新型多功能变压器在风电场的应用

苏卫东

新型多功能变压器在风电场的应用

苏卫东

（华电国际宁夏新能源发电有限公司，宁夏银川750002）

分析了目前风电场升压站变压器的现状，介绍了新型多功能主变的结构特点，利用新型主变中性点电阻柜将零序保护作为线路故障的主保护，迅速切除线路故障，保证其它风机和线路正常运行；利用新型主变的平衡绕组代替SVG的降压变，节约了投资成本；加装了在线智能监测装置，实现了主变的智能化管理，提高了风电场的安全性和经济性，具有较高的推广应用价值。

多功能变压器；风电场；应用

0 引言

目前国内风电场主变常规设计型式为Y N，d11型，低压侧绕组为三角形接线，即小电流接地系统，当集电线路发生接地故障时，集电线路断路器不能迅速切除故障线路，容易造成风力发电机组、变频器等系统设备的损坏，严重时会造成风机大面积脱网事故，影响电网系统的安全运行。

另外，随着风电场建设规模的扩大，风电场负荷的波动性及所处于电网末端的特点，导致风电场所在的系统质量问题及系统稳定性问题日益突出，为使风电场的额定电压保持在允许范围内，在风电场的设计中，动态无功补偿装置（简称SVG）也越来越多的采用了降压式SVG技术。

为提高风电场的安全、稳定、经济性，需采用一种新型多功能变压器，具备实现集电线路接地故障速断保护、SV G降压变的功能，提高风电场运行可靠性和经济性。

1 多功能变压器的结构特点

以宁夏某新能源公司5万kW容量的风电场为例，主变型号SSZ10-50000/110（带平衡绕组），接线组别Y N，yn12型，主变增加了一个三角形连接的平衡绕组，35kV低压侧绕组为星形接线，中性点通过电阻接地，主变容量1×50M VA，额定电压115±8×1.25%/ 36.75/10.5kV，容量比：100/100/30。

变压器线圈的排列结构如图1所示。

图1 变压器线圈的排列结构

高压绕组110kV出线1回，接入电网系统；高压侧中性点经避雷器加间隙接地保护，也可经隔离开关接地。

低压绕组35kV出线2回，接入风电场集电线路。

低压侧中性点经小电阻接地，35kV小电阻成套装置电阻值56Ω，户外布置。

平衡绕组10kV侧接入动态无功补偿装置（SV G），容量1×12M var。

主变安装1套在线监测系统，设置测控装置和相应的光纤连接设备，以便采集各种非电气量参数，满足综合自动化系统的测控要求。变压器在线监测系统与升压站综合自动化系统接口并上传监测信息。智能主机作为后台主站监控机使用，安装在二次设备室内综自系统盘柜内，监控画面做在综自系统画面中，由综自监控微机进行监控，并实现远传远程在线监控功能。系统配置：智能主机、现场监控设备、通讯元件、功能软件、电缆及附件。

监测项目：1）油中溶解气体在线监测；2）油中微水在线监测；3）变压器油面温度在线监测；4）变压器绕组模拟热点温度在线监测。

新型多功能变压器与常规主变压器结构上的区别见表1。

表1 新型多功能变压器与常规主变压器结构上的区别

2 新型主变压器的功能

（1）新型主变低压侧绕组为星形接线，中性点通过电阻接地，消除了Y N，d11型主变低压侧三角形绕组接线方式带来的三相对地电压存在“悬浮”的现象，使整个系统相对地有了牢固的电位“参考点”，消除了系统振荡过电压，系统可靠性提高。当35kV系统发生单相接地时，零序保护作为线路故障的主保护，快速动作切除故障线路，其它系统仍保持可靠运行，保障了电网安全，提高了设备可利用率，防止了大面积脱网事故。而常规变压器低压侧为三角形接线，属于不接地系统，零序保护不能快速动作切除故障线路，需加装接地变，配置零序保护装置，才能迅速切除接地故障。

（2）新型主变带平衡绕组，利用平衡绕组实现SVG降压功能，提高了动态无功补偿装置的可靠性和电网系统的稳定性。而常规变压器不带平衡绕组，需加装SVG降压变才能实现降压功能。

（3）新型变压器安装在线监测系统，实现远程在线智能监测，及时发现变压器存在的安全隐患，采取措施针对处理，防止造成设备损坏事件，提高了系统安全可靠运行水平。而常规变压器不具备远程在线智能监测功能，需人工取样监测。

