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變壓器

風力發電用高壓電力變壓器

在我國大力提倡可持續發展的今天,試驗變壓器風力發電作為一種可再生能源獲得了飛速的發展。根據相關資料介紹,預計我國風機的裝機容量2010年將達到500萬kW,2020年達到3000萬kW。作為風力發電系統中的關鍵設備,風電用組合式變壓器技術也獲得較快發展,針對風力發電系統的特點,試驗變壓器也涌現出了幾種不同的組合式變壓器設計形式。


  風力發電就是將風能轉變為機械能再轉換為電能的過程。試驗變壓器風力發電系統主要有四種類型:獨立運行、并網運行方式、多臺風機組成風車田和風力發電混合能源系統。獨立運行的風電系統又分為充電型和動力型,試驗變壓器適用于機組容量比較小的情況(一般在5kW及以下)。而并網運行方式是采用同步發電機或異步發電機作為風力發電機與電網并聯運行。并網后的電壓和頻率完全取決于電網。

無窮大電網具有很強的牽制能力,也具有巨大的能量吞吐能力。并網后的風力發電機按風力大小自動輸出大小不同的電能。

這種方式中風力發電機必須具有并網和解列控制,試驗變壓器只有當風力發電機電壓頻率與電網一致才能并網,當風力發電機因風速太小而不能輸出電能時,就會從電網解列。而多臺風機組成風車田則是由數十臺試驗變壓器甚至數百臺風力發電機組成風電場聯合向電網供電,這是應用現代技術大規模開發利用風能資源的一個壯舉。

風車田的運行一般都用計算機監控,使各風機運行在最佳狀態。我國近幾年建立的風電場都是采用風車田的運行方式。

對于風力發電混合能源系統,一般來說,試驗變壓器由兩種或兩種以上的能源組成的供電系統,稱為混合能源系統。其中至少有一種能源相對穩定,才能保證系統供電的連續性與穩定性。如風—柴系統、試驗變壓器太陽能系統與風力發電機構成的系統、風—柴—蓄系統。
  雖然風電系統有以上幾種形式,但由于其本身的特殊性,在與電網配合時要求很高。風力發電機組并網運行,對電網有一定影響。

由于風力發電單機容量比較小,一般不會超過2MW,試驗變壓器對于一個大電網,影響很小,可以忽略。但對一個風電場來說,由幾十臺、上百臺機組組成,總裝機容量超過幾十萬千瓦,對于一個容量不大的電網,就會造成很大的影響,試驗變壓器影響程度與風電容量所占電網的容量比例有關。據丹麥專家分析,一般來講,風電比例低于10%對電網不會構成危險。


我們所說的風電專用變壓器的作用就是將風力試驗變壓器發電機發出的690V的電能經過升壓變為10kV或35kV,通過埋地電纜或架空線輸送到風電場升壓站。綜合風電系統的特點,可以總結出風電專用變壓器的技術要求:


  一、變壓器空載時間長。風力發電一般具試驗變壓器有明顯的季節性,變壓器的年負載率平均只有30%左右。因此,要求變壓器的空載損耗應盡量低;


  二、過載時間少。由于變壓器容量一般都比試驗變壓器風力發電機容量大,而由于風機采用微機技術,實現了風機自診斷功能,安全保護措施非常完善,在風機過載時會自動采取限速措施或停止運行,基本上不會造成變壓器過載運行。

因此變壓器的壽命比普通配電變壓器應長;
  三、運行環境惡劣。在我國,風力資源試驗變壓器豐富的地區一般集中在沿海、東北、西北地區,變壓器運行在野外。因此就要考慮設備的耐候性問題。在沿海地區的設備就應考慮防鹽霧、霉菌、濕熱;在東北、西北地區就要考慮低溫嚴寒、風沙等的影響。
  四、組合式變壓器高壓側必須配置避雷器試驗變壓器,以便與風機的過電壓保護裝置組成過電壓吸收回路。在變壓器的絕緣設計上應充分考慮避雷器殘壓對變壓器的影響。
  另外,風電用組合式變壓器的箱體基本上按照標準組合式變壓器的結構型式制造,除需具有足夠的機械強度,外形力求美觀等外,試驗變壓器還應具有抗暴曬,不易導熱,抗風化腐蝕及抗機械沖擊等特點。箱體需采用片式散熱器,外加防護罩的結構。此外,外殼油漆需噴涂均勻,防護等級高,抗暴曬,抗腐蝕,抗風沙,并有牢固的附著力;組合式變壓器內部電氣設備的裝設位置也應易于觀察、試驗變壓器、操作及安全地更換;高壓配電裝置小室應保證可靠安全,以防誤操作。

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