【GB国家标准】 电力变压器第16部分:风力发电用变压器

规范性引用文件
术语和定义
使用条件
电气性能
附录A（资料性附录）本部分与IEC60076-16：2011的技术性差异及其原因附录B（资料性附录）计算方法和表格B.1自然通风室内变压器的冷却.B.2
带非正弦波电流负载的变压器的额定容量确定B.3
电压谐波的影响
电谐振频率测量
符号列表
附录C（资料性附录）
IEC60076-162011的绝缘水平
参考文献
图1局部放电测量程序：
自然通风室内的散热
工频电流注人装置原理图
利用电容注人方法切换变压器绕组的电压响应图B.3
高压注人试验图
测量设备实例
表1绝缘水平
表A.1本部分与IEC60076-16：2011的技术性差异及其原因谐波含量对液浸式变压器损耗的影响表B.1
谐波含量对干式变压器损耗的影响表B.3
电压谐波次数示例
符号列表
表C.1IEC60076-16：2011的绝缘水平GB1094.16—2013
GB1094.16—2013
本部分的第2章、第3章、7.2～7.4、附录A～附录C为推荐性的，其余为强制性的。GB1094《电力变压器》目前包含了下列几部分：第1部分：总则；
一第2部分：液浸式变压器的温升；一第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙：一一第4部分：电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则；一一第5部分：承受短路的能力；一一第6部分：电抗器；
第7部分：油浸式电力变压器负载导则；一第10部分：声级测定，
—第10.1部分：声级测定应用导则；一一第11部分：千式变压器：
一第12部分：干式电力变压器负载导则：一第14部分：采用高温绝缘材料的液浸式变压器的设计和应用；—第16部分：风力发电用变压器。本部分为GB1094的第16部分。
本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用IEC60076-16：2011《电力变压器第16部分：风力发电用变压器》。
本部分与IEC60076-16：2011相比存在技术性差异，这些差异所涉及的条款已通过在其外侧页边空白处位置的垂直单线（I)进行了标识，附录A中给出了相应技术性差异及其原因一览表。本部分还做了下列编辑性修改：在第3章中，增加对GB1094.1和GB/T2900.53的引用，并将GB/T2900.53列人规范性引用文件中；
一为方便使用，在7.2和7.3的有关液浸式变压器的局部放电试验程序的规定中，将IEC6007616：2011中直接引用IEC60076-13改为将IEC60076-13的相关内容直接列人标准中。同时增加对GB/T7354的引用，并将其列入规范性引用文件中；增加附录A，将本部分与IEC60076-16：2011的技术性差异及原因列于该附录中：—将IEC60076-16：2011的附录A改为本部分的附录B；表B.4中，增加了Ihi、Ih，和U.，删除了HV和LV一增加附录C,将IEC60076-16:2011中未被采用的绝缘水平列于该附录中。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国变压器标准化技术委员会（SAC/TC44)归口。本部分起草单位：沈阳变压器研究院股份有限公司、顺特电气设备有限公司、国网电力科学研究院、明珠电气有限公司、吉林省电力科学研究院、广东钜龙电力设备有限公司、卧龙电气集团北京华泰变压器有限公司、丹东欣泰电气股份有限公司、保定天威顺达变压器有限公司、广州骏发电气有限公司、山东GB1094.16—2013
泰开箱变有限公司、卧龙电气银川变压器有限公司、吴江市变压器厂有限公司、广东海鸿变压器有限公司、福州天宇电气股份有限公司。本部分主要起草人：张显忠、章忠国、刘燕、肖勋、任晓红、蔡定国、祁颖失、敖明、王文光、何宝振蔡虹、李占元、樊建平、刘建萍、鲁玮、林灿华、郭献清、林诚文。TV
GB1094的本部分用于规定安装在风力机组上的变压器的附加要求。GB1094.16—2013
风力机组通过发电机升压变压器连接到电网：这些变压器可以安装在机舱或者塔架内或者近风力机组的外部。
