風力發(fā)電用高壓電力變壓器
在我國大力提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，試驗變壓器風力發(fā)電作為一種可再生能源獲得了飛速的發(fā)展。根據(jù)相關(guān)資料介紹，預(yù)計我國風機的裝機容量2010年將達到500萬kW，2020年達到3000萬kW。作為風力發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，風電用組合式變壓器技術(shù)也獲得較快發(fā)展，針對風力發(fā)電系統(tǒng)的特點，試驗變壓器也涌現(xiàn)出了幾種不同的組合式變壓器設(shè)計形式。
風力發(fā)電就是將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能再轉(zhuǎn)換為電能的過程。試驗變壓器風力發(fā)電系統(tǒng)主要有四種類型：獨立運行、并網(wǎng)運行方式、多臺風機組成風車田和風力發(fā)電混合能源系統(tǒng)。獨立運行的風電系統(tǒng)又分為充電型和動力型，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)電機作為風力發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)運行。并網(wǎng)后的電壓和頻率取決于電網(wǎng)。
無窮大電網(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)后的風力發(fā)電機按風力大小自動輸出大小不同的電能。
這種方式中風力發(fā)電機必須具有并網(wǎng)和解列控制，試驗變壓器只有當風力發(fā)電機電壓頻率與電網(wǎng)一致才能并網(wǎng)，當風力發(fā)電機因風速太小而不能輸出電能時，就會從電網(wǎng)解列。而多臺風機組成風車田則是由數(shù)十臺試驗變壓器甚至數(shù)百臺風力發(fā)電機組成風電場聯(lián)合向電網(wǎng)供電，這是應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)大規(guī)模開發(fā)利用風能資源的一個壯舉。
風車田的運行一般都用計算機監(jiān)控，使各風機運行在狀態(tài)。我國近幾年建立的風電場都是采用風車田的運行方式。
對于風力發(fā)電混合能源系統(tǒng)，一般來說，試驗變壓器由兩種或兩種以上的能源組成的供電系統(tǒng)，稱為混合能源系統(tǒng)。其中至少有一種能源相對穩(wěn)定，才能保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性與穩(wěn)定性。如風—柴系統(tǒng)、試驗變壓器太陽能系統(tǒng)與風力發(fā)電機構(gòu)成的系統(tǒng)、風—柴—蓄系統(tǒng)。
雖然風電系統(tǒng)有以上幾種形式，但由于其本身的特殊性，在與電網(wǎng)配合時要求很高。風力發(fā)電機組并網(wǎng)運行，對電網(wǎng)有一定影響。
由于風力發(fā)電單機容量比較小，一般不會超過2MW，試驗變壓器對于一個大電網(wǎng)，影響很小，可以忽略。但對一個風電場來說，由幾十臺、上百臺機組組成，總裝機容量超過幾十萬千瓦，對于一個容量不大的電網(wǎng)，就會造成很大的影響，試驗變壓器影響程度與風電容量所占電網(wǎng)的容量比例有關(guān)。據(jù)丹麥專家分析，一般來講，風電比例低于10%對電網(wǎng)不會構(gòu)成危險。
我們所說的風電專用變壓器的作用就是將風力試驗變壓器發(fā)電機發(fā)出的690V的電能經(jīng)過升壓變?yōu)?0kV或35kV，通過埋地電纜或架空線輸送到風電場升壓站。綜合風電系統(tǒng)的特點，可以總結(jié)出風電專用變壓器的技術(shù)要求：
一、變壓器空載時間長。風力發(fā)電一般具試驗變壓器有明顯的季節(jié)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(yīng)盡量低；
二、過載時間少。由于變壓器容量一般都比試驗變壓器風力發(fā)電機容量大，而由于風機采用微機技術(shù)，實現(xiàn)了風機自診斷功能，安全保護措施非常完善，在風機過載時會自動采取限速措施或停止運行，基本上不會造成變壓器過載運行。
因此變壓器的壽命比普通配電變壓器應(yīng)長；
三、運行環(huán)境惡劣。在我國，風力資源試驗變壓器豐富的地區(qū)一般集中在沿海、東北、西北地區(qū)，變壓器運行在野外。因此就要考慮設(shè)備的耐候性問題。在沿海地區(qū)的設(shè)備就應(yīng)考慮防鹽霧、霉菌、濕熱；在東北、西北地區(qū)就要考慮低溫嚴寒、風沙等的影響。
四、組合式變壓器高壓側(cè)必須配置避雷器試驗變壓器，以便與風機的過電壓保護裝置組成過電壓吸收回路。在變壓器的絕緣設(shè)計上應(yīng)充分考慮避雷器殘壓對變壓器的影響。
另外，風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(jié)構(gòu)型式制造，除需具有足夠的機械強度，外形力求美觀等外，試驗變壓器還應(yīng)具有抗暴曬，不易導(dǎo)熱，抗風化腐蝕及抗機械沖擊等特點。箱體需采用片式散熱器，外加防護罩的結(jié)構(gòu)。此外，外殼油漆需噴涂均勻，防護等級高，抗暴曬，抗腐蝕，抗風沙，并有牢固的附著力；組合式變壓器內(nèi)部電氣設(shè)備的裝設(shè)位置也應(yīng)易于觀察、試驗變壓器、操作及安全地更換；高壓配電裝置小室應(yīng)保證可靠安全，以防誤操作。
