风电场运行与维护,模块六 风电场变电设备运行与维护,知识点与能力要求 了解风电场变压器的工作原理 识记风电场变压器的运行检查与维护检修 掌握风电场开关设备的作用与维护检修 理解风电场电抗器和电容器的功能及维护 识记风电场互感器的故障处理 熟悉绝缘油的维护与处理,本模块主要内容,项目1 变压器运行与维护 一、变压器正常运行与检查 二、变压器维护检修 三、变压器异常运行及事故处理 四、变电站用电系统运行与维护 项目2 开关设备运行与维护 项目3 电抗器和电容器运行与维护 项目4 高压互感器运行与维护 项目5 绝缘油的维护与处理,项目1 变压器运行与维护,变压器是利用电磁感应现象实现一个电压等级的交流电能到另一个电压等级交流电能的变换，是改变交流电压的装置。 变压器的核心构件是铁心和绕组，其中铁心用于提供磁路，缠绕于铁心上的绕组构成电路。此外还有调压装置即分接开关，油箱及冷却装置、保护装置，包括储油柜、安全气道、吸湿器、气体继电器、净油器和测温装置及绝缘套管等。 大部份的变压器均有固定的铁心，与电源相连的绕组（线圈）接收交流电能，称为一次（初级）绕组，与负载相连的线圈送出交流电能，称为二次（次级）绕组。,变压器的基本原理是电磁感应原理，图6-1所示是变压器的原理简体图。当一个正弦交流电压U1加在一次侧线圈绕组两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通m，这些磁通称为主磁通，它沿着铁心穿过一次侧线圈绕组和二次侧线圈绕组形成闭合的磁路，在它作用下，两侧绕组分别感应电动势1，2，并在二次侧线圈绕组中感应出互感电动势和电流。 感应电动势公式为: E=4.44fN 式中，E为感应电动势；f为频率；N为绕组匝数；为磁通量。,变压器在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。风电场中变压器大多采用油浸式三相变压器和干式三相变压器。油浸式三相变压器和干式三相变压器如图6-2所示。 油浸式变压器是依靠变压器油作冷却介质，有油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等类型。其中油浸风冷式变压器比较常用。 干式变压器是依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。风电场变电系统大多使用油浸式变压器作为主变压器，采用二级或三级升压结构。,风电场变电系统是在风力发电机组出口装设满足其容量输送的变压器，将690V电压提升至10kV或35kV，汇集后送至风电场中心位置的升压变电站，经过其中的升压变压器变换为110kV或220kV后输送到电网。风电场变压器如图6-3所示。,一、变压器正常运行与检查,（一）主变压器的运行与检查 1主变压器的运行 风电场使用变压器类型基本为油浸式变压器，基本构成如图6-4所示。,变压器投运时，全电压冲击合闸，由高压侧投入，且中性点直接接地。应进行五次空载全电压冲击合闸，均无异常情况下可投运。变压器的投运和停运应使用断路器进行，严禁使用刀闸拉合变压器。 （1）变压器投运前的检查项目：外观、温度计、储油柜、冷却装置、高压套管、接地、接地电阻、固定装置、各种螺丝、有载开关、气体继电器、呼吸器、压力释放器、继电保护等。 （2）变压器经过空载试运行后，未发现有异常现象，变压器便可以正式投入运行。变压器在额定使用条件下，全年可按额定容量运行。过负荷时要严格按照允许的运行方式运行。 2. 主变压器的巡视检查 （1）正常巡视检查项目有变压器的运行声音、油枕、套管的油位、油色、外观、各引线接头、瓦斯继电器、呼吸器、变压器测量表计、调压装置、二次回路、驱潮电阻、端子箱等。 （2）出现特殊天气和状况时，要进行特殊巡视，且增加巡视次数。 （3）对主变压器的维护在其运行的第一个月开始进行。,（二）主变压器附件的运行维护 1. 压力释放装置运行维护及油样检测 2. 气体继电器的使用维护 3. 