箱变和环网柜分布在风电场各处,距风机和升压站都有一定距离。EAPD就地在箱变内部部署,不需要专门拉管线、不需要频繁巡检,通过ICOP平台远程统管全场箱变状态。
风电场里的箱式变压器,分布在各台风机旁边,有的在山上,有的在滩涂,有的在戈壁。这些箱变承担着将风机发出的低压电升压到集电线路电压的任务,里面集成了变压器、高低压开关柜、控制保护装置等设备。
箱变的问题在于:它长期暴露在户外,风吹日晒雨淋。沿海风场的盐雾腐蚀、北方风场的低温冻裂、山区风场的凝露——这些环境因素都会加速箱变内部电气设备的老化。而且箱变分布在几平方公里的范围内,运维人员不可能每天把所有箱变打开检查一遍。往往出了问题,是集电线路跳闸了才知道。
电缆接头老化。 箱变内部电缆接头多,常年大电流运行。接头处的绝缘材料在户外温差和湿度作用下老化速度比室内快得多。绝缘下降后容易发生相间短路或接地故障。
变压器油温异常。 箱变内的变压器油温升高可能是内部故障的信号。油温过高不仅影响变压器寿命,严重时可能导致油箱破裂、油液泄漏引发火灾。
低压侧开关设备故障。 箱变低压侧汇集各台风机的电能,断路器、接触器、熔断器等设备操作频繁。触头烧蚀、灭弧室老化等问题在到达寿命终点时可能引发事故。
环网柜电缆头击穿。 集电线路的环网柜负责将多台箱变的电能汇集到一起。电缆接头处如果施工质量不佳或绝缘老化,容易发生击穿故障,引发火灾。
每台箱变配置一台EAPD装置,安装在低压配电室内部。环网柜内同样各装一台。
EAPD在箱变内部实时监测的内容包括:
当监测到异常时,EAPD本地发出声光报警,同时通过ICOP平台推送告警到运维人员手机端。确认火情后,装置自动释放灭火剂。从触发到灭火剂喷完,整个过程不需要人为干预。灭火剂是全氟己酮,对箱变内的变压器、开关设备、电缆无腐蚀、无导电影响,灭火后不需要清理。
所有箱变的EAPD数据通过无线网络(4G/LoRa/根据场站条件)上传到ICOP平台。运维人员在控制中心打开一张拓扑图,就能看到全场所有箱变的状态。温度正常的是绿色,有预警的是黄色,告警的是红色。点进去能看到详细的温度变化曲线和历史数据。
这个做法的好处是不需要等故障发展到跳闸才去处理。一条温度异常曲线在变成火灾之前就能被发现。运维人员根据预警信息,有针对性地去检查对应的箱变,而不是漫无目的地全场巡查。
| 防护等级 | IP65 |
|---|---|
| 工作温度 | -40℃ ~ +85℃ |
| 触发温度 | 140℃±10℃ |
| 响应速度 | ≤ 3秒 |
| 灭火剂 | 全氟己酮(C₆F₁₂O),洁净灭火 |
| 安装方式 | 磁吸/背胶/支架 |
| 通讯方式 | 4G / LoRa / 有线 |
一个中等规模的风电场(约30-50台风机),箱变和环网柜的数量加起来大约在40-60台。如果只对箱变做防护,每台箱变一台EAPD,连同环网柜一起覆盖,总共需要50-70台装置。
这个量级对于ICOP平台来说可以覆盖。一套ICOP平台可管理数百台设备,对风电场而言在容量范围内。
本方案相关设计参考以下标准: