苏劲文

摘 要：以35 kV风电美式箱变的工作原理为出发点，结合其工作所需环境、运作方式、负荷状态和组件的运用等方面，来分析35 kV风电美式箱变的特点，并从总体布局、引线连接、绕组设计和外壳保护等方面提出相应的注意事项，以保证其设计的完整性和可用性，从而提高产品质量和工作效率。

关键词：35 kV风电；美式箱变；特点；设计

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）06-0072-02

风电作为一种可再生能源，已经逐步发展成为我国电力供应的来源之一。目前风力场一般是用0.75～1.5 MW、0.69 kV、50 Hz的风力发电机组，每台风力发电机组配有一套箱式变电站。而如今将其由0.69 kV提升至35 kV，无疑给 35 kV风电箱变提供了巨大的发展空间。目前，35 kV风电箱变按照其结构主要分为欧式箱变和美式箱变两种，与欧式箱变的特点相比，美式箱变的结构具有密封结实、体积小和维护方便等优点。下文主要讨论美式箱变的特点及其设计中的注意事项。

1 35 kV风电美式箱变的工作原理分析

作为将高、低压保护集于一体的组合式变压器，文中所讨论的35 kV风电美式箱变主要是将风力发电机所转车的0.69 kV电压提升至35 kV，再进入电力系统。它是将电缆、负荷开关、限流熔断器、避雷器、变压器、智能断路器和熔断器隔离开关等各种设备组合装置。就外形上而言，整体较欧式箱变小许多。

2 35 kV风电美式箱变的特点

2.1 在较为恶劣的环境下使用

风力发电一般都在西北、东北和沿海等风力资源较为丰富的地区，还有一部分是在盐雾较重的海滩，且箱变一般都是设置在野外，周围环境较为恶劣，这便对美式箱变的外壳保护提出了较高的要求。箱变内部的开关设置等都必须采用防腐蚀、防冻结、防暴晒、防风沙、防盐雾和防霉菌等防备等级较高的材料。

2.2 低进高出的运作方式

美式箱变的电源一般是以0.69 kV的低电压方式流进，再由25 kV（联系作者，确定是25还是35？）的高电压出线，目前在变压器的选择上，主要是0.69 kV和35 kV两种。将0.69 kV的额定电压升至35 kV，然后再与110 kV或者220 kV的升压变电站的配电装置进行连接。

2.3 低负荷的状态较长

低负荷的状态较长主要表现在以下2点：①由于目前变压器的容量较小，在升压变压器保护装置的选择上，一般采用高压负荷开关—熔断器组合装置，当发生风力发电过载的情况时，则会采取自动限速或停止运行的措施；②风力发电受季节的影响较大，一般只在风力资源较为丰富的时间段使用，所以它使用的空载期较长，低负荷的情况也较多。

2.4 组件的选用需特别注意

选用组件时需要注意以下几点：①为了保证风力发电装置的故障不对电网产生影响，所以在35 kV美式箱变上必须安装高压负荷开关，方便在箱变运载过度时关合电源；②需要安装串联插入式全范围保护熔断器，来防止美式箱变因受到电流不稳定情况的冲击而造成影响；③以防风力发电中高频电压对变压器的破坏，必须安装避雷器的配置，来保护高电压穿击变压器所造成的损坏；④需要安装低压断路器，来实现单相接地保护、就地进行箱变的分合闸操作、上传故障信号等功能；⑤在美式箱变中，对电流、电压表、互感器和保护器等组件的安装来实现智能化的管理也有着特殊的要求，同时还会设入低压配电屏等装置。

3 35 kV风电美式箱变的设计注意事项

3.1 整体的布局需更加合理

在结构上，35 kV风电美式箱变与常规的35 kV的变压器有很大的区别，35 kV风电美式箱变主要采用的是高压负荷开关和高压插入式全范围保护熔断器两大部件，这就使得美式箱变的出线必须要先连接这两大组件。此外，高压负荷开关、变压器、智能断路器或熔断器隔离开关等装置必须一起放入美式箱变之中，才能实现箱变在不关闭系统的情况下完成观测等工作。这些需求都对35 kV风电美式箱变的整体布局提出了更高的要求。

3.2 特别注意引线部分的连接

引线作为连接变压器与各部件的中介，是决定变压器工作状态的重要因素。由于35 kV风电美式箱变多在环境恶劣的条件下运作，就运输上来说，偏远地段路面不平、颠簸不断，很容易造成连接部分的松动，留下安全隐患。所以在设计的过程中，引线的连接部分必须采用专业的防松动措施，同时要经过特殊的加固。对于那些体积较大的熔断器，以防绝缘管悬浮端的破坏，必须在内部进行适当的支撑，以保证其牢固。

3.3 绕组设计的需要更加精细

在35 kV风电美式箱变中多采用圆筒结构式的绕组设计，主要是分段层式，能够较好地消除各种电压不稳所造成的损害，同时提高绕组所占空间比率；端圈分隔在串联处的应用，不仅可以增强使绝缘效果，而且可以使两段绕组之间的油道更好的兼顾；在安置绕组时，还要特别注意其紧密性，保证绕组均匀。

3.4 外壳的设计需符合环境要求

35 kV的风电美式箱变外壳的合理设计，是其在恶劣的环境下安全运作的有效保障。其合理设计的要求必须要满足防腐蚀、防冻结、防暴晒、防风沙、防盐雾和防霉菌的特性。在设计中，处于箱变设施的安全等方面考虑，必须做好相应的措施：①除开百叶窗外，箱变的其他设计必须是全封闭的；②在部分结合处还应该进行固胶处理，以防灰层渗入；③门的部位也应该进行有效定位，防止其变形影响其封闭性；④在喷漆的选择上，必须选择三防漆，在喷刷工艺上也必须严格；⑤在散热器的选择上，用固片式代替易拆卸的结构来保证其安全性；⑥在风沙较大的地段，必须采用防护罩等方式，以防止风沙对箱变散热器所造成的损害。

4 结束语

鉴于风力发电的广泛推广，对35 kV的风电美式箱变的研究更加迫切，研究进度也将不断深入。本文主要针对其与常规变压器的特性区别及其设计注意事项提出建议，希望对35 kV风电美式箱变的品质保证和提升生产效率起到一定的推动作用。

参考文献

[1]程方晓，马卫平，王祖华.风力发电机配套美式箱变的简化配置[J].吉林电力，2010（03）：42-43.

〔编辑：李珏〕