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。
每台箱变低压配电室配置一台EAPD装置,环网柜各间隔内分别布置一台,针对箱变油浸变压器与环网柜SF6开关的不同风险点做差异化防护。
EAPD在箱变与环网柜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,装置自动释放全氟己酮灭火剂。从触发到喷放完成,全过程无需人工干预,适用于风电场箱变分散、人员到场慢的特点。灭火剂不导电、无腐蚀残留,对变压器绕组、开关触头、电缆终端无二次损害,灭火后设备可尽快恢复运行。
全场箱变与环网柜的EAPD数据通过无线网络(4G/LoRa/根据场站条件)上传到ICOP平台。运维人员在升压站集控室打开拓扑图,即可查看每台箱变、每面环网柜的实时状态——正常为绿色、预警为黄色、告警为红色,点击可下钻查看温度曲线、报警时序与历史记录。
这种做法的价值在于把"事后抢修"前移为"事前预警"。一条异常温升曲线在发展成燃弧或变压器起火之前就能被识别,运维人员按告警定位到具体箱变和间隔,有针对性地排查,替代传统的周期性逐台巡检。
| 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: