35 kV風電美式箱變特點及設計注意事項探究

蘇勁文

摘 要：以35 kV風電美式箱變的工作原理為出發點，結合其工作所需環境、運作方式、負荷狀態和組件的運用等方面，來分析35 kV風電美式箱變的特點，并從總體布局、引線連接、繞組設計和外殼保護等方面提出相應的注意事項，以保證其設計的完整性和可用性，從而提高產品質量和工作效率。

關鍵詞：35 kV風電；美式箱變；特點；設計

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0072-02

風電作為一種可再生能源，已經逐步發展成為我國電力供應的來源之一。目前風力場一般是用0.75～1.5 MW、0.69 kV、50 Hz的風力發電機組，每臺風力發電機組配有一套箱式變電站。而如今將其由0.69 kV提升至35 kV，無疑給 35 kV風電箱變提供了巨大的發展空間。目前，35 kV風電箱變按照其結構主要分為歐式箱變和美式箱變兩種，與歐式箱變的特點相比，美式箱變的結構具有密封結實、體積小和維護方便等優點。下文主要討論美式箱變的特點及其設計中的注意事項。

1 35 kV風電美式箱變的工作原理分析

作為將高、低壓保護集于一體的組合式變壓器，文中所討論的35 kV風電美式箱變主要是將風力發電機所轉車的0.69 kV電壓提升至35 kV，再進入電力系統。它是將電纜、負荷開關、限流熔斷器、避雷器、變壓器、智能斷路器和熔斷器隔離開關等各種設備組合裝置。就外形上而言，整體較歐式箱變小許多。

2 35 kV風電美式箱變的特點

2.1 在較為惡劣的環境下使用

風力發電一般都在西北、東北和沿海等風力資源較為豐富的地區，還有一部分是在鹽霧較重的海灘，且箱變一般都是設置在野外，周圍環境較為惡劣，這便對美式箱變的外殼保護提出了較高的要求。箱變內部的開關設置等都必須采用防腐蝕、防凍結、防暴曬、防風沙、防鹽霧和防霉菌等防備等級較高的材料。

2.2 低進高出的運作方式

美式箱變的電源一般是以0.69 kV的低電壓方式流進，再由25 kV（聯系作者，確定是25還是35？）的高電壓出線，目前在變壓器的選擇上，主要是0.69 kV和35 kV兩種。將0.69 kV的額定電壓升至35 kV，然后再與110 kV或者220 kV的升壓變電站的配電裝置進行連接。

2.3 低負荷的狀態較長

低負荷的狀態較長主要表現在以下2點：①由于目前變壓器的容量較小，在升壓變壓器保護裝置的選擇上，一般采用高壓負荷開關—熔斷器組合裝置，當發生風力發電過載的情況時，則會采取自動限速或停止運行的措施；②風力發電受季節的影響較大，一般只在風力資源較為豐富的時間段使用，所以它使用的空載期較長，低負荷的情況也較多。

2.4 組件的選用需特別注意

選用組件時需要注意以下幾點：①為了保證風力發電裝置的故障不對電網產生影響，所以在35 kV美式箱變上必須安裝高壓負荷開關，方便在箱變運載過度時關合電源；②需要安裝串聯插入式全范圍保護熔斷器，來防止美式箱變因受到電流不穩定情況的沖擊而造成影響；③以防風力發電中高頻電壓對變壓器的破壞，必須安裝避雷器的配置，來保護高電壓穿擊變壓器所造成的損壞；④需要安裝低壓斷路器，來實現單相接地保護、就地進行箱變的分合閘操作、上傳故障信號等功能；⑤在美式箱變中，對電流、電壓表、互感器和保護器等組件的安裝來實現智能化的管理也有著特殊的要求，同時還會設入低壓配電屏等裝置。

3 35 kV風電美式箱變的設計注意事項

3.1 整體的布局需更加合理

在結構上，35 kV風電美式箱變與常規的35 kV的變壓器有很大的區別，35 kV風電美式箱變主要采用的是高壓負荷開關和高壓插入式全范圍保護熔斷器兩大部件，這就使得美式箱變的出線必須要先連接這兩大組件。此外，高壓負荷開關、變壓器、智能斷路器或熔斷器隔離開關等裝置必須一起放入美式箱變之中，才能實現箱變在不關閉系統的情況下完成觀測等工作。這些需求都對35 kV風電美式箱變的整體布局提出了更高的要求。

3.2 特別注意引線部分的連接

引線作為連接變壓器與各部件的中介，是決定變壓器工作狀態的重要因素。由于35 kV風電美式箱變多在環境惡劣的條件下運作，就運輸上來說，偏遠地段路面不平、顛簸不斷，很容易造成連接部分的松動，留下安全隱患。所以在設計的過程中，引線的連接部分必須采用專業的防松動措施，同時要經過特殊的加固。對于那些體積較大的熔斷器，以防絕緣管懸浮端的破壞，必須在內部進行適當的支撐，以保證其牢固。

3.3 繞組設計的需要更加精細

在35 kV風電美式箱變中多采用圓筒結構式的繞組設計，主要是分段層式，能夠較好地消除各種電壓不穩所造成的損害，同時提高繞組所占空間比率；端圈分隔在串聯處的應用，不僅可以增強使絕緣效果，而且可以使兩段繞組之間的油道更好的兼顧；在安置繞組時，還要特別注意其緊密性，保證繞組均勻。

3.4 外殼的設計需符合環境要求

35 kV的風電美式箱變外殼的合理設計，是其在惡劣的環境下安全運作的有效保障。其合理設計的要求必須要滿足防腐蝕、防凍結、防暴曬、防風沙、防鹽霧和防霉菌的特性。在設計中，處于箱變設施的安全等方面考慮，必須做好相應的措施：①除開百葉窗外，箱變的其他設計必須是全封閉的；②在部分結合處還應該進行固膠處理，以防灰層滲入；③門的部位也應該進行有效定位，防止其變形影響其封閉性；④在噴漆的選擇上，必須選擇三防漆，在噴刷工藝上也必須嚴格；⑤在散熱器的選擇上，用固片式代替易拆卸的結構來保證其安全性；⑥在風沙較大的地段，必須采用防護罩等方式，以防止風沙對箱變散熱器所造成的損害。

4 結束語

鑒于風力發電的廣泛推廣，對35 kV的風電美式箱變的研究更加迫切，研究進度也將不斷深入。本文主要針對其與常規變壓器的特性區別及其設計注意事項提出建議，希望對35 kV風電美式箱變的品質保證和提升生產效率起到一定的推動作用。

參考文獻

[1]程方曉，馬衛平，王祖華.風力發電機配套美式箱變的簡化配置[J].吉林電力，2010（03）：42-43.

〔編輯：李玨〕