《風(fēng)電變壓器交流》課件

風(fēng)電變壓器交流本節(jié)介紹風(fēng)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備—變壓器,以及其在交流電網(wǎng)中的作用和特點。通過深入了解風(fēng)電變壓器的關(guān)鍵技術(shù),為后續(xù)優(yōu)化整個風(fēng)電系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。課程目標(biāo)了解風(fēng)電變壓器基礎(chǔ)知識掌握風(fēng)電變壓器的概念、作用、結(jié)構(gòu)及組成部件的特點。掌握風(fēng)電變壓器運行原理學(xué)習(xí)風(fēng)電變壓器的接線組別、并聯(lián)運行、損耗計算等關(guān)鍵技術(shù)。掌握風(fēng)電變壓器維護檢修了解風(fēng)電變壓器的常見故障類型及診斷與維修保養(yǎng)措施。掌握風(fēng)電變壓器選型及優(yōu)化學(xué)習(xí)風(fēng)電場變壓器的選型原則及安全穩(wěn)定運行的保障措施。風(fēng)電變壓器概述風(fēng)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件風(fēng)電變壓器是風(fēng)力發(fā)電機組中不可或缺的重要組件,負責(zé)將發(fā)電機產(chǎn)生的低電壓轉(zhuǎn)換為可輸送的高電壓.復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)電變壓器采用特殊的繞組結(jié)構(gòu)、鐵芯材料和油浸技術(shù),以滿足高電壓、大容量和惡劣環(huán)境下的運行要求.應(yīng)用于風(fēng)電場風(fēng)電變壓器通常安裝在離岸或高海拔的風(fēng)電場中,需要耐受強風(fēng)、冰雪等惡劣自然條件的考驗.風(fēng)電變壓器的作用1升壓作用將發(fā)電機組產(chǎn)生的相對較低的電壓升壓至更高的電壓,以便進行遠距離輸電。2功率調(diào)節(jié)通過調(diào)整變壓器的勵磁電流,可以對輸出的有功功率和無功功率進行調(diào)節(jié)。3絕緣隔離變壓器的繞組可以提供電力系統(tǒng)各部分之間的絕緣隔離,確保系統(tǒng)安全運行。4電壓調(diào)節(jié)通過調(diào)整變壓器的分接開關(guān),可以實現(xiàn)電壓的精細調(diào)節(jié),維持電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。風(fēng)電變壓器的結(jié)構(gòu)風(fēng)電變壓器由變壓器本體、鐵芯、繞組、套管和油箱等部件組成。其中繞組是由漆包銅線纏繞而成的，用于改變交流電壓。鐵芯采用優(yōu)質(zhì)電工鋼片疊裝而成，用于磁路導(dǎo)磁。變壓器油填充在油箱內(nèi)，起絕緣和冷卻作用。這些核心部件的設(shè)計和制造質(zhì)量直接決定著變壓器的性能和可靠性。繞組結(jié)構(gòu)變壓器繞組是變壓器最關(guān)鍵的部件之一,主要由導(dǎo)線制成。繞組結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣直接影響變壓器的性能和使用壽命。合理的繞組設(shè)計能夠提高變壓器的效率、降低損耗,同時也能確保良好的絕緣性能和機械強度。常見的繞組結(jié)構(gòu)包括圓筒式、片狀式、分層式等,每種結(jié)構(gòu)都有其特點和適用場合。針對不同的應(yīng)用需求,還可以采用特殊的繞組結(jié)構(gòu),如三明治式繞組、級聯(lián)式繞組等。