有载调压分接开关的运行与维护 （1）有载调压装置的调压操作每切换一分接位置记为调节一次，不超过5次条件下，把母线电压控制在合格水平。 （2）有载调压开关的巡视检查 （3）有载调压开关操作异常情况的处理 （4）有载调压分接开关的故障原因 （5）严禁调整变压器有载调压装置分接开关的情况 变压器过负荷运行；有载调压装置轻瓦斯保护频繁出现信号；有载调压装置的油标无油；调压次数超过规定；调压装置发生异常。 （三）箱变的正常运行与巡视项目 箱变内、外观、运行时声音、箱变压力释放阀指示数据、温度指示数据、表计、灯光、箱变接地线连接等。,二、变压器维护检修,（一）油浸式变压器的维护检修 1维护检修周期 1）变压器在投入运行后的第五年内和以后第十年大修一次。 2）主变压器每年至少进行一次小修。 3）保护装置和测温装置的校验应根据有关检验规程进行；变压器冷却用风扇电机的分解检修，每一至二年一次；呼吸器中的活性氧化铝或硅胶可根据吸潮情况进行更换。 4）从有载分接开关油室中取油样进行试验，若低于标准时应换油或过滤；当有载分接开关的切换次数达3000次时，应滤油或换油。 2维护检修项目 检修项目分为小修项目和大修项目，其中大修项目有： 器身（铁心、线圈、绝缘、引线、支架、切换装置）、箱盖、油箱、油枕、防爆管（泄压器）、套管、冷却装置、控制箱、各部阀门和分接开关、铁心、穿芯螺杆、接地线、呼吸器、净油器、油箱内外及其附件、密封胶垫，消除各密封点渗、漏油、绝缘油、测温、控制仪表、信号和保护装置；并进行规定的测量和试验。,油浸式变压器的检修维护项目 （1）器身检修，主要是对吊钟罩、线圈、铁心、引线、油箱的检修。 （2）冷却装置检修，检修前应先拆除冷却器（散热器）。 （3）套管检修，变压器套管有压油式套管和油纸电容型套管两种类型。 （4）套管型电流互感器检修 （5）MR型有载分接开关检修，按规定时间间隔对切换开关进行检查与维修。 （6）储油柜检修，变压器的储油柜主要采用普通式和隔膜式两种类型。 （7）呼吸器检修 将呼吸器从变压器外壳上卸下，倒出内部吸湿剂，进行检修。 （8）瓦斯继电器检修 瓦斯继电器是变压器正常运行的主要保护之一，应注意检修和维护。 （9）蝶阀、油门及塞子的检修 （10）测温装置检验，变压器的测温装置有压力式（信号）温度计、电阻温度计和棒式玻璃温度计。其中，电阻温度计也称为电桥温度计 。,（二）干式变压器检修维护 1检修周期 干式变压器的定期检修随机组大修进行；干燥场所，每12个月进行一次检查性小修；潮湿环境或空气中灰尘、化学烟雾污染较大，每三至六个月进行一次；变压器在运行中或检查调试时，有异常可及时进行检修。 2检修项目 1）检查性小修项目：本体的检查清扫、紧固件和连接件的螺栓紧固、辅助器件的运行、外壳及铁心的接地；绝缘电阻的测试。 2）大修项目：柜体的检修；本体的检修；变压器附件的检修；电气试验；复装。,3维护检修工序及标准 1）检查铁心及其夹件表面有无过热、变形，螺丝有无松脱现象；检查芯体各穿心螺杆的绝缘是否良好。 2）检查紧固件和连接件的螺栓紧固情况，有无生锈、腐蚀痕迹。 3）检查绝缘体表面有无爬电痕迹或碳化、破损、龟裂、过热、变色的现象。 4）铁心接地情况检查；端子排及接线情况检查；温控器及测温元件的检查、校验。 4试验 （1）绕组直流电阻的测试，从高、低压侧母线的开口端测量高、低压侧的线电阻，每侧三相电阻的不平衡率不应超过，如超过此值应检查母线连接处是否可靠。 （2）绝缘电阻的测试，使用摇表检查高压侧及低压侧对地的绝缘电阻，阻值应符合相应的标准要求。,三、变压器异常运行及事故处理,（一）主变压器的异常运行与事故处理 1防止主变压器损坏的紧急措施 当运行中的主变压器发生下列情况之一时，应立即拉开主变压器各侧开关，然后再做其他相关处理。 1）主变压器喷油、着火而保护未动作时。 2）主变压器低压母线侧发生明显故障，而相应母线保护及主变压器低压侧开关均未动作跳闸时。 3）主变压器套管严重炸裂、放电时。 4）主变压器同时发生下列情况而保护未动作时 主变压器声音很不正常，非常不均匀，有爆裂声；主变压器高压侧电流超过过电流保护定值；主变压器温度异常升高，并且不断上升，超过上限值95；引线接头有明显发热、发红现象。