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ABB电气新产品在风电行业的应用 张伦权/配变总工程师

上传日期:2016-11-18  播放次数:933
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  以下是大会演讲内容(现场笔录):
各位专家中午好,合肥ABB当前分两块业务,一个是配电业务,一个是组件,组件是ABB收购了意大利,像变压器的托管、开变行业。像C3、C4、C5,在ABB都能满足不同的要求。
这是合肥ABB的一个简要介绍,是在2000年成立的,当前有210个人,我们现在电压等级可以做到35kV及以下产品,参照不同国家标准IEC国标,通过了不同的体系认证,国内的国外的,国内的像审电所(音)做的认证。我们主要是做油变,上海的主要做的是干变,有的时候有干变,有的是油变,这个主要是用户的一些不同的选择,然后能量的选择也不同,比如说2MW以下的,在风电行业用干变的比较多,2-4MW干变油变都差不多,4MW以上的用油变的是越来越明显。
ABB有一个专门的研发团队,它的技术来源是来自于欧洲,它是集成了ABB全球15家不同的变压器厂的经验,集成了一个设计系统的经验,将材料系统以及工艺都集成到这个里面,根据不同的产品来设计。ABB全球的研发中心不同的地方有专门的技术团队来进行支持,像叠铁芯主要在波兰,卷铁芯在美国。
油浸式配电变价其在这个行业上使用的非常广泛,公共设施有电网、水厂、交通,特殊行业有风力发电和太阳能发电、冶金、石油天然气、化工、水泥、食品。
配电变压器在风电上的一些应用,可能是根据风力发电机的一些排列可以用干变,也可以用油变,特别是小变压基本上都是采用油变比较多。变压器可以放在塔筒里面,也可以放在机舱里面,这种情况下一般都是在2.5MW。
在我们考虑变压器的时候,无论用干变还是油变这个都要充分的考虑,大家都很清楚在传统里面,在机舱里面,它对空间的需求是非常严格的,其次要考虑到变压器工作的时候,散发的热量我们要把它充分的算进去,无论是采用风冷还是水冷的方式,要把这些热量都把它散发出去。这几种方式通常是放在塔外,或者在风机平台上,我们一般情况下是采用风能的方式,如果在塔筒或者机舱里面,我们通常会采用风冷或者水冷的方式。从大方向来看用水冷的方式会越来越多。还有环保性我们也要充分考虑,另外还要考虑到安全性,这些要求是非常严的,任何一个小的故障会带来很大的运维成本。
ABB鉴于中国风电市场,在2010年的时候把风电总部搬到了中国,ABB公司专门开发了纤细性变压器,这一块主要是为了更好的满足风电市场对尺寸的需求。这一块我们如果做成风冷或者水冷,我们通常会做成纤细性结构,这样做的目的主要是一个是通过塔筒的时候,这个东西会非常舒适。
左边这张图可以更加直观的调查到变压器的尺寸对于塔门的设计是非常重要的,我们会根据塔门会选择较合适的变压器,所以我们会跟供应商协同做一个成本较低的方案。在风电行业尤其是海上风电,我们更加关注的是变压器的可靠性以及它的寿命,ABB承诺的是可运行30年。在我们所使用的绝缘材料这一块,我们通常会采用Dupont NOMEX绝缘。
这里做了一个对比,如果采用细长性的变压器,以及普通变压器做了一个对比,我们主要关注的一个是尺寸,一个是容量,上面的这个是普通容量为5000KVA变压器外形尺寸,4200×1720×3200,下面这个是更细的一个东西。
这是欧洲的一个方向,是细长性油变的方案,器身更加安全,防止受潮和其他环境影响,变压器油箱表面防护采用热浸镀锌和喷漆喷塑方式,因此有非常好的抗腐蚀性。
特别提了一下三个不同的油,一个是天然酯类、合成酯类和矿物油。天然酯和合成酯的环保性可以达到,而且它的阻燃性也非常好,它们的燃点是高于300度,如果是矿物油的话早就烧掉了。
