大容量风电机组用66 kV干式绝缘升压变压器设计

作     者：张升 刘远 贺之渊 庞辉 樊亚东 雷清泉 Sheng Zhang;Yuan Liu;Zhiyuan He;Hui Pang;Yadong Fan;Qingquan Lei

作者机构：先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司)北京102209 武汉大学电气与自动化学院武汉430072 青岛科技大学先进电工材料研究院青岛266042 

基　　金：国家电网公司科技项目(5500-202058321A-0-0-00)资助 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2022年第67卷第30期

页      码：3603-3612页

摘      要：大规模海上风电开发成为当前可再生能源发展的必然趋势,海上风电已从近海走向远海,风电机组(简称风机)容量达8 MW以上.升压变压器将风机出口电压由0.69~1.4 kV升至35 kV及以上,是风电系统的核心装备.远海风电离岸距离50 km,升压变压器的电压需提升至66 kV及以上,因66 kV干式绝缘升压变压器属产品空白,目前普遍采用油浸式变压器.相比油浸式技术,干式绝缘变压器火灾风险低,防爆性能好,易于维护.但传统的环氧树脂浇注干式绝缘变压器技术因存在界面缺陷难以调控而导致局部放电问题,难以应用于66 kV升压变压器.本文提出了一种66 kV/10 MVA干式绝缘升压变压器设计方法,通过对高压绕组绝缘机理的分析,提出了融合半导电屏蔽层和导线绝缘层的高压绝缘屏蔽导线多层共挤设计方法,替代传统绕包电磁线的设计,可实现对导体界面缺陷的屏蔽,以及导线绝缘与高压绕组主绝缘的充分相容,有效解决了绝缘界面缺陷抑制难题.设计了66 kV/10 MVA升压变压器结构,高压绕组具有沿面伞裙结构,可实现紧凑空间的高爬电距离设计.通过对变压器的电场、磁场和热场等多物理场仿真分析,获得了电场、磁场和热场分布特性,验证了变压器设计的合理性.研制了66 kV原理样机,开展了交流耐压和局部放电测试,局部放电量小于5 pC,验证了设计方法的可行性.

主 题 词：海上风电 升压变压器 绝缘结构 硅橡胶主绝缘 多物理场分析 样机研制 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0805[工学-能源动力学] 0823[工学-农业工程类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1360/TB-2022-0239

馆 藏 号：203115099...