,2主变压器的异常运行及处理 （1）运行监视 （2）运行中异常现象的处理 （3）变压器油温升高超过许可限度 （4）油位显著降低 （5）油位升高 （6）轻瓦斯动作发信 3变压器事故处理 （1）变压器断路器跳闸 （2）变压器着火 （3）主变压器差动保护动作跳闸 （4）重瓦斯保护动作跳闸 （5）主变压器后备保护动作跳闸,（二）箱变的异常运行及事故处理 1）箱变压力显示过高时，拉泄压阀泄压。 2）箱变低压侧开关跳闸，核对各保护时限是否正确，排除风力发电机组是否有故障，排除后合闸送电。 3）低压侧负荷开关跳闸，检查负荷线路是否短路、断路、过负荷、漏电，排除后可试送电，直到正常运行。 4）高压侧熔断器熔断，可能是箱变内部故障，断开高压侧负荷开关，测量箱变绝缘，如绝缘正常，则更换熔断器后试送；如绝缘不合格，则检修处理。,四、变电站用电系统的运行与维护,1. 变电站用电系统的运行 风电场变电站用电系统变压器通常采用油浸式变压器或干式变压器。 2变电站用电系统的巡视检查项目 变压器运行声音、套管、电缆及电缆头、站用屏、输出电压、备用电源等。 3变电站用电系统的异常及事故处理 1）控制室、高压室、设备场地，均应有足够的正常照明及事故照明。当运行的站用变压器全部失压时，应能自动切换至备用电源上。 2）站用电因电网故障失压，开关未跳闸时，待电网电压恢复后，站用电立即恢复；若是本站设备故障而造成站用电全站失压，应尽快排除故障点，恢复站用电。 3）变电站全站失压应首先恢复站用电。 4）当分段开关、站用变压器低压开关断开后，要取下相应控制保险，以免烧毁继电器。 5）站用变压器与备用变压器严禁并列运行 。,项目2 开关设备运行及维护,开关设备主要用于风电场电力系统的控制和保护，既可以根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网快速切除。 常用的开关电器有断路器、隔离开关、接触器、熔断器等，它们的功能各不相同。 断路器：当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，保证系统无故障部分安全运行。高压断路器可以熄灭分合电路时所产生的电弧。 隔离开关：是当断路器断开电路后，在电气设备之间形成明显的电压断开点。 熔断器：俗称保险丝，是在电路发生故障或异常时，会在电流异常升高到一定高度时，自身熔断切断电流，起到保护电路安全运行的作用。 接触器：实现电路正常工作时电路的分合，但它只能分合正常电流，无法断开故障电流。,一、高压断路器,（一）高压断路器概述 1. 高压断路器的功能 高压断路器是高压电器中的一种，其功能是在电力系统正常运行或故障情况下，切、合各种电流。高压断路器(或称高压开关)是风电场主要的电力控制设备，具有灭弧特性。风电场断路器如图6-5所示。 2. 断路器的结构 由导电回路、可分触头、灭弧装置、绝缘部件、底座、传动机构、操动机构等组成。 3. 断路器的类型 油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、 真空断路器等。 4. 断路器的性能参数 额定电压、额定电流、开断电流、 额定短路接通电流及分断时间等。,（二）断路器的正常检查与操作（以SF6断路器为例）,断路器的检查包括投入运行前的检查、合闸送电后的检查 、运行时的巡视检查 、特殊巡视等。 断路器操作前应检查控制回路、控制电源及液压回路均正常，保护是否已投入；操作中应同时监视有关电压、电流、功率表等表计的指示；操作后应检查断路器的实际位置及指示灯情况，注意表计的变化和断路器动作声响是否正常，同时还应对间隔做一次全面检查。 运行中断路器异常情况的操作规定 严禁用手力杠杆或千斤顶的办法带电进行合闸操作；无自由脱扣的机构严禁就地操作；液压（气压）操动机构，如压力异常导致断路器分、合闸闭锁时，不准擅自解除闭锁进行操作；SF6断路器在未充气体至额定气压以前，严禁进行快分、合试验