風(fēng)力發(fā)電用高壓電力變壓器

在我國大力提倡可持續發(fā)展的今天，試驗變壓器風(fēng)力發(fā)電作為一種可再生能源獲得了飛速的發(fā)展。根據相關(guān)資料介紹，預計我國風(fēng)機的裝機容量2010年將達到500萬(wàn)kW，2020年達到3000萬(wàn)kW。作為風(fēng)力發(fā)電系統中的關(guān)鍵設備，風(fēng)電用組合式變壓器技術(shù)也獲得較快發(fā)展，針對風(fēng)力發(fā)電系統的特點(diǎn)，試驗變壓器也涌現出了幾種不同的組合式變壓器設計形式。

　　風(fēng)力發(fā)電就是將風(fēng)能轉變?yōu)闄C械能再轉換為電能的過(guò)程。試驗變壓器風(fēng)力發(fā)電系統主要有四種類(lèi)型：獨立運行、并網(wǎng)運行方式、多臺風(fēng)機組成風(fēng)車(chē)田和風(fēng)力發(fā)電混合能源系統。獨立運行的風(fēng)電系統又分為充電型和動(dòng)力型，試驗變壓器適用于機組容量比較小的情況（一般在5kW及以下）。而并網(wǎng)運行方式是采用同步發(fā)電機或異步發(fā)電機作為風(fēng)力發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行。并網(wǎng)后的電壓和頻率完全取決于電網(wǎng)。

無(wú)窮大電網(wǎng)具有很強的牽制能力，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)電機必須具有并網(wǎng)和解列控制，試驗變壓器只有當風(fēng)力發(fā)電機電壓頻率與電網(wǎng)一致才能并網(wǎng)，當風(fēng)力發(fā)電機因風(fēng)速太小而不能輸出電能時(shí)，就會(huì )從電網(wǎng)解列。而多臺風(fēng)機組成風(fēng)車(chē)田則是由數十臺試驗變壓器甚至數百臺風(fēng)力發(fā)電機組成風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)合向電網(wǎng)供電，這是應用現代技術(shù)大規模開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能資源的一個(gè)壯舉。

風(fēng)車(chē)田的運行一般都用計算機監控，使各風(fēng)機運行在最佳狀態(tài)。我國近幾年建立的風(fēng)電場(chǎng)都是采用風(fēng)車(chē)田的運行方式。

對于風(fēng)力發(fā)電混合能源系統，一般來(lái)說(shuō)，試驗變壓器由兩種或兩種以上的能源組成的供電系統，稱(chēng)為混合能源系統。其中至少有一種能源相對穩定，才能保證系統供電的連續性與穩定性。如風(fēng)—柴系統、試驗變壓器太陽(yáng)能系統與風(fēng)力發(fā)電機構成的系統、風(fēng)—柴—蓄系統。
　　雖然風(fēng)電系統有以上幾種形式，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)電機組并網(wǎng)運行，對電網(wǎng)有一定影響。

由于風(fēng)力發(fā)電單機容量比較小，一般不會(huì )超過(guò)2MW，試驗變壓器對于一個(gè)大電網(wǎng)，影響很小，可以忽略。但對一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)來(lái)說(shuō)，由幾十臺、上百臺機組組成，總裝機容量超過(guò)幾十萬(wàn)千瓦，對于一個(gè)容量不大的電網(wǎng)，就會(huì )造成很大的影響，試驗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)。據丹麥專(zhuān)家分析，一般來(lái)講，風(fēng)電比例低于10%對電網(wǎng)不會(huì )構成危險。

我們所說(shuō)的風(fēng)電專(zhuān)用變壓器的作用就是將風(fēng)力試驗變壓器發(fā)電機發(fā)出的690V的電能經(jīng)過(guò)升壓變?yōu)?0kV或35kV，通過(guò)埋地電纜或架空線(xiàn)輸送到風(fēng)電場(chǎng)升壓站。綜合風(fēng)電系統的特點(diǎn)，可以總結出風(fēng)電專(zhuān)用變壓器的技術(shù)要求：

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

　　二、過(guò)載時(shí)間少。由于變壓器容量一般都比試驗變壓器風(fēng)力發(fā)電機容量大，而由于風(fēng)機采用微機技術(shù)，實(shí)現了風(fēng)機自診斷功能，安全保護措施非常完善，在風(fēng)機過(guò)載時(shí)會(huì )自動(dòng)采取限速措施或停止運行，基本上不會(huì )造成變壓器過(guò)載運行。

因此變壓器的壽命比普通配電變壓器應長(cháng)；
　　三、運行環(huán)境惡劣。在我國，風(fēng)力資源試驗變壓器豐富的地區一般集中在沿海、東北、西北地區，變壓器運行在野外。因此就要考慮設備的耐候性問(wèn)題。在沿海地區的設備就應考慮防鹽霧、霉菌、濕熱；在東北、西北地區就要考慮低溫嚴寒、風(fēng)沙等的影響。
　　四、組合式變壓器高壓側必須配置避雷器試驗變壓器，以便與風(fēng)機的過(guò)電壓保護裝置組成過(guò)電壓吸收回路。在變壓器的絕緣設計上應充分考慮避雷器殘壓對變壓器的影響。
　　另外，風(fēng)電用組合式變壓器的箱體基本上按照標準組合式變壓器的結構型式制造，除需具有足夠的機械強度，外形力求美觀(guān)等外，試驗變壓器還應具有抗暴曬，不易導熱，抗風(fēng)化腐蝕及抗機械沖擊等特點(diǎn)。箱體需采用片式散熱器，外加防護罩的結構。此外，外殼油漆需噴涂均勻，防護等級高，抗暴曬，抗腐蝕，抗風(fēng)沙，并有牢固的附著(zhù)力；組合式變壓器內部電氣設備的裝設位置也應易于觀(guān)察、試驗變壓器、操作及安全地更換；高壓配電裝置小室應保證可靠安全，以防誤操作。