对于放在机舱里的时候,我们格外关注的是震动,我们会对它进行分析,因为大家知道在机舱里震动非常厉害。
这个强调了细长性的变压器对风电行业有一些特殊的要求,一个是散热性,一个是负载能力、环保型、阻燃性,抗腐蚀性,如果对于海上风电这块,对腐蚀性一定要额外考虑,你所选择的部件也好,还是风压机组本体也好,时间长了肯定会锈。
后面介绍的主要是美式箱变,美式箱变是将变压器、高压负荷开关、高压保护熔断器、低压保护等集成在一起,形成一个整体的方案,结构相对紧凑、成本低廉,尤其在不同行业,比如在光伏最新推出的就是集成制方案,会把变压器和逆变器结合在一起,放在一个集装箱里,这种方式目前是最流行的。
在做箱变的时候,我们额外会考虑到,因为变压器会与变频器相连在一起,谐波含量要额外考虑,我们就不能以普通的来运行。因为谐波对于变压器的温升不影响,对变压器绝缘不影响,这两个地方我们设计的时候会进行额外的考虑。
如果是其它的一些环境,比如高海拔的时候,我们要额外考虑它的雷电冲击,温升的考虑,如果有条件的话还采集插拔式套管,这样空间会更加小。对于北方大雪地区,要考虑到箱变的结构设计选用适当的密封胶及密封垫以防止雨、雪及沙尘的进入。
前面主要是介绍了ABB的一些设计思路和设计方案,如果是在变压器行业都很清楚,变压器设计有一些计算的思路,理论都一样的,概念大家都有了,但是如果你的制造工艺跟不上的话,所制造出来的产品还是很难达到一个较好的水准。后面我就简单的介绍一下ABB是采用一些什么样的工艺。
这是一个变压器的制造流程,目前的这款从小配电就是10MW以下的产品,真空注油这一块还是比较少的。真空注油就是在真空状态下进行注油,这样的话变压器里面的气体会充分的把油可以渗透到里面。
ABB为了保证制造工艺的一致性和精准性,主要是靠设备以及工艺,我们选择了较好的材料冷轧钢板,靠设备把供应链自动成形,自动焊接,然后焊接好了以后会有荧光试漏的工艺,这样可以充分的发现有没有渗漏。而国内所采用的技术都是把变压器油箱放到水箱里面去看有没有冒气泡。对于海上风电就这样的项目我们会采用NPT探测的工艺去看这个效果能不能达到要求。第二个工艺就是DEORG剪切,目前大部分工艺都是采用自动化的工艺来剪切,所以所选的材料我们要选择较好的材料,才能保证参数稳定,通过这样的设备去剪切它的精度,无毛刺,这样带来的价值就是把空载损耗降低,空载电流降低,噪音降低。
这个是器身装配工艺,我们也有三个不同的柱子组装在一起,它的铁信精度能达到0.25毫米,所以精度是非常高的。我这里所要强调一点就是ABB采用的连接工艺都采用的是冷轧焊接,焊接的技术可以使得这两个不同的导体,它们的晶体直接接触。国内是采用联动焊接,联动焊接会带来其它的一些小问题。我们所采用这种工艺可以减少它的硬力,提高它的性能。这个是低压线圈。第二个技术就是我们的低压线圈是直接绕在铁线上,而国内是绕在模具上进行套装,我们这样可以保持线圈更加紧密,这样做得目的可以提高抗短路的能力。
接下来就是高压线圈,我们的高压线圈也是直接绕在低压线圈上,所以形成一种刚体,而国内一般都是套装的,这个效果肯定是不一样的。我们这样做的目的就是抗老化的能力会大幅度提高。
满足这个是真空注油,我们会对不同的产品填不同的工艺,我们还进行低频干燥,去除水分与杂质,器身浸油充分。考虑到漏油的问题,我们采用试漏,这是第二个环节可以控制它。
后面主要是想说一下我们在风电行业的一些业绩,这个主要是海上风电上应用的,主要是4MW和6MW一些风机所使用我们油变的情况,到当前我们有8000兆伏安,前面4MW都是采用风冷方案,最后一个采用水冷方案。这一页主要介绍的是陆上风电,陆上风电基本都是以美式风电比较多,然后国内国外我们都是有业绩的。今天我主要就是介绍这些,谢谢大家!
 
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