浅谈高寒地区风电专用组合式变压器设计要点

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1、第47卷第6期Vol.47No.62010年6月TRANSFORMERJune2010浅谈高寒地区风电专用组合式变压器的设计要点阳水才，赵国君，胡建新，张伟涛（明珠电气有限公司，广东广州511400）摘要：分析了机电产品在低温环境下工作存在的问题及影响风电专用组合式变压器设计使用的因素，并提出了解决措施。关键词：组合式变压器；风电；设计中图分类号：TM402文献标识码：B文章编号：1001－8425（2010）06－0010－03BriefDiscussiononMainPointsofDesignofCom

2、binedTransformerforWindPowerPlantinHigh-ColdAreaYANGShui-cai,ZHAOGuo-jun,HUJian-xin,ZHANGWei-tao（PearlElectricCo.,Ltd.,Guangzhou511400,China）Abstract：Theproblemsofelectromechanicalproductsunderlowertemperatureandthefac-torstoinfluencedesignandoperationofcom

3、binedtransformerforwindpowerplantarean-alyzed.Themeasurestosolvethemarepresented.Keywords：Combinedtransformer；Windpower；Design笔者在总结本公司近年来在我国北方风电场风1引言电专用组合式变压器的设计制造、安装、调试以及维我国东北、西北和华北地区风力资源非常丰富，护经验的基础上，通过分析低温对主要零部件的影风电机组的年平均利用小时数在国内居前，发展风响，提出了低温环境下风电专用组合式变压器

4、的设力发电有着得天独厚的气候条件。因此，从2005年计与选型要点，以期为今后低温环境风电专用组合起,这些地区的风电装机容量持续增长,目前全国装式变压器的设计提供参考。机总容量的76％分布在这些地区。2机电产品在低温环境下工作存在的问题这些地区气候条件的一个共同特征是冬季气温较低，极端温度低于－40℃，低温问题是这些地区风机电产品在低温环境下工作存在的问题主要电场所面临的一个共同问题。低温环境下，机组设备有：金属材料的低温脆断、动力机械的低温启动、液的运行工况、零部件的性能和可维护性等将发生变压系统的低温障碍、

5、电器元件低温下的参数变化及化，如不及时采取有效措施，可能会造成风力发电系其引起的控制系统的低温失效、金属构件及压力容统超出设计允许范围，情况严重时甚至会引起安全器的低温焊接和金属材料低温物理性能的改变等。事故。与风电专用组合式变压器有关的问题有：目前，针对低温环境的设计技术标准在风电行（1）金属材料的低温脆断。金属材料的机械性能业中还是空白，大多数安装在低温地区的风力发电具有随温度变化而变化的特性，特别是温度降低到机组是在其标准产品设计的基础上，采取一些专项某一数值的时候，其AK（冲击）值会发生明显的变的技术

6、改进措施，期望能保证机组的正常安全运行。化。韧性很好的金属，在温度降到一定的数值（即材根据加拿大北部一些风电场的运行经验，在高寒地料的脆性转变温度）以下时，会突然呈现很强的脆区的风电系统采取的一些针对性措施起到了一定作性，这一特性是构件在低温下损坏的主要原因，而且用，但要达到预期要求还需要进行更多富有挑战性也是轴、弹簧、吊环和销钉等零件在低温环境下断裂的创新工作。的原因。在工程结构机械和压力容器中总是存在一第6期阳水才、赵国君、胡建新等：浅谈高寒地区风电专用组合式变压器的设计要点11定的缺陷和几何形状的不连续

7、性，因而就会造成局产品和高温环境下产品那样受到广泛的关注。不同部应力集中，并且在结构中存在残余应力。当材料的种类的零部件受低温的影响是不同的，因而应采取低温韧性较低时就会在应力集中的部位产生低温应不同的解决措施。力脆性破坏而造成灾难性事故。如果处理不当，油箱（1）对于金属构件，应根据承受载荷的形式予以面板及壁板等钢结构件在超低温环境下会发生局部区别对待。承受冲击载荷的部件，如内部部分运动部脆断，从而造成变压器油的严重泄漏，危及产品的安件或者传动部件，需重点防止低温时的脆性断裂，提全运行。所以，在低温及超低温环

8、境下使用的结构材高材料和构件的多次冲击抗力。材料的化学成分、冶料必须具有良好的低温韧性。炼方法、晶粒尺寸、轧制方向和应变时效以及冶金缺（2）低温焊接。焊接对普冷环境下工作的机械或陷等是影响冲击韧度和冷脆转变温度的主要因素，构件的影响最大，焊接处或热影响区往往是低温脆需要在设计和选型时认真对待。采取适当的热处理断破坏容易发生的部位。焊接工艺不当，构件结构应方法（淬火＋中温回火）能显著提高材料承受冲击的