在我國大力倡導可持續發展的今天，風電作為一種可再生能源發展迅速。根據相關數據，2010年我國風電裝機容量將達到500萬千瓦，2025年將達到4500萬千瓦。風電組合變壓器技術作為風力發電系統的關鍵設備，也發展迅速。根據風力發電系統的特點，有幾種不同的組合變壓器設計形式。

目前，風力發電作為一種清潔的可再生能源，在全球范圍內發展迅速。海上風電因其資源豐富、風速穩定、對環境負面影響小、允許機組制造更大、可大規模開發等優點，一直受到風電開發商的關注。

由于海上風力發電機組特殊的運行環境(高濕度、高鹽密度)，用于升壓并網的電力變壓器不能再像陸上機組那樣在機組外部安裝油浸式變壓器，而是通常在機艙內安裝干式變壓器，既解決了整個機組的占地面積問題，又避免了在較低位置安裝變壓器帶來的保護困難。

同時，變壓器靠近風力發電機，變壓器通過變流器直接將690V發電機升壓到35KV，大大降低了低壓電纜的使用，從而降低了整個風機的成本。

如何設計風電場變壓器？

干式變壓器應具有耐腐蝕性強的特點，以適應在機艙內運行時惡劣的氣候和環境條件。同時，干式變壓器安裝在海上風機艙內，維護成本高，干式變壓器應可靠性高。由于樹脂澆注干式變壓器在耐環境、耐氣候、耐短路等方面具有優越的性能，因此首選這種干式變壓器。

1.本體設計方案

鐵芯疊片采用冷軋取向電工鋼帶，45°全斜接五級接縫；高壓線圈采用分段圓柱形，采用真空澆筑工藝；低壓線圈采用箔繞，軸向氣道，預浸絕緣端樹脂密封固化。

由于機艙尺寸和負載要求的限制，干式變壓器的形狀尺寸不能太大，重量也不能太重。通常使用銅繞組時，變壓器尺寸小，重量重；使用鋁繞組時，變壓器尺寸大，重量輕。因此，在電磁計算階段，應反復比較，以滿足用戶的使用要求。

2.防腐設計

一般變壓器采用自冷或風冷，變壓器外殼內的空氣與機艙內的空氣循環，機艙內高濕度、高鹽霧的空氣進入變壓器外殼，導致變壓器結構件嚴重腐蝕。更嚴重的是，在這種環境下，變壓器絕緣表面污垢中的可溶性物質逐漸溶解在水中，在表面形成導電膜，大大降低絕緣水平，在電場的作用下容易產生嚴重的放電現象，即污閃，這是導致風電機組火災的主要可能因素之一。

為避免這一問題，變壓器安裝在保護等級大于IP44的外殼中，內部循環冷卻系統與外界進行熱交換。這樣，變壓器本體的防腐設計難度大大降低，防腐重點轉移到外殼上。

而且外殼的防腐相對容易，一般采用特殊的噴涂工藝，達到ISO12994CorosionProtectionstelStrecturectivePaintSystems所需的C4級。

3.抗振設計

在風電機組運行過程中，機艙總是在振動，特別是在偏航和制動過程中。因此，變壓器的抗振設計也非常重要。

通過一些措施，可以減少變壓器體的變形和緊固件的松動:變壓器線圈澆筑成剛體，使線圈本身具有良好的抗振能力；增加變壓器底部墊腳的數量和固定螺栓的數量，對變壓器起到很好的固定作用；變壓器夾件上安裝的長螺釘與外殼頂部的支架連接，使變壓器與外殼成為一個整體，避免外殼晃動。此外，變壓器上的所有緊固件都采取了防松措施，以避免變壓器部件脫落和傾倒。

4.通風散熱設計

外殼上設置軸流風機、風道和換熱裝置；變壓器上設置導流板，見圖2。這樣，在變壓器運行過程中，軸流風機將外殼內的熱空氣吸入風道，在換熱裝置處進行換熱。外部泵和外部換熱裝置通過水循環帶走熱量，冷卻空氣進入外殼下部。在空氣導流板的引導下，變壓器線圈通過變壓器主空道和低壓線圈內的氣道冷卻。

顯然，變壓器的散熱不再是一個孤立的系統，它不僅與變壓器本身的散熱結構有關，而且與軸流風機的通風、換熱裝置的散熱效率、外部泵和換熱裝置的性能密切相關，這是一個復雜而大的系統。在樣機設計中，可結合計算機仿真分析設置一定的溫升余量，并根據試驗結果進行批量生產。

5.可維護設計

風力發電機組安裝在近海，維護困難，維護成本很高。因此，干式變壓器的設計應充分考慮其維護。

外殼采用拼接結構，拆卸方便，更換高壓線圈等變壓器大部件；通風散熱系統軸流風機的使用壽命一般為4萬小時。為了保證機組的發電和可用性，采用一用一備的形式。

風電場變壓器的技術要求是什么？

1.變壓器空載時間長。風力發電一般具有明顯的季節性，變壓器年平均負荷率僅為30%左右。因此，變壓器的空載損耗應盡可能低；

2.其次，過載時間較短。由于變壓器容量一般大于風機容量，風機采用微機技術，實現了風機的自診斷功能，安全保護措施非常完善。風力發電機組過載時，會自動采取限速措施或停止運行，基本不會造成變壓器過載。因此，變壓器的使用壽命應比普通配電變壓器長。

3.在中國，風資源豐富的地區一般集中在沿海、東北和西北地區，變壓器在野外運行。因此，有必要考慮設備的耐候性。沿海地區應考慮防鹽霧、防霉、防潮設備；東北和西北地區應考慮低溫、寒冷和沙子的影響。

4.組合變壓器的高壓側必須配備避雷器，并與風扇的過電壓保護裝置形成過電壓吸收回路。變壓器絕緣設計應充分考慮避雷器殘壓對變壓器的影響。

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