優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)是提升變壓器性能的關(guān)鍵所在。變壓器鐵芯變壓器鐵芯是構(gòu)成變壓器磁路的關(guān)鍵部件。它由優(yōu)質(zhì)電工鋼片疊加而成,具有低磁滯損耗和渦流損耗的特點。鐵芯的設(shè)計對變壓器的功率、效率和動態(tài)性能有重要影響。合理的鐵芯結(jié)構(gòu)可以提高變壓器的性能和可靠性。變壓器油變壓器油作用變壓器油具有優(yōu)異的絕緣性和散熱性,能夠有效地絕緣變壓器繞組,并將變壓器產(chǎn)生的熱量傳遞到外部環(huán)境。變壓器油品質(zhì)檢測定期檢測變壓器油的理化性能,確保其滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,是確保變壓器安全運行的重要保障。變壓器油處理變壓器油在長期運行過程中會產(chǎn)生氧化、酸化等問題,需要定期進行凈化、抽真空等處理來延長使用壽命。變壓器散熱強制對流冷卻通過使用冷卻風(fēng)扇和液體冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)強制對流散熱。提高散熱效率并維持變壓器內(nèi)部溫度。自然對流散熱依靠變壓器外殼與周圍環(huán)境的自然對流換熱實現(xiàn)散熱。效率相對較低但結(jié)構(gòu)簡單可靠。變壓器油循環(huán)散熱變壓器內(nèi)部的油循環(huán)系統(tǒng)可有效傳導(dǎo)和帶走熱量。通過油冷卻器輔助散熱可進一步提高效率。變壓器接線組別接線組別根據(jù)變壓器三相繞組的連接方式和相位位移關(guān)系,變壓器可分為不同的接線組別,如Y-Y、Y-Δ、Δ-Y、Δ-Δ等。相位位移接線組別的不同決定了變壓器的相位位移,從而影響變壓器的輸出電壓特性。選擇依據(jù)在風(fēng)電場中,通常根據(jù)電網(wǎng)要求和負載特點選擇合適的變壓器接線組別。常見組別Yy0、Yd1、Dz0是風(fēng)電場中常用的幾種變壓器接線組別。變壓器并聯(lián)1并聯(lián)條件變壓器參數(shù)匹配、組別相同2并聯(lián)方式并聯(lián)端電壓、并聯(lián)端電流3并聯(lián)優(yōu)勢提高供電可靠性、分散負荷變壓器的并聯(lián)運行可以提高供電可靠性,分散負荷,提高整體運行效率。但在并聯(lián)時必須滿足變壓器參數(shù)匹配、繞組組別相同等條件,采取正確的并聯(lián)方式,確保端電壓和端電流的匹配。變壓器勵磁電流5%正常范圍15%溢出范圍30%嚴重溢出85%臨界狀態(tài)變壓器在運行過程中會產(chǎn)生一定的勵磁電流。正常情況下勵磁電流約為額定電流的5%左右。當(dāng)勵磁電流超過額定電流的15%時,說明變壓器處于溢出狀態(tài),需要警惕可能出現(xiàn)的故障。當(dāng)勵磁電流超過額定電流的30%時,屬于嚴重溢出,必須立即停機檢查。若電流高達額定電流的85%以上,變壓器已處于臨界狀態(tài),極易發(fā)生故障。變壓器損耗變壓器在運行過程中會產(chǎn)生各種損耗,主要包括鐵心損耗和銅耗損。鐵心損耗主要源于變壓器鐵芯的渦流和磁滯損耗,而銅耗損則來自繞組電阻導(dǎo)致的熱量損失。這些損耗會降低變壓器的效率,因此需要通過優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計來最小化損耗。鐵心損耗渦流損耗和磁滯損耗銅耗損繞組電阻導(dǎo)致的熱量損失變壓器參數(shù)測試變壓器參數(shù)測試是確保變壓器正常運行的關(guān)鍵步驟。通過對變壓器繞組電阻、短路阻抗、空載電流等關(guān)鍵參數(shù)的測試,可以全面了解變壓器的狀態(tài),并及時發(fā)現(xiàn)潛在的故障隱患。