徐龙霞

摘 要：介绍风电升压干式变压器在海上特殊环境条件下的设计及维护要点

关键词：海上风电干式变压器;设计;维护

引言

风力发电作为一种清洁的可再生能源，在国内发展迅速。新能源产业是国家扶持发展的战略性新兴产业，沿海地区利用风力发电，极大降低了电力输送成本。我国海上风力资源丰富，风电变压器放置于潮间带，不占用陆地资源，具有广阔的市场前景，受到很多风电开发商的关注。

风力发电系统中，变压器作为升压设备尤其重要。干式变压器具有安全可靠、防污防潮、结构坚固、维护简单等优点，在海上风电机组中占有量很高。

1变压器设计方案

海上风电产品环境条件比较严苛，需要耐腐蚀、耐潮湿、耐盐雾，所以在干式变压器产品的设计过程中，必须考虑到环境对变压器本体运行的影响。

1.1线圈设计

高压线圈导线选用高导磁无氧铜线绕制，环氧树脂真空浇注成型，环氧树脂浇注材料具有难燃自熄特性，该工艺使线圈内部无气泡，能够抵御较大的机械应力。在结构设计上，高压线圈采用分段式结构，能够很好的抵御较高的脉冲电压;线圈内部增加冷却风道，改善热流获得较高的冷却效果，从而延长变压器的运行寿命。

低压线圈采用整体箔式结构，层匝之间采用环氧预浸绝缘，线圈端部采用环氧树脂材料进行固化，具有额外损耗低、线圈内温度分布均匀、抗短路能力强等显著优势。

1.2铁芯设计

在铁芯选材上，可以选用低损耗高导磁优质晶粒取向冷轧硅钢片，最大程度上满足对空载损耗和噪声的要求。采用阶梯接缝叠片方式，可有效降低接缝处的局部磁密，这样可以有效降低空载损耗，同时减少运行过程中产生的噪声;在铁芯表面刷涂高强度绝缘树脂漆进行防腐蚀处理，它可使铁心成为一个坚固的整体。该绝缘漆能保护铁芯免受周边环境的腐蚀;另外绝缘漆还能渗入硅钢片之间起到彼此绝缘的目的，在实际运行中进一步避免了变压器产生的噪声和振动。

铁芯整体选用不锈钢拉板结构拉紧，和夹件夹紧处无缝对接，保证铁芯整体的稳固性，在铁芯底座与铁芯之间采用阶梯垫块和硅橡胶垫绝缘，夹件与线圈之间采用整体垫块和硅橡胶垫可靠压紧，以减少铁芯整体振动，达到减震降噪的效果。

1.3钢结构件设计

紧固标准件选用304不锈钢或热镀锌材料，确保结构件的抗腐蚀能力。钢结构件表面喷涂专用防腐漆，漆膜厚度不低于240um涂漆均匀一致，以达到海上防腐防盐雾要求，整体防腐等级能达到C4，完全适合于海上盐雾、潮湿极端环境条件。

1.4外壳设计方案

壳体设计为可拆卸式结构，保护操作者避免接触带电部件，所有部件都连接地线。壳体选用热镀锌钢板，外壳防护等级IP44，可以有效的适用于海上盐雾、潮湿极端环境条件。

外壳上可以安装通风道，每个通风道中装有冷却器和离心式风扇，变压器在内部冷却回路中需要提供一定数量的风扇，放置在壳体侧面的冷却通道内。根据操作要求来决定启动风扇。变压器与外壳之间安装气流导向板，空气经过导流直接通过变压器器身，冷却效率高。

外壳上设计配备控制箱，材质为镀锌板。控制箱可以根据技术要求配置温控器等部件，对壳体上风扇及一些辅助部件进行控制和保护，所有的保护输出信号和监控电子器件引到接线箱中的接线端子排上，在这可以传到主控制室来分析和操作。整体提高变压器适用安全性。

2变压器运行维护要点分析

2.1温度控制

干式变压器在某些应用中具有许多优势，但在应用过程中也会受到多种因素的影响。例如，通风条件是重要的因素。使用干式变压器时，如果放置场所的通风条件较差，则干式变压器的散热性能会大大降低，在严重的情况下，干式变压器的散热性能降低会导致变压器受损，影响应用。如果无法改善干式变压器位置的通风条件，则必须采取其他措施来解决此问题，并且许多实践经验表明，如果温度得到控制，可以解决干式变压器的这个问题。