（4）新型多功能变压器与常规主变压器功能上的区别见表2。

3 效益分析

（1）节约了接地变投资。新型多功能主变低压侧绕组中性点通过电阻接地，代替了常规变压器接地变的功能，节约了变压器的造价、施工、调试等基建投资。以5万kW风电场为例，接地变价格约20万元，中性点电阻柜价格约7万元，节约基建投资约23万元。

表2 新型多功能变压器与常规主变压器功能上的区别

（2）节约了SV G降压变投资。新型多功能主变利用平衡绕组，代替了SV G降压变，节约了投资成本。以5万kW风电场为例，SV G降压变价格约35万元，平衡绕组及套管价格约10万元，节约基建投资约25万元。

（3）提高了变压器运行可靠性。变压器安装在线监测系统，实现远程在线智能监测，避免了油品取样的浪费，能及时发现变压器存在的安全隐患，合理进行运行操作和检修维护，有效防止了重大事故的发生。

（4）节约了运行维护成本。新型多功能变压器集主变、接地变、SV G降压变等设备功能于一体，不但减少了设备数量，节约了占地面积，而且降低了发生故障的概率，减少了设备检修工作量和运行损耗，节约了生产成本，提高了风电场的运行可靠性和经济效益。

（5）随着风电场规模的扩大和设备的长期运行，风电场的经济效益和社会效益更加明显。

4 结语

风电场新型多功能变压器满足了电网对风电场的继电保护和电压调整等安全和保护要求，提高了系统的可靠性，实现了对风电场生产管理的智能化、科学化管理，保证了风电场的安全经济稳定运行和整体发电效益的最大化。新型多功能变压器在风电场的成功应用，为新建、扩建风电场的设备设计选型提供了示范作用，具有较高的推广应用价值。

[1]吴斯，沈石水.风电场SVG配置方案的经济性分析[J].风力发电，2014，（2）：7-14.

[2]王雷，信珂，周志勇.风电场主变35kV负荷侧单相接地故障分析[J].山东电力技术，2010，（2）：31-33.

修回日期：2017-01-22

《大型电站冷源节能新技术创新及产业化示范工程》通过验收

2017年3月3日，由华电电力科学研究院和清华大学共同承担的国家发改委国家高技术产业发展项目《大型电站冷源节能新技术创新及产业化示范工程》在蒲城电厂通过验收，该项技术节能效果显著，具有良好的示范效果和应用推广价值。

集团公司副总工程师张东晓在讲话中指出，本次验收会是对发改委高技术产业发展项目完成情况的验收，同时也是对集团公司和清华大学关于大型电站冷源节能新技术创新及产业化示范工作的一次阶段性总结，是集团公司推广节能新技术应用课题取得成果的新的开始。

该项目分设《大型电站凝汽器管束仿生优化布置节能改造技术创新及产业化示范工程》以及《大型电站凝汽器胶球清洗技术创新及产业化示范工程》两个专题。项目改造结果表明，采用仿生优化凝汽器管束布置技术改造后的凝汽器真空值均比设计值（4.9kPa）低0.28kPa以上，凝汽器真空得到明显提高；新型凝汽器胶球清洗技术应用后，胶球清洗系统投球率为20%。

来自上海电力学院、哈尔滨汽轮机厂、西安热工院、华北电力大学等单位代表组成的专家组听取了项目建设、创新成果及产业化示范情况的汇报，仔细查阅了相关资料文件，并一致同意项目通过验收。

New Type of Multifunctional Transformer Applied in Wind Farm

SU Wei-dong
（Huadian Power International New Energy Power Generation Co.，Ltd.，Yinchuan 750002，China）

Analysis of the current status of w ind power booster station transform er，this paper introduces the new type m ultifunctional structure characteristics of the m ain transform er,using new type of m ain transform er neutral point resistance ark to zero sequence protection as the m ain line fault protection,quickly cut line fault, ensure the norm al operation of other fan and routes；U sing the new type of the balance of the m ain transform er w inding instead of SVG step-dow n transform ers,save the investm ent cost；Equipped with intelligent online m onitoring device，the realization of the m ain transform er of intelligent m anagem ent，im prove the safety and econom ic behavior of the w ind farm，it is of high popularization value.

m ulti-function transform er；wind farm；application

TM 614

B

2095-3429（2017）01-0063-03

2016-12-12

苏卫东（1967-），男，宁夏银川人，高级电气工程师，高级变电检修技师，企划部主任，主要从事新能源企业管理工作，曾主持风电技术管理研究、区域风电场远程监控研究应用、风电机组在线远程故障诊断研究应用、光伏发电预测预报系统的研究应用等华电集团公司重大科技项目，并获多项华电集团科学技术进步奖。

D O I：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.01.015