淺談風電場油浸式箱變油品運行分析

摘 要：箱變絕緣油的監測是監測箱變運行狀態的重要手段之一，介紹箱變絕緣油監測的主要指標以及處理方法。

關鍵詞：箱變；絕緣油；監測；質量

一、概述

近年來，隨著風力發電的發展，箱變在風力發電中得到了廣泛的應用。箱變主要是為風力發電機產生的電能進行升壓傳輸，同時為風電機組提供控制、照明和檢修電源，保證風電機組的正常運行（部分風電機組由其自用變壓器提供電源）。風電場中通常采用一機一變的接線方式，即一臺風力發電機組接一臺箱變運行，因此，如果箱變發生故障停運將會直接導致整臺風電機組的停運。

在實際風電場的運行中，風電機組的故障率最較高，其次是箱變的故障率，因此降低箱變的故障率，提高箱變運行的安全和可靠性，能夠有效的降低因箱變故障造成的電量損失。

所以，通過各種手段監測箱變運行狀態，及早的發現故障隱患并消除，有效降低箱變的故障率，從而減少電量損失。

二、箱變的運行監測

監測箱變運行狀態的手段主要包括以下三種：

1、定期開展箱變巡視，檢查箱變的溫度、聲音、有無滲漏油等，判斷箱變的運行狀況，該方法技術含量低，人力、物力成本低，但對一些故障很難發現，特別是一些潛在的故障隱患；

2、對箱變定期進行預防性試驗，通過試驗數據，判斷箱變的運行狀況，該方法能夠發現一些潛在的故障隱患，但開展工作人力、物力成本較高；

3、對箱變絕緣油進行檢測，通過檢測數據，判斷箱變的運行狀況，該方法能夠發現箱變中大部分的故障隱患，特別是放電故障，但技術含量較高。

根據風電場設備的特點以及多年來運行經驗來看，需要將這三種方法根據開展周期的不同來配合使用。

首先因風電場箱變設備較為分散，且數量較多，需要根據設備數量以及人員配置情況合理安排設備巡視周期，箱變的巡視應與風電機組或集電線路同步開展，風電場箱變數量超過200臺的建議每季度巡視一次，不足200臺的建議每一個月或每兩個月巡視一次。巡視內容按照運行規程中規定的內容進行檢查，對于一些直觀的故障隱患（如滲漏油、溫度高等）可以很容易發現并檢查處理。

其次，箱變油品檢測應根據上一次檢測結果，結合風電場的設備運行狀況，宜每1-3年開展一次。當箱變運行年限超過6年時，宜每年開展一次。當上一次油品檢測結果不合格的數量超過總數的2%時，宜縮短檢測周期。檢測項目主要包括絕緣油的色度、絕緣強度、介質損耗、水分以及色譜分析，通過對以上指標的檢測，結合歷史數據，能夠判斷出箱變的可能存在的潛在故障隱患。

最后，當某臺箱變的油品檢測結果不合格或指標數據異常時，通過與歷史數據的比對，分析判斷可能存在的故障隱患，并制定開展預防性試驗項目方案，通過開展預防性試驗項目，進一步驗證故障判斷的準確性或故障的具體位置。預防性試驗可根據風電場設備的數量以及運行情況的不同，每3-6年開展一次。當發現預防性試驗數據指標不合格或異常時，應縮短試驗周期，當數據指標不合格數量超過總數的2%時，所有試驗項目應每年開展一次或對不合格試驗項目每年開展一次。

由于巡視內容規程中已經做了較為詳細的規定，不再贅述。這里以35kV油浸式箱變為例，重點介紹油品檢測。

三、油品檢測

1、絕緣油質量檢測

箱變絕緣油的檢測項目主要包括外觀、色度、水分、介質損耗、擊穿電壓等指標，風電場可根據現場設備的實際情況每1-3年檢測一次。

根據GB/T 7595-2017《運行中變壓器油質量》中規定運行中的35kV箱變絕緣油外觀應為透明，無沉淀及懸浮物；色度應不大于2.0號，水分應不大于35mg/L，90℃時的介質損耗因數不大于0.04，擊穿電壓不低于35kV。

（1）外觀：油品的外觀能夠直接反映出油品的質量，當油品外觀呈現深棕色或懸浮物等雜質較多時，說明油品已裂化或污染，質量存在異常，需要進行濾油或換油處理。

（2）色度：色度是將油品通過儀器檢測，將油品的顏色值進行量化，更精確地反映油品的顏色變化。

（3）水分：油品中的水分通常是由潮濕的空氣、高熱產生的水蒸氣、運行油與氧作用等方式產生的。油品中的水分與溫度的變化關系非常明顯，即溫度升高時油中水分增大，溫度降低時，水分降低。水分是絕緣油中重要的指標之一，絕緣油中水分的含量直接關系到油品的質量。油中水分含量過高會大大降低油的絕緣強度，使絕緣性能降低，同時，水分還會與絕緣油作用形成酸性物質腐蝕電力設備。當絕緣油中水分過高時可采用真空濾油方法進行濾油，清除油中的水分。

（4）介質損耗：絕緣油在電場的作用下，會有能量損耗，當油品的絕緣不斷老化，絕緣強度會降低，能量損耗會增大，通過測量一定溫度下（90℃）絕緣油的介質損耗，能夠衡量絕緣油的質量。因為絕緣油的介質損耗值較小，通常以介質損耗角的正切值（即介質損耗因數tanδ）來表示介質損耗的大小。當介質損耗過高時，油品可能受到膠體顆?；蛩值奈廴?，可進行真空濾油或換油處理。

（5）擊穿電壓：擊穿電壓是考核絕緣油電氣強度的一項重要指標，是衡量絕緣油在電氣設備內部耐受電壓能力的尺度，它實質上反映的是油中是否存在水分，雜質和導電微粒以及它們對絕緣油性能影響的嚴重程度。當絕緣油的擊穿電壓值過低時，可以通過真空濾油機進行濾油，若濾油后仍達不到要求，應進行換油。

2、絕緣油色譜分析

絕緣油是由許多不同分子量的碳氫化合物分子組成的混合物，電或熱故障可以使絕緣油通過復雜的化學反應迅速重新化合，形成氫和低分子烴類氣體，同時油的氧化也會生產少量的一氧化碳和二氧化碳，長時間的累計可達顯著數量。因此，通過檢測絕緣油中特征氣體的含量，能夠判斷出充油設備肯能存在的故障隱患。

根據DL/T 722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》相關要求，35kV箱變中氫氣含量應小于150uL/L，乙炔的含量應小于5uL/L，總烴含量應小于150uL/L。同時，應跟蹤箱變的長期產氣速率以及特征氣體的含量和增量，結合三比值法，綜合判斷箱變的運行狀況。

這里特別注意的是，特征氣體含量的檢測因受到氣體溶解率以及操作等因素，可能存在不確定的誤差，所以檢測數據并不是絕對值，但并不影響數據的有效性，通過長期的跟蹤檢測以及數據的對比能夠反映特征氣體的變化情況，所以，在跟蹤檢測絕緣油特征氣體時，宜使用同一檢測儀器，相同的人員操作，以減少檢測過程中的數據的誤差變化。

參考文獻

[1]GB/T 7595-2017《運行中變壓器油質量》

[2]DL/T 722-2014《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》

[3]DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規程》

（作者單位：內蒙古華電蒙東能源有限公司）