海上风电机组变压器选型方案
变压器在海上风力发电场中的三维磁场分析与优化设计
变压器在海上风力发电场中的三维磁场分析与优化设计在海上风力发电场中，变压器扮演着重要的角色，用于将发电机产生的电能变换成适合输电的电压。
而为了确保变压器的高效运行和可靠性，进行三维磁场分析与优化设计是必不可少的。
在海上风力发电场中，变压器的设计面临许多挑战。
海洋环境的复杂性和恶劣的工作条件使得变压器的散热、绝缘和可靠性等方面的要求更加严格。
而磁场分析和优化设计可以帮助我们更好地理解和解决这些问题。
首先，进行三维磁场分析可以帮助我们深入了解变压器内部的电磁场分布情况。
通过数值模拟的方法，可以计算出变压器内部的电磁场强度、磁感应强度以及电流等参数。
这些参数对于变压器的设计和性能评估非常重要。
基于这些结果，我们可以通过优化设计来改善变压器的磁场分布，提高其性能和效率。
其次，三维磁场分析还可以帮助我们识别和解决潜在的问题。
比如，通过分析磁场分布的不均匀性，我们可以确定热点区域的位置，进而采取相应的措施来改善散热效果。
此外，磁场分析还可以用于评估绝缘系统的性能，预测潜在的局部放电问题，并设计更加可靠的绝缘结构。
另外，优化设计是三维磁场分析的重要应用之一。
通过合理的设计和优化，可以减少电磁损耗，提高传输效率。
例如，可以通过优化磁芯的几何形状和材料选择来降低磁滞损耗和涡流损耗。
此外，还可以通过合理设计变压器的绕组结构和布局，来减少额定电压下的电流密度和感应电压，提高变压器的运行效率和可靠性。
除了磁场分析和优化设计，变压器在海上风力发电场中还面临一些其他的问题。
例如，海洋环境中的腐蚀和湿度会导致绝缘材料的老化和损坏，因此需要特殊的防护措施。
同时，变压器还需要考虑良好的冷却系统，以确保稳定的温度和散热效果。
这些问题在进行磁场分析和优化设计时也需要考虑进去，以保证整个系统的安全和可靠性。
综上所述，变压器在海上风力发电场中的三维磁场分析与优化设计是非常重要的。
通过磁场分析，我们可以深入了解变压器的电磁场分布情况，并识别和解决潜在的问题。
海上风电机组变压器选型浅析
© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .海上风电机组变压器选型浅析金风科技张广宇2019.12.14旺材变压器© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .标题首行8个字最多2行字© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .ContentsDriving Our Renewable Future创 领未来能源目录1现状趋势2选型需求3选型案例4近期展望旺材变压器© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .海上风电现状与趋势装机容量单机容量•根据国际能源署预测，从2018年到2040年，全球海上风电新增装机容量将增加15倍。
最新发布的中国近中期海上风电发展展望，十四五期间装机将达到19GW ，是十三五2.4倍，市场潜力大•金风是中国最大、全球前三的风电整机商，2020年预计总装机将达20GW•风机单机容量逐年递增，2021年达12MW 。
•海上风电用变压器特点：市场大、技术、质量、运维要旺材变压器© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .集电线路与电气连接永磁直驱风力发电机旺材变压器© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .标题首行8个字最多2行字© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .ContentsDriving Our Renewable Future创 领未来能源目录1现状趋势2选型需求3选型案例4近期展望旺材变压器风电变压器特点内容电气设计特快速暂态过电压（VFTO ）断路器分合闸操作会产生特快速暂态过电压，此电压的主要频率与绕组固有频率一致时，绕组将可能产生共振，产生原来电压水平多倍的过电压。
海上风电可研-风电机组选型、布置及风电场发电量估算
