风电箱变知识培训

2、风电机组变型式的选择
1）组合式变压器，简称“美变”
➢高压元件内置、结构紧凑 ➢环境适应性强，安装方便 ➢变压器通风散热条件优异
2）预装式变电站，简称“欧变”
➢保护较为全面，成套性强，安装方便 ➢体积较大 ➢采用紧凑型欧变（也称“华变”）环境适应性和通风散热条件较好
3）派生类组合式变压器，简称“裸变”
230.55
11.00 13.28 54.53 6.69
14.50
108.80 238.30 371.85
27.00 110.40 211.2
10.19 22.32 34.83
2.53 10.34 19.78
合计
11262.02
8604.32
1590.15
1067.55
3）根据统计数据，风电机组变发展的趋势
35kV油浸式负荷开关开断电流能力不足 改进措施：
根据当前实际情况，在安装使用说明书中提醒 现场操作者：“严禁帯载操作，仅限于空载操作”
6）箱变密封缺陷
缺陷描述：柜体密封不良而进雪（沙） 原因分析：早期产品柜体密封结构设计 和密封材料选取不合理 改进措施： 1、所有密封面增加密封件 2、外门门缝采用“迷宫式”结构 3、采用耐低温、压缩率高的密封材料 4、密封条安装时增加裕度
调整高压室电器元件布置，将高压避雷器和带 电传感器顶装，高压出线套管中部水平安装，下 部空间全部留给现场电缆制作，有效地保证高压 电缆的安装空间。
8）长途运输问题
故障描述：箱变低压柜柜门脱落，导致电气连 接线损坏 原因分析：早期产品低压柜的固定结构薄弱， 仅有底部固定，上部缺少固定，易出现来回晃 动，从而导致柜门脱落。 改进措施：上部增加对角固定；严格控制柜门 配合间隙，减少柜门上下晃动和门锁紧间隙， 后期产品得到解决。
风电机组变容量比例统计（单位：MVA）
欧变 14.1%
裸变 9.5%
美变 76.4%
美变 欧变 裸变
2）2007-2012年风电机组变供货情况：
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
风电公司
龙源电力 大唐
国电电力 国华投资 华能电力 中广核
华电 华润电力 中电投
其他
总数
容量
比例
（MVA） （%）
➢ 风电机组变向大容量发展
2007-2012年风电机组变总平均容量统计(kVA):
2500
2000 1500
1600
1557
1458
1595
1745
1950
1000
500
0 平均容量
2007 1600
2008 1557
2009 1458
2010 1595
2011 1745
2012 1950
平均容量
➢ 裸变型式逐步消失，欧变型式逐步增多，但目前仍以美变型式为多
• 环氧浇注类附件
早期结构制作类缺陷
结构制作类缺陷台数：
包括：
15
➢ 箱变柜体密封不良 15
16 14
➢ 预留电缆安装空间不足 8
12
➢ 长途运输问题 8
10 8
8
8
系列1
长途运输问题主要是指经过
6
4
长途运输后，部分结构件和电器
2
连接件松动出现缺陷。
0
箱变柜体密封
抗长途运输
预留电缆安装空间
现场安装类故障
目录
一、引 言 二、概 述
1、风电场特殊自然环境要求 2、风电机组升压组合变压器型式的选择 3、产品数据统计 三、典型故障分析 1、典型故障统计 2、典型故障分析和改进 四、技术特点介绍 1、推荐方案 2、主要特点 3、工艺与工装 五、研究性试验及标准化建议 1、高压全范围限流熔断器绝缘耐受能力的研究 2、模拟风场条件下的温升测量 3、总结各风电场风电机组变的结构、型式，推行标准化 4、塔筒变等其它型式的风电机组变研究
包括：
➢ 电缆制作 9
现场安装类故障台数：
➢ 现场基础问题 4
9 10
--电缆故障：主要是指35kV级
8Leabharlann Baidu
电缆制作不规范和绝缘距离不
6
足而产生的故障
4
--现场基础问题，包括：
4
系列1
不便于操作、维护
2
基础下沉，导致变压器故障
0
电缆制作
套管连接架空线过紧
2、故障分析和改进
1）环氧浇注类附件故障
故障描述：低温冻裂导致绝缘故障 原因分析：配套厂家制作过程中未严格按照配方比例进行生产 改进措施：严格要求配套厂家按照配方工艺制作，我公司加强进货检验（高、低温交替耐受 能力试验）
高压套管开裂
高压带电传感器
2）组合式过电压保护器故障
故障描述：系统接地过电压导致过电压保护器故障 原因分析：和单只金属氧化锌避雷器相比，组合式 过电压保护器是由四个避雷器单元组成的四星形结 构，如图1，包括相和地两个单元，存在以下不足： ➢ 运行过程内部阀片荷电率高，产品自身寿命短 ➢ 过电压保护可靠性差 ➢ 产品结构复杂且成本高 改进措施：推荐使用单只金属氧化锌避雷器，避免 使用组合式过电压保护器，实际运行中故障率明显 降低。
➢ 低压侧过电压保护： 氧化锌避雷器
➢ 低压侧线路保护： 智能断路器
➢ 非电量保护： 油温/压力/油位
V V V
A A A
至高压线路
至低压线路
至二次回路
高压室
变压器
美变方案电气接线图
低压室
2、紧凑型欧变方案，也称“华变”
➢ 高压侧过电压保护：氧化锌避雷器 ➢ 高压过电流保护： 后备熔断器 ➢ 高压负荷开关： 三工位真空开关 ➢ 低压侧过电压保护：氧化锌避雷器 ➢ 低压侧线路保护： 智能断路器 ➢ 非电量保护： 油温/压力/油位/瓦斯
V V V
紧凑型欧变方案外形图
56.44% 60% 50% 40%
30.69%
•以附件类故障居多，占56.44%
30%
•结构制作类故障占30.69%，主要集中在 20%
系列1
12.87%
早期产品中，后期产品中已得到解决 10%
•现场安装类故障占12.87%
0%
附件类
结构制作类
现场安装类
附件类故障
➢ 按照故障台数依次是：
• 组合式过电保护器 23
25
• 环氧浇注类附件 16
• 全范围2限0流熔断器 8 • 35kV级1油5浸式负荷开关 7 • 690V低1压0主断路器 3 ➢ 按照故障的5危害性依次3是：
主要附件故障台数：
23
16
7
8
• 690V低压0主断路器
• •
•
组全3659合 范k0VV式 围低级压过 限油主电 流浸断3保 熔式5路k护 断V负器级器 器荷油浸开式关负荷开关组合式过电保护器全范围限流熔断器 环氧浇注类附件
28.1%
6.3%
2009 65.6% 6.3% 28.1%
14.9% 13.0%
2010 72.1% 13.0% 14.9%
17.7%
0.0% 2011 82.3% 17.7% 0.0%
23.0%
0.0% 2012 77.0% 23.0% 0.0%
美变 欧变 裸变
➢ 欧变型式中，“紧凑型”欧变方案成为主流方案
7）电缆安装空间不足
故障描述：早期产品中高压室进线电缆安装空间 不足，电缆绝缘距离不够，导致电气故障。 原因分析：对于35kV电缆集电线路的风电场，出 现多台箱变高压室需要汇接多根电缆（3根及以 上），早期产品中，对该类接线方式缺乏了解， 预留空间不足，不便于现场电缆制作和安全绝缘 距离的保证。 改进措施：
墩基基础夯实； 架空线预留足够裕度。
描述：现场墩基未充分考虑箱变操作维护通道， 不便于操作，存在安全隐患。 改进措施：现场墩基需充分考虑操作维护通道。
四、技术特点介绍
一、推荐方案
1、美变方案
美变方案外形图
➢ 高压侧过电压保护：氧化锌避雷器
➢ 高压过电流保护： 全范围熔断器
➢ 负荷开关：
二工位油浸式
一、 引 言
我公司是有46年的生产历史，专注于变压器的制造和销售，经过近十几年来的快速 发展，已经形成产能120,000MVA，生产500kV及以下各种规格变压器的一家大型民营 企业，连续5年行业排名第一，成为变压器行业排头兵企业。
产品销售遍布全国31个省、自治区、直辖市，并出口美国、加拿大、日本、德国、 新加坡、香港等40多个国家和地区。随着与高端市场客户的深入交流，我们对变压器 内部模型计算、外部涂装、二次控制和防风、防尘和防震等方面有了更进一步的认识 和发展。
4）低压智能断路器故障
故障描述：断路器故障引起变压器损毁 原因分析：断路器绝缘裕度不足 改进措施： 1、根据我们的建议，附件厂调整了断路器 对地和相间外绝缘距离，提高冲击水平 2、提高分断能力，690V断路器分断能力可 实现35kA-100kA的覆盖
5）35kV油浸式负荷开关故障