測量值標(biāo)準(zhǔn)值通過對比實際測量值與標(biāo)準(zhǔn)值,可以及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施,確保變壓器安全可靠地運行。變壓器容量計算1選定變壓器額定容量結(jié)合用電設(shè)備的實際功率需求和未來負荷增長情況，合理選擇變壓器的額定容量。通常需要預(yù)留一定的容量余量。2確定短路電流計算變壓器的短路電流幅值和斷路時間，確保變壓器及其保護裝置的安全性能。3考慮溫度因素根據(jù)工作環(huán)境溫度條件，選擇合適的變壓器絕緣等級和冷卻方式，確保其長期穩(wěn)定運行。變壓器短路驗算1短路分析評估變壓器在發(fā)生短路時的響應(yīng)特性2短路電流計算確定變壓器在短路條件下的電流水平3機械強度驗算確保變壓器機械結(jié)構(gòu)能承受短路電流沖擊短路驗算是評估變壓器在嚴苛工作條件下的性能和安全性的重要環(huán)節(jié)。它涉及短路分析、短路電流計算和機械強度驗算等步驟，確保變壓器能夠安全承受短路沖擊,從而保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。風(fēng)電場變壓器選型容量計算根據(jù)風(fēng)電場的功率需求和電網(wǎng)接入要求，選擇合適的變壓器容量?？紤]安全余量和未來擴建需求。電網(wǎng)并網(wǎng)選擇符合電網(wǎng)電壓等級和接入規(guī)范的變壓器型號。確保變壓器性能滿足并網(wǎng)要求。損耗優(yōu)化選擇低損耗的變壓器型號,提高整個風(fēng)電場的發(fā)電效率和經(jīng)濟性。變壓器并網(wǎng)運行電網(wǎng)并網(wǎng)變壓器必須與電網(wǎng)電壓頻率完全同步，確保順利并網(wǎng)，避免對電網(wǎng)造成沖擊。調(diào)整參數(shù)在并網(wǎng)過程中需要調(diào)整變壓器的有功功率、無功功率和電壓等參數(shù)，確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行。監(jiān)測運行狀態(tài)持續(xù)監(jiān)測變壓器的溫度、振動、聲音等運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。變壓器運行維護1定期檢查定期檢查變壓器的運行狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)并排查存在的問題。2預(yù)防性維護根據(jù)變壓器的使用情況,進行定期的維修保養(yǎng),延長使用壽命。3記錄分析建立變壓器運行狀況的記錄和分析體系,及時掌握設(shè)備狀態(tài)。4專業(yè)人員由專業(yè)技術(shù)人員負責(zé)變壓器的檢修和維護,確保設(shè)備安全可靠。變壓器故障分析故障類型識別通過對變壓器運行狀態(tài)、參數(shù)變化等進行分析診斷,準(zhǔn)確識別故障類型,為后續(xù)維修提供依據(jù)。故障根源查找深入分析故障發(fā)生的原因,比如絕緣老化、過載、短路等,查找問題的根源所在。維修方案制定根據(jù)故障分析結(jié)果,制定切實可行的維修方案,包括更換部件、調(diào)整參數(shù)、加強保護等。常見故障類型短路故障由于繞組間或繞組與鐵芯之間發(fā)生電氣故障,導(dǎo)致變壓器內(nèi)部短路,造成嚴重損壞。絕緣破壞絕緣老化、電暈放電、污穢積聚等因素會導(dǎo)致絕緣性能下降,引發(fā)局部放電或擊穿。機械故障如繞組變形、夾緊松動、鐵芯振動等,會造成變壓器性能下降甚至嚴重損壞。過負荷故障長期過載運行會使繞組過熱,加速絕緣老化,最終導(dǎo)致絕緣損壞。故障診斷方法診斷風(fēng)電變壓器故障的關(guān)鍵是掌握各種故障的表現(xiàn)特征和規(guī)律。通過檢查變壓器溫度、油位、聲音等參數(shù),配合定期試驗分析,可以及時發(fā)現(xiàn)并定位故障,為修復(fù)提供依據(jù)。同時還可以采用振動分析、紅外熱成像等高級診斷技術(shù),準(zhǔn)確分析故障原因和發(fā)展趨勢。故障處理措施快速診斷及時準(zhǔn)確地診斷出故障原因是處理故障的關(guān)鍵。需要專業(yè)人員利用各種測試設(shè)備快速判斷故障部位和性質(zhì)。有針對性維修根據(jù)故障原因,采取針對性的維修措施,修復(fù)受損部件或更換損壞設(shè)備,確保變壓器重新投入安全可靠運行。預(yù)防性檢查定期全面檢查變壓器各部件狀態(tài),發(fā)現(xiàn)隱患及時維護,避免故障再次發(fā)生。加強日常保養(yǎng)管理至關(guān)重要。應(yīng)急措施在嚴重故障情況下,需要采取迅速隔離、斷電等應(yīng)急措施,防止事態(tài)進一步惡化和擴大。確保人員安全和設(shè)備安全。變壓器保護措施過壓保護安裝避雷器和動電容器,以保護變壓器免受過電壓的影響。過流保護采用合適的熔斷器或斷路器,可快速切斷變壓器的過大電流。差動保護利用電流差動原理,可檢測變壓器內(nèi)部短路故障,及時隔離。溫度監(jiān)測通過傳感器監(jiān)測變壓器溫度,避免過熱對絕緣造成損害。絕緣老化檢測變壓器絕緣老化是一個復(fù)雜的過程,需要采用多種檢測方法共同評估。常用的檢測方法包括絕緣電阻測試、耐壓試驗、脈沖浪涌測試等,利用這些方法可以全面掌握絕緣老化的程度。及時發(fā)現(xiàn)隱藏的絕緣缺陷并進行維修,有助于延長變壓器的使用壽命。變壓器壽命評估參數(shù)評估因素運行時間累計使用時長可用于預(yù)測剩余壽命負荷狀況負載水平和波動情況對絕緣老化速度有影響環(huán)境條件環(huán)境溫度、濕度和污染等會加速絕緣老化檢修維護定期檢修及時維護可延長變壓器使用壽命通過對變壓器關(guān)鍵參數(shù)的分析評估，可以合理預(yù)測其剩余使用壽命，為后續(xù)更換或維護提供依據(jù)。絕緣油分析3主要項目酸價、含水量、介電強度等10%關(guān)鍵指標(biāo)超標(biāo)可能預(yù)示絕緣老化12M周期每年定期檢測分析油樣變壓器絕緣油是用于絕緣和散熱的重要介質(zhì)。通過定期檢測油樣的性質(zhì)指標(biāo),可以及時發(fā)現(xiàn)變壓器絕緣老化的跡象,為維護保養(yǎng)提供依據(jù)。變壓器檢修狀態(tài)評估定期檢查變壓器運行狀態(tài),監(jiān)測溫度、噪音、振動等參數(shù),及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。清潔保養(yǎng)定期清理變壓器外部,清除積塵,維護散熱系統(tǒng),保持良好的絕緣性能。絕緣檢測采用絕緣油化驗、紅外檢測等手段,全面評估絕緣系統(tǒng)狀態(tài),分析潛在隱患。故障修復(fù)針對檢修發(fā)現(xiàn)的問題,及時進行維修或更換部件,確保變壓器安全高效運行。變壓器重要性和發(fā)展趨勢電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施變壓器是電網(wǎng)輸電和配電的關(guān)鍵設(shè)備，保障電力供應(yīng)的穩(wěn)定和安全?？稍偕茉醋儔浩髟陲L(fēng)電、太陽能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中扮演重要角色。技術(shù)進步變壓器正朝著綠色環(huán)保、智能化、高效節(jié)能的方向不斷發(fā)展。經(jīng)濟效益成