海上风电可研-风电机组选型、布置及风电场发电量估算风电机组选型、布置及风电场发电量估算1、风电机组选型1．1根据风电机组的制造水平、技术成熟程度和价格、本地化程度、产品可靠性及运行维护的方便程度，综合考虑海上风电场的自然环境、风况特征、风电场运输和安装条件，并结合电网部门关于风电场接入电网有关技术条件，确定比选机型的范围。
1.2机型选择包括以下内容：（1）比较特征参数、结构特点、塔架型式、功率曲线和控制方式；（2）根据充分利用风电场海域和减小风电机组间相互影响的原则，对各机型方案进行初步布置，计算各风电机组年发电量；（3）初步估算各机型方案风电机组及相关配套投资、运行费用；（4）通过技术经济比较提出推荐机型。
2、风电机组布置2．1根据风电场风能资源分布情况及风电场海底地形、管线、航道、锚地、施工及其他限制条件，兼顾单机发电量和风电机组间的相互影响，拟定若干个风电机组布置方案，结合集电线路的布置方式对风电机组布置进行优化。
2.2按照风电机组间的相互影响和发电量等方面对各风电机组布置方案进行比较，选定风电机组推荐布置方案，并绘制出风电机组布置图。
2.3根据现场测风资料，结合推荐机型和推荐布置方式，对备选的轮毂高度进行技术经济比较，提出推荐的轮毂高度。
3风电场年上网电量计算3.1利用风能资源评估专业软件，结合风电场风况特征和现场空气密度对应的风电机组功率曲线，计算各风电机组的年发电量。
3.2利用风能资源评估专业软件评估风电机组尾流影响，并估算风电场年发电量尾流影响折减系数。
3.3提出风电机组可利用率、风电机组功率曲线保证率及叶片污染折减系数。
3.4根据风电场现场气象数据，估算气候条件对发电量的影响，提出风电场年发电量气候折减系数。
3.5根据风电场风向分布和湍流强度水平，提出控制和湍流折减系数。
3.6计算变压器及场内集电线路损耗，风电场自用电量等，提出损耗系数。
3.7根据天气、交通等因素对风电场运行维护进出场的影响，提出维护受影响的发电量折减系数。
变压器在海上风力发电场施工中的输送和组装技术研究
变压器在海上风力发电场施工中的输送和组装技术研究随着全球对可再生能源需求的增加，海上风力发电场成为了一种重要的能源选择。
海上风力发电场具有风能资源丰富、空间利用率高以及对环境影响较小等优势。
而其中一个重要的组成部分就是变压器。
在海上风力发电场的施工过程中，变压器的输送和组装技术是一个关键的研究领域。
1. 变压器在海上风力发电场施工中的重要作用变压器在海上风力发电场中的作用主要是将风轮产生的电能从发电机输出变压为适合输送的电能，然后通过海底电缆输送到陆地。
变压器能够实现电能质量的升级，提高输电效率，确保电能的稳定输送。
因此，在海上风力发电场施工中，变压器的选择、输送和组装技术至关重要。
2. 变压器的选择和设计在海上风力发电场施工中，变压器的选择和设计需要考虑多个因素。
首先，由于海上环境特殊，变压器需具备防腐蚀和防潮湿的特性，以保证其长期稳定运行。
此外，变压器还需要适应海上风力发电场的特殊工作负荷和电网规模。
对于海上风电厂而言，因为设备的散热条件较差，所以变压器的容量不宜过大，同时应注意设备的质量和可靠性。
在选择和设计变压器时，还需要充分考虑未来的维护和更换成本。
3. 变压器的输送技术研究在海上风力发电场的施工中，变压器的输送是一个具有挑战性的任务。
由于变压器体积庞大、重量较重，如何将其安全、高效地运输到海上风力发电场成为一个难题。
传统的陆地运输方式无法适应海上施工的需要。
因此，需要针对变压器的特点，研究开发适用于海上风力发电场的输送技术。
目前，有两种主要的变压器输送技术被提出。
一种是通过特殊设计的船舶运输变压器到目的地。
这种方式需要考虑船舶的承载能力、稳定性和安全性，以及变压器的吊装和固定方法。
另一种是采用模块化设计，将变压器分为多个部分，然后在陆地上进行组装，再将组装好的变压器运输到海上风力发电场。
这种方式可以降低单个部件的重量和尺寸，减少运输难度。
4. 变压器的组装技术研究变压器的组装是保证其正常运行的关键环节。
风电场箱式变压器选型与维护
近年来，中国风力发电大规模发展，箱变作为风力发电场的主要设备之一，其故障在一定程度上影响风电场的发电效益。
本文对风电场箱式变压器选型做了调查统计，对美式箱变运行中存在的问题进行汇总，通过风场箱变故障实例，对运行中美式箱变出现的故障原因及改进措施做了探讨，为沿海风电场箱变的采购及运行维护提供参考意见。
双馈异步型风电机组，有一台风电机组基本上就有一台箱式变压器（简称箱变）。
箱变能否安全的运行，直接影响风电机组运行的工况。
