张伟

摘 要：近年来，为了优化能源产业结构，改善环境，国家大力发展新兴能源发电。风力发电作为一种清洁可靠的可再生能源，在其中发挥着越来越重要的作用。文章结合长期的风电场用美式箱变制造、调试、运行维护及检修经验，对风电场用美式箱变重大烧毁故障及原因分析进行了总结和阐述。

关键词：风电场；美式箱变；烧毁；原因分析

风能资源是一种清洁可再生的资源，其派生物风力发电作为一种新兴的发电手段，以其丰富的资源、良好的环境效益和逐步降低的成本，在我國发展迅速，前景十分广阔。箱变作为风电场发电系统中不可或缺的重要组成部分，是否能够安全可靠的运行，对整个风电场是否能够完成既定发电指标有很大影响。本文内容主要分为两个部分：风电场用美式箱变的简单介绍及相关烧毁故障案例分析。

1 首先来简单介绍一下美式箱变的结构组成部分和主要技术参数

1.1风电场用美式箱变一般由高压室、低压室和变压器本体组成，传统美式箱变整体结构多为“目”字型、“品”字型或“L”型。箱变本体主要组部件有油箱变压器器身绕组，高压负荷开关，无载调压开关、高压插入式熔断器，高低压套管、油位计、压力释放阀，压力表，油温传感器等组成。高压室主要由高压传感器，避雷器（或过电压保护器），带电显示器，电磁锁及外壳网门等组成。箱变的低压室主要由低压配电柜构成，柜内各种电气元件及二次配线组成箱变低压配电系统，电气元件大体为低压智能框架式断路器（分为固定式和抽屉式两种），塑壳断路器，温度控制器，温湿度控制仪和相关计量仪表及保护装置等。

1.2风电场用美式箱变的容量一般为1600kVA，部分风电场箱变容量大于1600kVA，箱变容量的设计大小取决于风机容量的大小。箱变高压侧一般为35kV，低压侧为0.69kV，额定电流应满足风机要求，短路阻抗，空载损耗及负载损耗均应满足项目招标技术规范。箱变通常的绝缘耐热等级为A级，连接组别为Dyn11。整体防护等级应不低于IP54，沿海地区或南方潮湿地区应不低于IP56。

2 几起箱变烧毁故障案例及原因分析

2.1 案例一

吉林某风电场一期箱变，型号：ZGS11-Z.F-1600/35，风电场升压站主控室后台突然报2#线路跳闸，现场运维人员随即对2#线路进行巡检，巡检至第16#风机时发现逾期配套箱变烧毁，断电后，打开箱变高低压室门，变压器本体压力释放阀动作，油位计指示最低点，高压插入式熔断器AC两相熔芯熔断。箱变基础有大面积油迹。更换备用高压插熔熔芯后，测试高低压直阻，高压直阻不平衡，初步判断变压器本体绕组高压线圈烧毁。

原因分析：设备退出系统后，现场吊检，发现变压器油位偏低，无载调压条形开关露出油面以上，正对油箱内壁有明显的放电拉弧痕迹，无载调压开关烧毁，绕组A、B相高压线圈烧毁，绕组变形。根据以上情况分析，该产品烧毁原因为产品漏油严重，导致油面降低，无载调压开关对油箱内壁拉弧放电，瞬间的大电流冲击致使高压熔芯熔断。从现场箱变基础的油迹来看，箱变在之前的运行过程中存在漏油现象，长期的漏油导致油位下降是事故发生的主要原因。现场运维人员应加强对现场箱变的巡检力度，多观察箱变运行时油位和其他技术参数，发现问题要及时处理。

2.2 案例二

内蒙某风电场四期箱变，型号：ZGS11-Z.F-2350/35，设备到现场后，进行首次送电，高压侧合闸送电完毕后，进行低压侧送电，当进行低压柜内智能框架断路器合闸时，合闸瞬间箱变低压下口铜排连接电缆相间拉弧放电，抽屉式框架断路器等电气元件及所有二次配线全部烧毁。箱变断电后，对变压器本体进行相关检测，变压器本体正常。

原因分析：事故发生后，对箱变低压室进行检查，发现低压下口出线铜排下部与风机连接电缆交错连接，连接铜排b、c两相的电缆压线端子安装不合格，未达到国标要求的绝缘距离，且低压相间电缆未加装绝缘防护板，导致相间电缆拉弧放电，瞬间强电流通过铜排直接传到框架断路器，由于电流过大超过框架断路器的瞬时电流保护定值，导致断路器烧毁，进而烧毁整个低压柜。现场运维及施工方应严格按照相关标准进行电缆的布线及连接。

2.3 案例三

新疆某风电场一期箱变，型号：ZGS11-Z.F-1600/35，由于风电场其他客观原因，该产品在运至现场后放置将近两年后首次投运。箱变进行完相关交接试验后送电，高压侧负荷开关合闸成功，低压侧框架断路器合闸时瞬间，低压断路器外壳与变压器本体a相低压套管搭接排尖角拉弧放电，导致整个低压柜烧毁，断电后，检查变压器本体，高压插入式熔断器A相熔芯熔断。变压器吊检后，绕组高压A相线圈有轻微的线圈脱落。

原因分析：由于该箱变现场搁置近两年，打开箱变高低压室门，发现内部有很多积雪，外壳们密封胶条已全部变脆，无法做到整体的严密密封，内部进雪和尘土散落在低压断路器及连接铜排上，导致低压侧主绝缘性能降低，导致绝缘击穿。解体烧毁框架断路器，发现断路器动静触头咬合不到位，并有明显的碳化烧毁痕迹，其间存在较大缝隙，造成缝隙间爬电，另外由于变压器低压套管与断路器间上口母线的搭接铜排未去尖角，导致尖贴近断路器框剪金属外壳，由于绝缘距离不够导致拉弧放电，并且低压断路器相间未安装绝缘相见隔板，综合上述因素导致箱变低压柜整体烧毁，进而导致变压器本体绕组变形。鉴于此，建议现场运维人员对长期置放的变压器（比如备用箱变），在投运前，一定要检查箱变内部是否受潮，是否有杂物，并且要对箱变整体进行更为细致的试验，确保无误后方可进行投运。

以上关于风场用美式箱变的介绍及三起案例分析，希望可以对风电场的运行维护人员提供一些参考和帮助。

参考文献

[1] 王朝辉，任彦中，王川 北方寒冷地区风电场部分箱变故障汇总及原因分析[J] 内蒙古科技与经济 2010 （21）.

[2] 谢毓城 电力变压器手册（第2版）[M] 北京：机械工业出版社，2014.

[3] 赵静月 变压器制造工艺[M] 北京：中国电力出版社，2009.