目前传统箱变一般布置于塔筒外部，需要单独的安装基础。风机机舱产生的690V电能通过塔筒，以地埋或穿管的敷设方式，用低压线缆输送至箱变低压侧。随着风电机组单机容量和塔筒高度逐年上升，塔筒内和风机至箱变的低压电缆用量也越来越多。电缆的成本不容忽视，4MW机组仅690V回路电缆成本将近50万；电缆的敷设是机组安装的主要工作之一，耗时耗力；电缆用量的增多，也意味着线路损耗变大。成本增加，发电量反而减少，对风电场的降本提效尤为不利。
在2020年北京国际风能大会暨展览会（CWP 2020）的中国中车展台上，中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部高级设计师袁莹以“大功率风电机组箱变集成技术应用”为题，解读降低风电场建设成本，稳定提升发电量的箱变集成创新技术。
创新可靠的结构设计
为实现风电机组的降本提效，中车株洲所进行了箱变集成技术的开发，将机组的升压变压器及变流器集成至机舱内部，塔筒内的多根低压电缆也由一根高压电缆取代，并在塔基集成高压开关柜，有效保护塔筒内的高压电缆及变压器。
变压器集成至风电机组的机舱后，受机舱运行环境的影响，将承受长期的振动和冲击。中车株洲所依据相关标准，为高压部件针对性地设计了底部弹性支撑和顶部弹性拉杆，保证集成变压器的机械结构的强度和稳定性，并进行了一系列的测试试验，验证变压器满足在机舱生命周期内的抗振要求，保障箱变集成技术方案的可靠性。
安全稳定的集成电气
对于机舱顶部变压器的设计，第一要务是杜绝外部电路短路对变压器造成损伤，确保电气设备能够承受因过载或短路而产生的过流和过热。中车株洲所的箱变集成方案选用GIS柜作为高压开关柜，能承受20kA/1s的电弧耐受试验考核，降低设备发生故障时的危害。高压电缆选择抗扭、阻燃电缆，导体使用3层绝缘结构，绝缘层非常厚实，绝缘性能优异，即使人体触碰也可保证安全。机舱的高压部分通过接地良好的金属隔板与机舱内的低压部分进行隔离，并安装机械锁、电磁锁和联锁行程开关等防护装置进行多重保护，保障设备及人员的安全。
袁莹介绍道，在中车株洲所3.3MW风机箱变集成项目中，对比传统箱变方案，单台投资成本能降低约30万元，两段690V电缆的线路损耗可减少约60kW。机舱箱变集成方案不仅能解决林地或耕地风电场建设带来的征地困难，还能省去传统箱变的安装、调试以及后期运维等大量工作，大大缩短了风电场建设周期，减少了后期运维工作量，为风电项目全面实现平价上网提供前进的原动力。
完
▓来源：中车株洲所
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