由于沿海风电场箱变地处偏僻、人迹罕至的地方，环境湿度大，对风电场箱式变压器选型与运行维护提出较高的要求，本文结合工作实际，分析了运行中箱变存在的问题，为同行提供有益的借鉴。
1箱式变压器的选型箱式变压器目前主要有欧式变压器（简称欧变）和美式变压器（简称美变）二种，根据笔者的运行经验及与同行的交流，目前沿海风电场宜选择美变，主要原因有二，设备简洁，散热效果好，欧变外壳容易受强风、潮湿等原因影响受损。
美变在设计制造时，应考虑便于运行人员的操作与维护。
2美变运行中的主要问题美变在运行中发生的主要问题与设计、制造、安装、运行等因素有关，主要表现在：2.1设计方面（1）设计容量偏小，导致变压器运行中发热；（2）布局不合理，不利于运行中操作、巡视及异常的隔离。
2.2制造方面（1）变压器防腐未按要求处理和施工，造成箱变锈蚀；（2）变压器油不符合规范要求，有些采用二次油，且未进行必要的处理；（3）焊接质量问题或密封圈错位、螺丝未拧紧，出现渗漏油现象；（4）箱变密封性较差，柜门有缝隙，出现元器件易被灰尘污染，或潮湿空气进入，发生腐蚀。
2.3安装方面（1）基础施工不符合规范要求，导致一段时间后，箱变基础发生不均匀沉降，发生倾斜；（2）防火封堵及孔洞不符合规范要求，以致老鼠、黄鼠狼、蛇等小动物进入箱变，发生短路故障，损坏设备。
3箱变运行中典型故障的反措（1）箱变漏油。
箱变漏油主要有焊接质量、密封圈性能不良或螺丝松动等原因。
海上风电机组变压器选型方案
热树脂 加填料 环氧树脂 加玻璃纤维 铝
铜
63 x 10 –6 cm/(cm*grd) 28 x 10-6 cm/(cm*grd) 20 x 10-6 cm/(cm*grd) 24 x 10-6 cm/(cm*grd) 17 x 10-6 cm/(cm*grd)
低压出线
铁心
绝缘筒 垫块 高压接线端 高压线圈
高压连接
高压线圈绕线
- 双层式绕线 可采用铜／铝，圆线扁线
- 层间用玻璃纤维毡绝缘强度好 - 优化电场强度分布 - 通过设置气道有效散热 - 玻璃纤维增强提高机械强度
SGB高压线圈浇注工艺
- 线圈被用环氧树脂整体浇注 - 精准控制真空浇注和固化完全避免气孔、
安全系统特性
安全系统可集成在2.5MW至10MW的海上风机内 变压器与外界环境空气隔绝 尤其适用于海上/潮间带风力电站以及极端环境条件 通过热交换器进行冷却（冷却介质可以是水或空气) 陆上，潮间带，海上风电 (不同盐度的空气) 极冷气候条件(零下50°C) 极热气候条件 防沙尘
高短时过载和极端天气环境下的测试
油浸式变压器
1.存在爆炸的风险
2.可能会漏油，污染海洋环境 3.在寒冷环境中需要预热启动 4.只能监测油温，从而间接反馈线圈温度信 号 5.在25年的全寿命周期内可能涉及到换油和 密封系统。 6.只能整体更换，需要较大的塔筒门和专业 运维施工船进行更换维修。单台更换造价很 高
SGB-SMIT
全球领先的独立变压器制造商
环氧树脂加玻璃纤维的组合热膨胀系数与铜和铝非常相近
现场线圈维修更换
风力发电场主变压器选择及优化设计
风力发电场主变压器选择及优化设计省市：广东省广州市邮编：511450摘要：在风力发电场中包含了多种风力发电设备，变压器作为一种重要的设备，对风力发电的稳定性和安全性产生直接的影响，对此人们在风力发电场建设运行中需要科学分析不同的主变压器型号和性能。
对变压器的特点、出力曲线、系统设计方案等进行综合分析对比，以此选择出经济性强、技术性好、性价比高、操作安全的变压器，并根据其特点确定最佳方案，对此，本文主要介绍风力发电场主变压器选择及优化设计，重点阐述了风力发电场主变压器选择及优化设计、技术要求、具体应用案例，旨在为相关部门提供指导和帮助。
关键词：风力发电厂；主变压器；选择；优化设计引言：我国地域面积辽阔，风能资源较多，发展潜能大，随着科学技术的发展，我国风力发电技术也不断发展，风力发电系统越来越完善，已经被广泛应用到了风力发电场中，在风力发电场中电力变压器是一种常见、应用较为频繁的电能转化电气设备。
该设备可以有效在风机和风电场升压站间线路运行中发挥自身的作用，可以有效降低电能损耗，节约资源，在一般情况下，当风力发电机发出一定功率的电压和电能后，可以通过电力变压器对电压进行升压处理，通过输电线路运输到风电场内的升压站中，促使风力发电场可以平稳的运行。
