大容量风电机组用66 kV干式绝缘升压变压器设计

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.