本部分涵盖了风力机组或风电场用的变压器，这些场所对变压器的要求已超出现有GB1094系列标准的要求。这些要求通常是变压器制造厂、风力机组制造厂和操作者所不熟悉的，导致这些变压器的可靠性低于常规的变压器。
现有的GB1094标准中不包含风力发电用变压器。本部分的目的在于使风力发电用变压器与常规的变压器达到同一可靠性水平。本部分主要解决针对风力机组或风电场的重复高频瞬变过电压、电气、环境、温度、负载、安装和维护条件产生的影响。
在风力机组的现场测量、调研及观察中发现了不同安装方法的风险情况：一在kHz范围内的重复高频瞬变过电压/欠电压；一风力机控制所引起的过频/欠频；过电压值：
一来自低压侧的过电压/欠电压；一开、合产生的高的瞬变过电压；变压器周围有局部放电现象；
一电流和电压的谐波含量；
一在环境条件下的过负载；
快速暂态过负载；
间隙不符合规定的最小值；
一安装条件和连接方式；
一冷却条件受到限制；
一水滴；
一湿度超出最大允许值；
一盐度和灰尘等极端气候条件；强振动；
机械应力。
因此，在变压器设计时有必要考虑应用中的限制条件，或者设置一些保护设备来保护变压器。对这些变压器有必要规定附加的或者更严格的例行试验、型式试验或者特殊试验来满足电网的要求。V
1范围Www.bzxZ.net
电力变压器
第16部分：风力发电用变压器
GB1094.16—2013
GB1094的本部分适用于额定容量从100kVA～10000kVA的风力发电用的干式和液浸式变压器，其设备最高电压不大于40.5kV，且至少一个绕组的工作电压大于1.1kV。适用于本部分的变压器应符合GB1094系列标准的相关要求。注：其他电压等级的风力发电用变压器可参考使用本部分。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB1094.1电力变压器第1部分：总则（GB1094.1-2013，IEC60076-1：2011，MOD）GB1094.2电力变压器第2部分：液浸式变压器的温升（GB1094.2—2013，IEC60076-2：2011，MOD)
电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙（GB1094.32003，eqvIEC60076-3:2000)
电力变压器
GB/T1094.7
2005,MOD
GB1094.11
第5部分：承受短路的能力（GB1094.5一2008，IEC60076-5：2006，第7部分：油浸式电力变压器负载导则（GB/T1094.7—2008，IEC60076-7：电力变压器
电力变压器
第11部分：干式变压器（GB1094.11—2007，IEC60076-11：2004GB/T1094.12电力变压器第12部分：干式电力变压器负载导则（GB/T1094.122013，IEC6007612:2008,MOD)
GB/T2900.53电工术语风力发电机组（GB/T2900.53—2001，idtIEC60050-415：1999）GB/T7354局部放电测量（GB/T7354-2003IEC60270：2000，IDT）GB/T13499电力变压器应用导则（GB/T13499—2002，idtIEC60076-8：1997）GB/T18451.1风力发电机组设计要求（GB/T18451.1-2012，IEC61400-1.2005，IDT)GB/T18494.1变流变压器第1部分：工业用变流变压器（GB/T18494.1—2001，idtIEC61378-11997)
GB/T18494.3变流变压器第3部分：应用导则（GB/T18494.3—2012，IEC61378-3：2006MOD)
ISO12944（所有部分）色漆和清漆防护漆体系对钢结构的腐蚀防护（PaintsandvarnishesCorrosion of steel structures by protective paint systems)IEC61100绝缘液体按照着火点和净热值分类（Classificationof insulatingliquidsaccordingtofire-pointand net calorificvalue)1
GB 1094.16—2013
3术语和定义
GB1094.1和GB/T2900.53界定的以及下列术语和定义适用手本文件。3.1
windturbinetransformer
风力发电用变压器