•风电场风力变压器选择和优化设计的意义当前我国加强了风力发电场的投资建设力度，并加强了对风力发电系统的研发和改进，为我国输变电生产制造行业带来较大的发展机遇，风电场风力变压器作为风力发电系统中的一种重要的输变电设备，其也需要进行优化改进。
该变压器可以对电能进行优化转化，随着风力发电系统的推广和应用，越来越多的电力变压器被应用到了系统中，促使设备总容量不断增加，导致系统在运行中损耗增加。
且因为变压器材料主要是硅钢片、绕组铜导线、铜箔，其制作成本高、设计难度大，对此需要人们对变压器进行优化设计，并科学选择其型号，确保其技术参数符合要求，确保性能符合国家标准，并满足用户需求。
探究海上风电场升压站电气设备选型
探究海上风电场升压站电气设备选型摘要：近年世界范围内环境污染的问题越来越严重，因此人们对清洁能源的重视程度越来越高，对于发电工程来讲，逐渐从传统的火力发电向着水力发电和风力发电转变。
在风力发电中，海上风电场以其不占用陆地资源、海上风力资源丰富等优势获得了广泛应用，不仅能源供给过程清洁环保，而且极大缓解了我国逐渐增长的电力需求。
本文以滨海北区的100MW海上风电场为例，从海上风电场升压站点设备的选型要求出发，对电气设备的选型做了分析。
关键词：海上风电场；升压站；电气设备前言我国的海岸线十分广阔，而且海上风力资源充足，因此为海上风电场的发展提供了良好基础。
强劲、稳定、干扰少、发电量大是海上风电场的主要优势，因此近些年我国加强了在海上风电场领域的发展。
我国的能源局和气象局对海上风能资源做了调查，据调查结果显示我国海上10M高度的风能可转化为7.5亿千瓦的能源，在我国未来的清洁能源领域有着极为广阔的前景。
我们既已明确海上风能资源的丰富，就要对其进行有效利用，因此建设海上风电场、选择科学合理的电气设备非常重要。
一、海上风电场升压站选择电气设备的基本要求（一）满足海上特殊环境的要求在海上风电场中，由于其环境特殊，因此所选择的电气设备也相对比较特殊，通常在选择电气设备的时候都要将后期的维护和检修考虑在内，另外对于其运行安全性也要做全面考虑[1]。
因此海上风电场的电气设备要具备小型、无油、自动、便于维护、安全、抗腐蚀等多方面特征，这样才能适应海上的特殊环境。
（二）要考虑到设备的尺寸问题由于海洋环境有着潮湿、盐雾重、腐蚀性强、可施工范围小等特点，在海上设置升压平台的时候需要全面考虑这些因素的影响，为了控制平台的成本投入，就必须采用紧凑、抗腐蚀、防潮的施工策略，因此在选择电气设备的时候必须考虑平台的施工面积问题，从而为电气设备的尺寸设置提供依据。
（三）满足无人操作的要求在海洋环境中无法像陆地风电场一样进行管理，因此建设海上风电场的时候要充分考虑无人操作的问题，而实现无人操作就需要选择符合无人要求的设备，从而通过信息技术的应用实现海上风电场的无人化运行。
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热稳定性好:
热膨胀系数
环氧树脂
环氧树脂 加填料 环氧树脂 加玻璃纤维 铝
铜
63 x 10 –6 cm/(cm*grd) 28 x 10-6 cm/(cm*grd) 20 x 10-6 cm/(cm*grd) 24 x 10-6 cm/(cm*grd) 17 x 10-6 cm/(cm*grd)
海上风电用干式变压器
2005年开始至今 SGB 已为海上风电提供了超过4GW的干式水冷变压器系统。2018年中国 SGB供货超过210台海上风电机组变压器，客户遍布中国和澳洲 2019年在手海上风电变压器订单已经超过500台。
Courtesy of Senvion SE
SGB风电用干式变压器
按照IEC 60076-16 风电专用标准设计
过载能力强 耐受极端严酷环境 抵御电压及频率波动 适应开关通断和雷击导致的过压 考虑谐波电流和电压 运行和运输过程中的振动
风电的特殊性
安装、调试、维修成本高 生命周期中雷电和开关过电压频繁 运输、安装及运行过程中机械振动 极端运行温度、高盐雾腐蚀性环境 成本压力大
SGB 干式变压器结构
低压出线
铁心
绝缘筒 垫块 高压接线端 高压线圈
高压连接
高压线圈绕线
- 双层式绕线 可采用铜／铝，圆线扁线
- 层间用玻璃纤维毡绝缘强度好 - 优化电场强度分布 - 通过设置气道有效散热 - 玻璃纤维增强提高机械强度
SGB高压线圈浇注工艺
- 线圈被用环氧树脂整体浇注 - 精准控制真空浇注和固化完全避免气孔、
C2-气候性能测试(SGB实验室) 变压器在零下25度时承受两倍额定电流到达 线圈最高承受温度 线圈温度实时监控.