2.2定期清洁

在干式变压器的长期使用过程中，内部和外部都会产生大量灰尘，这会影响其性能，因此需要定期清洁以保持干式变压器的性能。满足应用要求，定期清洁干式变压器可防止在应用过程中绝缘击穿。

2.3增加对温度控制器的关注

工作人员应更加注意温度控制器的更换，以检查干燥的变压器，并确保变压器的三个温度值低于平衡状态。当前，大多数干式变压器使用销钉插头连接温度控制单元和内部热敏电阻。在分析干式变压器的结构时，如果针状插头的接触不良，则在使用过程中对温度控制单元的判断将失败。因此，员工应能够通过合理的措施处理发现的问题，以更加注意恒温器的变化，确保及时发现异常问题，并改善干式变压器的性能。

2.4干式变压器预启动检查

在启动干式变压器之前，应进行相应的检查，以减少使用期间干式變压器的磨损。如果在检查工作中发现有水分，则必须立即使用设备干燥干式变压器的潮湿部分，以便在干式变压器运行期间最大程度地避免绝缘击穿。根据实践经验的结果，干式变压器的凝结现象出现在变压器的表面上，并且不影响干式变压器的内部绝缘性能。在干式变压器的某些运行期间，在机身的操作期间产生大量的热能，并且绝缘电阻持续增加，使得绝缘电阻始终处于正常应用状态，可以确保良好的性能并为人们提供稳定的电能。

2.5设备固件和组件验证

在实际操作中，工作人员必须改进对设备固件和组件的详细检查，以确保设备固件紧密连接且设备的连接部件没有损坏。固件和组件松散会在干式变压器应用中产生热点。为避免这些不良现象，通常可以通过在末端放置一块带有温度标记的蜡片来进行观察。干式变压器在使用过程中没有问题。此外，员工必须定期执行除锈工作，以防止铁芯生锈。

3风电干式变压器的未来发展方向

随着风电干式变压器的普及和应用，制造技术也取得了长足的进步。产品性能和工艺技术已得到显着改善。为了减少变压器的损耗，必须在稳定运行且不增加重量的前提下，采用新技术，新结构和新工艺，以减少变压器的空载损耗和负荷损耗的成本和材料。空载损耗应作为硅钢板重量和测得的空载损耗之比，以及该频率与磁密度单位重量的损耗之比来测量。仅使用高质量硅钢板并增加硅钢板的量不能实现低损耗。应该分析负载损耗，额外的负载损耗损耗是否很小。

随着社会经济的发展，节能环保受到越来越多的关注。我国于2013年6月颁布了《三相配电变压器能效限定值及能效等级》。除能效标准外，还对各种指标（例如环境噪声水平和二氧化碳排放量）进行了限制。可以看出，安全性、可靠性、节能、环保和成本已成为产品制造的五个主要因素。

树脂绝缘干式变压器经过了半个世纪的不懈努力，开发了各种技术，但仍存在困扰着变压器制造商一些问题。首先是局部放电问题尚未完全解决。其次是环境保护，用环氧树脂封装的导体难以回收和再利用。如今，绝缘材料的性能得到了极大的提高，产品的安全性和可靠性得到了进一步的提高，同时确保了变压器在更恶劣的环境中的运行。

4结语

随着海上风电干式变压器在新能源开发中的使用越来越广泛，需要重点考虑海上风电机组的使用环境和安全性能要求，在设计干式变压器时需要重点对变压器的防腐防潮、通风散热以及维护上进行特别设计。海上风电干式变压器目前受到广泛关注，现场操作人员进行日常的操作和维护，同时对干式变压器进行定期和不定期的现场检查，确保干式变压器的运行状态正常。同时，合理维护干式变式器，可以延长干式变压器的使用寿命。

参考文献：

[1]路长柏等.干式电力变压器理论与计算[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2003.

[2]刘标胤.试析干式变压器的运行管理和维护方法[J].科技与创新，2017（10）：48～49.

（埃斯杰贝变压器（盐城）有限公司，江苏 盐城 224000）