临海风电组合变压器的优化设计

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1、临海风电组合变压器的优化设计　　摘要组合式变压器又叫做美式箱变，是一种将开关设备、变压器器身、熔断器、开关设备、辅助设备、分接开关等组合到一起的变压器。风力作为一种清洁能源，通过将风力发电中应用组合式变压器可以显著提高发电质量和发电效率，因此本文重点对海上风电变压器的特点和要求进行了分析，然后对海上风力变压器的设计要点进行了探讨，以降低系统故障，保证海上风电变压器的可靠性。　　【关键词】风电组合变压器优化结构设计　　随着环境污染问题日益严峻，可用能源日益减少，人们对风力发电的重视度不断提升。海上风场风力资源具有风速大、密度高、资源多、风力稳定等优点，而且在海上建设风电场并不

2、会占用耕地，风电机组的吊装和运输也比较方便，但是由于海上环境存在霉菌、盐雾、湿热等情况，会影响风电机组的使用年限。变压器作为风电机组的重要部分，由于?w积比较大，更换比较困难，底架、铁心、绕组等都很容易生锈腐蚀，所以在进行海上风电机组设计过程中需要重点进行研究，并作出合理的设计。　　1风力发电体系的类别和基本特点　　风力发电的基本原理是将风能转化为机械能之后再转变为电能的基本过程，而风力发电系统的基本特点如下：　　（1）独立运行的风电体系主要划分为充电型和动力型两种，其主要适用于机组容量比较小的情况。　　（2）并网运行的基本方式是借助同步发电机或者异步发电机作为动力和电网并

3、联运行。经过并网之后电压和频率完全取决于电网。在电网无穷大时将会产生极强的牵制力，自身也会产生巨大的能量吞吐能力。对于并网之后的风力发电机来说，其输出电能的大小将直接由风力大小决定。该种运行方式要求风力发电机必须得到并网和解列控制，而并网的前提条件则是风力发电机和电网的频率完全一致。　　在风力发电机因为风速过小而不能输出电能时便会从电网解列。对于风力发电混合能源体系来说，其主要由两种及以上能源共同组成供电体系，其又被称之为混合能源系统。在该体系中应包含至少一种稳定能源，只有这样才能够有效保证系统供电的连续性和稳定性。　　2海上风电机组变压器建设的基本要求　　海上风电机组专用

4、变压器的基本作用是将风电机组所产生的低压电能经过升压转变为10kV或者35kV的高压电后通过海底电缆将其输送到风电场升压站。对于海上风电机组来说，出于成本考虑的原因，其极少将变压器放置于塔筒10m之外，其常见的处理方式是将变压器放置于塔筒内部或者机舱中予以综合，而海上风电变压器的技术特点主要有以下几点：　　（1）自身的发热量较小。因为风力发电自身具有极为显著的季节性，变压器的空载时间过长，年负载率平均只有30%，因此应当将空载所产生的损耗降到最低；与此同时由于变压器处于塔筒内部或者机舱中，不利于散热，其在带负载状态下工作的效率应当更高。　　（2）自身的耐候性必须更强，具有较

5、强的抗风化腐蚀作用。在风力资源极为丰富的海上和沿海地区，盐雾和霉菌以及湿热等恶劣的气候环境会对变压器造成致命性的损伤。此外在没有吊装时发电机可能长时间放置于野外受到暴晒和腐蚀等作用，该种现象极有可能使得变压器在使用之前就受到较大损伤。　　（3）要求变压器重量较轻，体积较小，自身的机械强度必须更高，外形美观，方便吊装。因为变压器所放置的塔筒和机舱空间较为狭小并且具有较强的不规则性，与此同时必须充分考虑电气安全间隙和机组的单位容量重量等多种因素，因此对于变压器在设计和制造过程中的体积和外形以及重量都提出了更高的要求。海上风机必须讲过长距离和不同方式的运输以及吊装，其整体过程极为

6、艰难，在此过程中必然会受到振动和桩基，因此要求变压器自身具有极强的机械强度。　　（4）对于变压器技术的要求。因为海上风电机组自身受到交通和周围环境的限制，在日常维护和检修过程中都必须花费大量的人力和物力，整体投入成本较大，在维护过程中每次都会造成机组长时间停运，对风电机组的使用率造成了极为显著的影响。基于此必须通过安全、实用、经济的角度进行产品设计，要求负荷开关和变压器两者采取分箱结构，箱体体积应当按照需求进行设计，尽可能降低整体尺寸，实现箱体的密封性和美观性。高压电缆接线应当采用一进一出的基本设计，变压器散热片自身应当包含防碰撞保护，变压器不能出现渗漏油的现象。其基本原理

7、如图1所示。　　3对于海上风电机组变压器的说明　　3.1变压器冷却的基本方式　　根据变压器冷却方式存在的差别，可以将其划分为油浸式变压器和干式变压器及气体变压器多种新式。其中油浸式变压器自身具有体积小和耐压等级高以及散热性能较好等特点，但是其自身存在较为严重的漏油现象，在产生故障时极有可能出现喷油和燃烧的可能，对于环境污染较为严重，在塔筒或者机舱中使用时极为危险，此外其自身还具有难以维护和重量过大的缺陷，因此不适合在海上风电机组中使用；对于干式变压器来说，其自身具有安全、干净、耐阻燃、容易维护以及抗短路能力强等多种