故障描述：负荷开关帯载操作导致变压器内部故障 原因分析：
9）电缆制作问题
故障描述：箱变35kV电缆头故障 原因分析：电缆头应力锥等关键环节控制不良 改进措施：安装单位加强安装过程控制
10）现场箱变墩基问题
描述：墩基下沉导致变压器故障 原因分析：
某项目，因为现场变压器墩基下 沉，从而出现变压器套管被架空线拉 紧，其密封损坏后变压器进水，导致 变压器电气绝缘故障。 改进措施：
从设备故障情况来看，出现风电机组变故障总计210台次， 占安装台数的3.4%。风电机组变共涉及20个厂家，其中故障最多 厂家故障比例10%；我公司投产868台，故障3台，故障比例0.35%。
2）我公司风电机组变故障统计：
➢故障类型主要分三类：
•附件类 57台
各类故障占故障总数比例：
•结构制作类 31台 •现场安装类 13台 ➢ 总故障台数 101
我公司认为未来风电机组变发展方向： 1）对变压器质量将愈加重视，并加快标准化工作的开展； 2）随着风机功率的增大，配套变压器的容量将越来越大； 3）随着海上风电的发展，符合海上运行环境的变压器需求将 增多。
二、概 述
1、风电场特殊自然环境条件
➢ 高寒地区：低温至-45℃ ➢ 沙尘地区：高强度风沙、紫外线和雨雪，并常伴有低温 ➢ 高原地区：海拔2500米以上，常伴严重凝露、凝冻和雷暴气候 ➢ 沿海地区：高盐雾，常伴有高湿度和雷暴气候
2007-2012年各类风电机组变所占比例（容量）统计：
120%
100.0% 100%
80%
60%
94.4%
65.6%
72.1%
82.3%
77.0%
40%
20%
0% 美变 欧变 裸变
0.0% 0.0% 2007 100.0% 0.0% 0.0%
2.5% 3.1%
2008 94.4% 2.5% 3.1%
1736.30 1542.00 1491.35 1132.00 972.70 607.00 405.80 395.40 382.90 2596.57
15.42 13.69 13.24 10.05 8.64 5.39 3.60 3.51 3.40 23.06
美变
欧变
裸变
容量 比例 容量 比例 容量 比例 （MVA） （%） （MVA） （%） （MVA） （%）
➢结构简单，安装方便 ➢环境适应性强 ➢变压器通风散热条件优异 ➢高压无保护
3、风电机组变的数据统计
1）风电机组变台数和容量统计
名称 台数 容量（MVA） 平均容量（kVA） 总台数
美变 5139 8604.3 1674
欧变 882 1590.1 1803 6784
裸变 763 1067.6 1399
2008-2012年风电欧变两种型式比例（容量：MVA）：
常规型 15.94%
紧凑型 84.06%
常规型 紧凑型
三、典型故障分析
1、典型故障统计
1）某新能源公司调查数据
2011年，某公司对2007年投产后的风电机组变进行了系统统 计，共计6183台，其中35kV等级风电机组变5519台，10kV等级 664台。
1627.50 1128.80 1491.35 548.95 105.60 500.60 378.80 395.40 272.50 2154.82
18.91 13.12 17.33 6.38 1.23 5.82 4.40 4.60 3.17 25.04
174.90 211.20 867.10 106.40
3）全范围限流熔断器故障
故障描述：熔断器绝缘熔管渗漏 非正常开断故障
原因分析：制造厂的早期产品密封结构存在 薄弱环节，受到外力作用后，易出现渗漏问 题；制造厂在生产制造过程中未能按照风电 产品实际使用工况进行，而是简单参考“交 流熔断器”标准制作、试验。 改进措施：采用多重密封防护，提高密封性 能；模拟实际使用工况进行试验，提高其可 靠性。
随着风电经济性的进一步提升和风电并网消纳问题的逐步解决，风电作为新能源 之一，成为国家能源发展的重点方向。从2007年至今，我公司为全国风力发电用户提 供风电机组升压组合变压器（下文中简称“风电机组变”）6784台。通过对产品制造、 运输和运行过程中出现典型问题的分析、研究和逐步改进，我公司风电机组变的技术 水平取得了长足发展。