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調壓器 變頻電源 隔離變壓器 三相變壓器 干式變壓器 醫(yī)用隔離變壓器
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在我國大力倡導可持續(xù)發(fā)展的今天,風電作為一種可再生能源發(fā)展迅速。根據(jù)相關數(shù)據(jù),2010年我國風電裝機容量將達到500萬千瓦,2025年將達到4500萬千瓦。風電組合變壓器技術作為風力發(fā)電系統(tǒng)的關鍵設備,也發(fā)展迅速。根據(jù)風力發(fā)電系統(tǒng)的特點,有幾種不同的組合變壓器設計形式。


目前,風力發(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。海上風電因其資源豐富、風速穩(wěn)定、對環(huán)境負面影響小、允許機組制造更大、可大規(guī)模開發(fā)等優(yōu)點,一直受到風電開發(fā)商的關注。


由于海上風力發(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,既解決了整個機組的占地面積問題,又避免了在較低位置安裝變壓器帶來的保護困難。


同時,變壓器靠近風力發(fā)電機,變壓器通過變流器直接將690V發(fā)電機升壓到35KV,大大降低了低壓電纜的使用,從而降低了整個風機的成本。


如何設計風電場變壓器?

干式變壓器應具有耐腐蝕性強的特點,以適應在機艙內運行時惡劣的氣候和環(huán)境條件。同時,干式變壓器安裝在海上風機艙內,維護成本高,干式變壓器應可靠性高。由于樹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;高壓線圈采用分段圓柱形,采用真空澆筑工藝;低壓線圈采用箔繞,軸向氣道,預浸絕緣端樹脂密封固化。


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,變壓器尺寸小,重量重;使用鋁繞組時,變壓器尺寸大,重量輕。因此,在電磁計算階段,應反復比較,以滿足用戶的使用要求。


2.防腐設計

一般變壓器采用自冷或風冷,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,在電場的作用下容易產生嚴重的放電現(xiàn)象,即污閃,這是導致風電機組火災的主要可能因素之一。


為避免這一問題,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(tǒng)與外界進行熱交換。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

在風電機組運行過程中,機艙總是在振動,特別是在偏航和制動過程中。因此,變壓器的抗振設計也非常重要。


通過一些措施,可以減少變壓器體的變形和緊固件的松動:變壓器線圈澆筑成剛體,使線圈本身具有良好的抗振能力;增加變壓器底部墊腳的數(shù)量和固定螺栓的數(shù)量,對變壓器起到很好的固定作用;變壓器夾件上安裝的長螺釘與外殼頂部的支架連接,使變壓器與外殼成為一個整體,避免外殼晃動。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.通風散熱設計

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


顯然,變壓器的散熱不再是一個孤立的系統(tǒng),它不僅與變壓器本身的散熱結構有關,而且與軸流風機的通風、換熱裝置的散熱效率、外部泵和換熱裝置的性能密切相關,這是一個復雜而大的系統(tǒng)。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(jù)試驗結果進行批量生產。


5.可維護設計


風力發(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,更換高壓線圈等變壓器大部件;通風散熱系統(tǒng)軸流風機的使用壽命一般為4萬小時。為了保證機組的發(fā)電和可用性,采用一用一備的形式。


風電場變壓器的技術要求是什么?

1.變壓器空載時間長。風力發(fā)電一般具有明顯的季節(jié)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,過載時間較短。由于變壓器容量一般大于風機容量,風機采用微機技術,實現(xiàn)了風機的自診斷功能,安全保護措施非常完善。風力發(fā)電機組過載時,會自動采取限速措施或停止運行,基本不會造成變壓器過載。因此,變壓器的使用壽命應比普通配電變壓器長。


3.在中國,風資源豐富的地區(qū)一般集中在沿海、東北和西北地區(qū),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(qū)應考慮防鹽霧、防霉、防潮設備;東北和西北地區(qū)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,并與風扇的過電壓保護裝置形成過電壓吸收回路。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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