǎng)主要表現(xiàn)在以下兩方面：一方面由于目前風(fēng)電箱變的容量較小，多采用高壓限流熔斷器作為變壓器的保護(hù)裝置，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電超載運(yùn)行的情況，會(huì)自動(dòng)采取限速或熔斷的方式，保護(hù)變壓器不受損；另一方面，風(fēng)力發(fā)電受到季節(jié)變換的影響，一般在風(fēng)力較大的季節(jié)使用，使用空窗期時(shí)間較長(zhǎng)，低負(fù)荷持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)[3]。④為了避免雷電故障的出現(xiàn)，組合變壓器必須要在高壓側(cè)設(shè)置避雷器，從而與過(guò)電壓保護(hù)裝置形成吸收回路，否則，變壓器的絕緣很可能受避雷器殘壓的影響而出現(xiàn)老化加速的問(wèn)題。

二、風(fēng)電箱變的節(jié)能設(shè)計(jì)

隨著《可再生能源法》的頒布，風(fēng)電作為一種可再生的清潔能源，受到了現(xiàn)代發(fā)電廠的重視，對(duì)風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排以及使用清潔能源的戰(zhàn)略，并越來(lái)越受到社會(huì)各界人士的廣泛關(guān)注[4]。目前在我國(guó)東北、西北、內(nèi)蒙以及沿海地區(qū)逐漸建設(shè)了許多風(fēng)力發(fā)電廠，風(fēng)電發(fā)電模式為我國(guó)節(jié)能減排、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、環(huán)境保護(hù)提供了有利的支持。

根據(jù)上述風(fēng)電箱變的技術(shù)參數(shù)以及運(yùn)行特點(diǎn)，筆者主要針對(duì)市面中常見(jiàn)的風(fēng)電箱變產(chǎn)品進(jìn)行分析，并總結(jié)出造成風(fēng)電箱變能耗較高的主要原因?yàn)椋孩俚蛪壕€圈的對(duì)地絕緣距離不符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致低壓線圈放電引起的。②高壓線圈使用的絕緣材料質(zhì)量不過(guò)關(guān)，不符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)致線圈層間損壞。③高壓線圈端部對(duì)地距離小，導(dǎo)致高壓線圈放電。④線圈整體設(shè)置結(jié)構(gòu)不合理，穩(wěn)定性較差。

針對(duì)上述原因，筆者主要針對(duì)原有絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，提高風(fēng)電箱變的整體穩(wěn)定性和節(jié)能性。具體措施為：①針對(duì)變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)，低壓線圈采用了雙螺旋式筒式線圈，具有加工技術(shù)成熟、施工簡(jiǎn)單且加工質(zhì)量易于控制的優(yōu)點(diǎn)；高壓線圈則采用分段式筒式線圈，能夠有效降低線圈間段之間的電壓。②改變線圈整體結(jié)構(gòu)，應(yīng)用“低高高低”的模式，提高了線圈底部的對(duì)地絕緣距離，能夠保障變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而節(jié)省運(yùn)行耗能。③高低壓繞組間主要采用了薄紙筒以及小油隙，高壓繞組端部采用了三角環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠有效縮短繞組的絕緣距離，從而提高了設(shè)備的填充系數(shù)，使得繞組與鐵芯的體積大大縮小，能夠起到較好的節(jié)能效果；器材絕緣則采用木壓板，從而提高端面的支撐效果，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。④由于高壓線圈間層的絕緣比較厚，傳統(tǒng)浸漆工藝無(wú)法有效浸沒(méi)線圈，導(dǎo)致變壓器的性能受到影響。因此，提倡采用不浸漆加工工藝，通過(guò)使用絕緣性能好的材料來(lái)提升變壓器的絕緣強(qiáng)度，從而提高變壓器的安全性與穩(wěn)定性。⑤由于變壓器多在環(huán)境惡劣的地方使用，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須加入特殊的固定方式，避免接線部分脫落；此外對(duì)于懸浮端也要加入支撐措施，避免其損壞。經(jīng)過(guò)本次研究改造后的風(fēng)電箱變產(chǎn)品的各項(xiàng)性能完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及用戶需求，具有較好的絕緣性能以及抗干擾性，結(jié)構(gòu)科學(xué)、加工工藝好且噪音小、溫升低，整體穩(wěn)定性好，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，在風(fēng)電市場(chǎng)中具有較好的應(yīng)用前景。

結(jié)束語(yǔ)

文章主要針對(duì)風(fēng)電箱式變壓器的技術(shù)參數(shù)以及運(yùn)行特點(diǎn)展開(kāi)分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化策略，旨在降低風(fēng)電箱式變壓器的能源消耗量，從而提升發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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