风电场箱式变压器的运行与维护
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摘 要：目前，在风电场的风力发电机送电线路中，箱式变压器因其具有的体积小、结构紧凑、安装简单、易于维护、运行稳定等优势被广泛推广使用。但是箱式变压器也具有不易散热，且风电场的箱式变压器都是分散在野外，点多面广，致使监控不到位，隐患未及时发现处理，形成了事故。因此，为了保证风力发电机运行的稳定性，做好箱式变压器的维护和保养显得尤为重要。本文将结合风电场运行中发生的一些箱式变压器的事故案例，探讨如何通过技术手段和巡检规范来提高箱式变压器的可靠性和长周期安全运行。
关键词：风电场；箱式变压器；维护
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.152
1 概述
風力发电机箱式变压器的作用就是将风机发出的690V电能经过升压变为10kV或35kV，再通过埋地电缆或架空线输送到风电场升压站。风力发电机大都是散落在野外山头、林地、海边的，范围广，远离升压站中控室，且箱式变压器大都未采用综合自动化设备，以至于综自系统无法实现对风机箱式变压器的监视和控制，使箱式变压器系统成为信息孤岛和监控盲区，出现事故或隐患时无法及时处理和消除。因此需要维护人员加强箱式变压器就地巡检，发现箱式变压器异常情况及时处理。箱式变压器出现事故除了有可能引起自身的火灾外，还有可能引燃周围的林地、山地、风机以及导致风机飞车、倒塔等事故。
2 箱式变压器的组成与二次保护
（1）作者所在风电场箱式变压器采用的是环氧树脂干式变，由低压室、变压器室、高压室三大部分组成。
1） 低压室，包括低压侧开关、隔离变压器、风机控制电源开关、电压表、电流表、温控器、测量装置等设备；
2）变压器室，包括环氧树脂干式变压器、变压器绕组温度传感器、轴流风机、低压侧电流互感器等设备；
3）高压侧，包括SF6开关、高压侧电流互感器、避雷器、保护装置、智能操控装置等设备。
（2）箱式变压器的二次保护。1）低压侧开关，由过流3段保护组成，保护装置为框架断路器自带的电子脱扣器，保护范围：风机变频器到箱式变压器I低压侧开关出线端。2）干式变压器，由超温保护组成，保护装置为干式变温控器、绕组温度传感器，保护范围：变压器本体。
3）高压侧开关，由过流3段和零序方向2段保护组成，通过配置的数字测控装置进行定值整定，保护范围：低压侧开关进线端到高压侧开关出线端，包括变压器本体。
3 事故案列
（1）案列1：该风电场某期项目35台风机投入运行时，无论在负荷大或小时，箱式变压器均频繁跳闸，严重影响了风电场的安全运行和经济效益。经过运维人员长时间的排查后，初步判定是由于箱式变压器高压侧开关的保护测控装置选型不匹配造成，后经过批量更换保护测控装置，这一问题最终彻底根除。
（2）案例2：某日，该风电场的某台风机远程监控失去通讯。运维人员赶到机位时，发现箱式变压器低压室着火。经过紧急扑救后，将火灾范围控制在低压室。经过事故分析后，原因是由于低压侧电流互感器在变压器室内，在长期的高温环境中，极易造成外壳老化、脆裂，进而造成电流互感器二次回路开路，形成过电压引起火灾。在对其它箱式变压器的检查中，也发现了所有变压器的低压侧电流互感器均有不用程度的老化、开裂现象，进一步验证了事故分析的结论。由于低压侧电流互感器的二次回路只接于电流表使用，弊大于利，事故整改措施是对低压侧电流互感器进行拆除，以防此类事故再次发生。
（3）案列3：某日，该风电场某组集电单元高压开关突然跳闸，保护装置报过流I段动作。运维人员立即对集电线路电缆和该组7台箱式变压器进行检查，发现某台箱式变压器低压侧有一根电缆在分叉头处已经熔断，该电缆为3*240，三芯分别接于变压器低压侧三相，该电缆共有6根。经过事故分析，是由于电缆绝缘老化，造成了相间短路，但本该是高压侧开关动作的，由于箱式变压器UPS故障，高压侧开关保护装置不能正常工作，造成了越级跳闸。
4 措施及建议
（1）加强箱式变压器的日常巡检。重点检查干式变温控器是否正常工作，手动启停轴流风机是否能正常工作、UPS电源是否正常、保护测控装置是否正常得电有无报错、温湿度监控器是否正常工作、SF6开关压力指示是否在正常范围，有无下降趋势、变压器运行声音是否正常等，对发现的问题要及时处理。
（2）做好定期维护工作。每年度对箱式变压器做一次停电维护工作，对变压器各接头螺栓和固定螺栓进行力矩校验紧固、清理变压器室卫生、封堵电缆孔洞、检查电缆老化程度，必要时进行处理。
（3）做好预防性试验工作。每年度应及时做好变压器的预防性试验工作，主要有变压器本体绝缘测量、高低压电缆绝缘测量、变压器高低压绕组直阻测量、高低压侧开关的保护动作校验防止误动、拒动。
（4）增加监控途径。1）将箱式变压器绕组温度通过风机RTU传到风电场中控室电气后台，有利于发现异常时能及时处理。2）将变压器的保护和测控装置信号传到中控室电气后台。3）增加户外监控，对箱式变压器进行全方位监控，并将监控信号传到中控室后台。
5 结论
箱式变压器的可靠性是风电场风机安全稳定运行的前提，但由于大部分箱式变压器的综合自动化程度不高，使之存在监控盲区，再加上风机箱式变压器都分散在野外造成巡检难度大、维护人员重视不足，导致很多箱式变压器隐患无法及时发现消除直至发生短路跳闸、着火等事故时才引起重视。作者结合多年在风电场运维中处理的箱式变压器事故和隐患的经验，提出了一些改进措施和建议，希望对同行业内的风电场亦有参考意义。
参考文献：
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[2]国投云南风电有限公司.风电场运行与维护技术问答[M].中国电力出版社，2019（01）.
[3]国家能源局.电力变压器运行规范[M].中国电力出版社，2017（04）.
[4]王涛等.变压器保护[M].中国电力出版社，2013（04）.
作者简介：王志阳（1987-），男，福建南安人，本科，工程师，主要从事风力发电厂的运行维护工作。
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