E2 – 环境测试(SGB实验室)
SGB实验室
SGB是全世界唯一变 压器制造商拥有C2/C3
和 E2/E3实验室
资质证明
通过以下实验机构认证 – TÜV – ISO – GOST – KEMA – IABG
环氧树脂加玻璃纤维的组合热膨胀系数与铜和铝非常相近
现场线圈维修更换
SGB海上风电变压器安全系统
干式变压器带外壳及风扇，水冷却器(中图) 外部冷却风扇(右图) 水泵及控制系统(左图)
液泵、管道、冷却液均采用全球通用的标准组件和耗材，易于维护。
SGBБайду номын сангаас上风电变压器安全系统
空气经过导流直接通过变压器器身，冷却效率高 使用水冷换热器，变压器本体与外部腐蚀性海洋环境隔绝，大大延长使用寿命 线圈温度通过PT100直接监控，对温度变化反应迅速
油浸式变压器
1.存在爆炸的风险
2.可能会漏油，污染海洋环境 3.在寒冷环境中需要预热启动 4.只能监测油温，从而间接反馈线圈温度信 号 5.在25年的全寿命周期内可能涉及到换油和 密封系统。 6.只能整体更换，需要较大的塔筒门和专业 运维施工船进行更换维修。单台更换造价很 高
SGB-SMIT
全球领先的独立变压器制造商
全球专利注册，中国专利号 ZL 200980138152,5 2006 年获得GL认证 2011 年通过沈阳变压器检验中心检验
SGB部分风电业绩
国际客户Vestas/ Repower/ Bard / Nordex /GE/Fuhrländer /Siemens-Gamesa/ 韩国 DSME /韩国 Hyosung 国内客户 金风科技 2.5MW/3MW/4MW/6MW 明阳风电 3MW/5.5MW/6MW/7MW 浙江运达 5MW 华创风能 3MW 重庆海装 5MW /6.2MW 东方电气 2.5MW 联合动力 3MW/6MW 华锐风电 6MW 远景能源 4.5MW（开发中）
海上风电机组变压器选型方案
Which one is better？
干式变压器
or
油浸式变压器
Which one is better？
干式变压器
1.安全
2.干式浇筑，无漏油隐患 3.在北方海域的寒冷环境中不需要预热启 动 4.温度传感器可以直接检测到线圈温度。 5.模块化设计，可在塔筒/机舱内维修，易 于维修与检修。 6.由于设计只需要考虑最大模块可以进出 塔筒门，有效降低载荷，能够节省底段塔 筒的用钢量。
功率从50 kVA 至1200 MVA 2018销售额 : 超过8亿欧元 订单(2018): 10亿欧元 超过3000员工 总部: 德国雷根斯堡 全球超过10个生产基地 百年变压器制造经验（1913）
SGB风力发电机组升压变压器
陆上风电用干式变压器
SGB每年生产供货约2000-3000台干式变压器用于陆上风电，安装位置在机舱或塔筒。客户 遍布欧洲，美国和亚洲。
SGB及其干式变压器产品提供客户可靠的和个性化解决方案
公司实力雄厚，财务状况稳定 遍布全球的生产基地 用于陆上和海上风电的成熟解决方案 长期批量的运行经验 全球运行业绩，包括欧洲，美国，亚洲(韩国和中国) 高品质保证: 结构简单，性能优越，质量稳定，易于维护
安全系统特性
安全系统可集成在2.5MW至10MW的海上风机内 变压器与外界环境空气隔绝 尤其适用于海上/潮间带风力电站以及极端环境条件 通过热交换器进行冷却（冷却介质可以是水或空气) 陆上，潮间带，海上风电 (不同盐度的空气) 极冷气候条件(零下50°C) 极热气候条件 防沙尘
高短时过载和极端天气环境下的测试