風(fēng)力發(fā)電用高壓電力變壓器

在我國(guó)大力提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，試驗(yàn)變壓器風(fēng)力發(fā)電作為一種可再生能源獲得了飛速的發(fā)展。根據(jù)相關(guān)資料介紹，預(yù)計(jì)我國(guó)風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量2010年將達(dá)到500萬kW，2020年達(dá)到3000萬kW。作為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，風(fēng)電用組合式變壓器技術(shù)也獲得較快發(fā)展，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，試驗(yàn)變壓器也涌現(xiàn)出了幾種不同的組合式變壓器設(shè)計(jì)形式。

　　風(fēng)力發(fā)電就是將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能再轉(zhuǎn)換為電能的過程。試驗(yàn)變壓器風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要有四種類型：獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行方式、多臺(tái)風(fēng)機(jī)組成風(fēng)車田和風(fēng)力發(fā)電混合能源系統(tǒng)。獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)電系統(tǒng)又分為充電型和動(dòng)力型，試驗(yàn)變壓器適用于機(jī)組容量比較小的情況（一般在5kW及以下）。而并網(wǎng)運(yùn)行方式是采用同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。并網(wǎng)后的電壓和頻率完全取決于電網(wǎng)。

無窮大電網(wǎng)具有很強(qiáng)的牽制能力，也具有巨大的能量吞吐能力。并網(wǎng)后的風(fēng)力發(fā)電機(jī)按風(fēng)力大小自動(dòng)輸出大小不同的電能。

這種方式中風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須具有并網(wǎng)和解列控制，試驗(yàn)變壓器只有當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電壓頻率與電網(wǎng)一致才能并網(wǎng)，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)因風(fēng)速太小而不能輸出電能時(shí)，就會(huì)從電網(wǎng)解列。而多臺(tái)風(fēng)機(jī)組成風(fēng)車田則是由數(shù)十臺(tái)試驗(yàn)變壓器甚至數(shù)百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)合向電網(wǎng)供電，這是應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)能資源的一個(gè)壯舉。

風(fēng)車田的運(yùn)行一般都用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，使各風(fēng)機(jī)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。我國(guó)近幾年建立的風(fēng)電場(chǎng)都是采用風(fēng)車田的運(yùn)行方式。

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電混合能源系統(tǒng)，一般來說，試驗(yàn)變壓器由兩種或兩種以上的能源組成的供電系統(tǒng)，稱為混合能源系統(tǒng)。其中至少有一種能源相對(duì)穩(wěn)定，才能保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性與穩(wěn)定性。如風(fēng)—柴系統(tǒng)、試驗(yàn)變壓器太陽(yáng)能系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)、風(fēng)—柴—蓄系統(tǒng)。
　　雖然風(fēng)電系統(tǒng)有以上幾種形式，但由于其本身的特殊性，在與電網(wǎng)配合時(shí)要求很高。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)有一定影響。

由于風(fēng)力發(fā)電單機(jī)容量比較小，一般不會(huì)超過2MW，試驗(yàn)變壓器對(duì)于一個(gè)大電網(wǎng)，影響很小，可以忽略。但對(duì)一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)來說，由幾十臺(tái)、上百臺(tái)機(jī)組組成，總裝機(jī)容量超過幾十萬千瓦，對(duì)于一個(gè)容量不大的電網(wǎng)，就會(huì)造成很大的影響，試驗(yàn)變壓器影響程度與風(fēng)電容量所占電網(wǎng)的容量比例有關(guān)。據(jù)丹麥專家分析，一般來講，風(fēng)電比例低于10%對(duì)電網(wǎng)不會(huì)構(gòu)成危險(xiǎn)。

我們所說的風(fēng)電專用變壓器的作用就是將風(fēng)力試驗(yàn)變壓器發(fā)電機(jī)發(fā)出的690V的電能經(jīng)過升壓變?yōu)?0kV或35kV，通過埋地電纜或架空線輸送到風(fēng)電場(chǎng)升壓站。綜合風(fēng)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以總結(jié)出風(fēng)電專用變壓器的技術(shù)要求：

　　一、變壓器空載時(shí)間長(zhǎng)。風(fēng)力發(fā)電一般具試驗(yàn)變壓器有明顯的季節(jié)性，變壓器的年負(fù)載率平均只有30%左右。因此，要求變壓器的空載損耗應(yīng)盡量低；

　　二、過載時(shí)間少。由于變壓器容量一般都比試驗(yàn)變壓器風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量大，而由于風(fēng)機(jī)采用微機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)自診斷功能，安全保護(hù)措施非常完善，在風(fēng)機(jī)過載時(shí)會(huì)自動(dòng)采取限速措施或停止運(yùn)行，基本上不會(huì)造成變壓器過載運(yùn)行。

因此變壓器的壽命比普通配電變壓器應(yīng)長(zhǎng)；
　　三、運(yùn)行環(huán)境惡劣。在我國(guó)，風(fēng)力資源試驗(yàn)變壓器豐富的地區(qū)一般集中在沿海、東北、西北地區(qū)，變壓器運(yùn)行在野外。因此就要考慮設(shè)備的耐候性問題。在沿海地區(qū)的設(shè)備就應(yīng)考慮防鹽霧、霉菌、濕熱；在東北、西北地區(qū)就要考慮低溫嚴(yán)寒、風(fēng)沙等的影響。
　　四、組合式變壓器高壓側(cè)必須配置避雷器試驗(yàn)變壓器，以便與風(fēng)機(jī)的過電壓保護(hù)裝置組成過電壓吸收回路。在變壓器的絕緣設(shè)計(jì)上應(yīng)充分考慮避雷器殘壓對(duì)變壓器的影響。
　　另外，風(fēng)電用組合式變壓器的箱體基本上按照標(biāo)準(zhǔn)組合式變壓器的結(jié)構(gòu)型式制造，除需具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，外形力求美觀等外，試驗(yàn)變壓器還應(yīng)具有抗暴曬，不易導(dǎo)熱，抗風(fēng)化腐蝕及抗機(jī)械沖擊等特點(diǎn)。箱體需采用片式散熱器，外加防護(hù)罩的結(jié)構(gòu)。此外，外殼油漆需噴涂均勻，防護(hù)等級(jí)高，抗暴曬，抗腐蝕，抗風(fēng)沙，并有牢固的附著力；組合式變壓器內(nèi)部電氣設(shè)備的裝設(shè)位置也應(yīng)易于觀察、試驗(yàn)變壓器、操作及安全地更換；高壓配電裝置小室應(yīng)保證可靠安全，以防誤操作。