连接风力机组到风电场电力汇集网络的发电机升压变压器：3.2
塔架tower
风力发电机组的主体支撑结构件，其顶部放置装有发电机和其他设备的机舱。3.3
机舱nacelle
设在水平轴风力机塔架项部包容电机、传动系统和其他装置的部件。［GB/T2900.53—2001，定义2.1.7]4使用条件
4.1正常使用条件
除本部分另有规定外，正常使用条件应符合GB1094.1和GB1094.11的要求。4.2海拨
GB1094系列标准的规定适用于本部分。4.3冷却空气温度
把变压器安装在一个无自主冷却系统的外壳内会使变压器的温度升高。当冷却空气最高温度不同于GB1094.2的规定时，用户应加以明确。变压器的设计应基于用户在询价阶段所描述的实际环境温度和实际安装情况。附录B1提供了变压器安装在自然通风区域时所需要考的事项，自然通风区域类似于机舱后部或者一个安装在塔架外面且配有进、出风口的独立外壳。如果变压器安装在一个不具备自然通风条件的塔架或者外壳内时，B.1的公式就不适用。在这些条件下运行的变压器，进出风口，冷却条件，空气冷却效果和通风效率的影响应予以考惠。用户应在询价阶段指明塔架内的环境空气温度和空气流量。如果没有指明空气温度和空气流量，将假定塔架的内部环境温度比外部环境温度高10K，且变压器周围的空气循环不受限制。在设计阶段是不考虑外部太阳直接辐射影响的。太阳直接辐射将使得变压器零件的温度升高，因此用户宜在询价时给出相关信息。4.4变压器谐波电流含量
在询价阶段，用户应指明注人变压器的谐波电流的大小和频率。制造方在变压器设计时应考虑谐波电流的损耗，以避免绕组和液体的温升超出限值。附录B.2给出了在变压器设计时谐波电流影响的计算方法。变压器设计时应考虑由谐波电流引起的增容要求。温升试验应在B.2定义的谐波损耗下进行。其试验结果应满足变压器绝缘材料的绝缘耐热等级对变压器温升保证值的要求。2
4.5电源电压波形
GB 1094.16—2013
在规定的设备最高电压(Um）下，变压器应能在满负荷且电压与频率之比超过GB1094.1规定的额定电压与额定频率之比的“过励磁”情况下连续运行而无损坏。在询价阶段，风力机组制造方应规定电压与频率的最大比值。变压器制造方在变压器设计时应对此值加以考虑。
用户应在询价时指明电源内出现的所有谐波电压的幅值和额率。B.3中给出了变压器设计时电压谐波影响的计算方法。
4.6瞬变过电压和欠电压
使得风力发电用变压器运行故障的风险更高的原因是变压器每一侧的重复性瞬变过电压和欠电压。
为防止这些快速瞬变的影响，可采用以下几种方法来提高变压器的可靠性：评估变压器的绝缘水平，如有必要，采用建模或高频谐振分析测量系统中的一种或多种方法。谐振频率试验是一项特殊试验，试验方法应由制造方与用户达成共识。B.4中描述了其中一种方法；
安装标准保护设备，如避雷器（高压和低压）、RC回路或者浪涌电容。系统工程师有责任根据特定的绝缘配合（参见GB311.1和GB/T311.2)和风险评估来对表1中组I或者组Ⅱ进行选择。
组Ⅱ所示的变压器具有更强的重复性瞬变过电压承受能力和更高的可靠性。表1绝缘水平
额定短时外施工频耐受电压
设备最高电压Um
（方均根值）
液漫式
（方均根值）
(GB1094.1)
(GB1094.11)
注：如果用户另有要求，绝缘水平也可参照附录C或相关标准的规定选取。额定雷电冲击耐受电压
(峰值）
单位为千伏
高压侧或者低压侧的开合操作会产生高频浪涌。这些浪涌通过电缆传送到变压器接线端。变压器具有不同的谐振频率值，见B,4。如果由低压侧和高压侧的开关操作而引起的高频浪涌与绕组的固有频率一致时，则这些浪涌可能与绕组的固有频率产生共振，导致产生的电场强度超过绕组的绝缘耐受强度。注：对于U.≤1.1kV的情况，工频耐受电压宜取更高的值，如10kV。3
GB1094.16—2013
4.7湿度和盐度
湿度和盐度过高会引起干式变压器故障，并给液浸式变压器或者带外壳干式变压器的散开式套管带来问题。
IEC60815系列标准定义了液浸式变压器的敲开式套管的标准污移等级。GB/T4109定义了模拟淋雨试验。
根据GB1094.11，对于环境等级为E2级的变压器：其试验室的相对湿度应维持在93%以上。在E2级试验中，盐雾的电导率应在0.5S/m~1.5S/m的范围内。如果一个不带保护外壳的干式变压器要在相对于比E2级更严酷的湿度和盐度环境下运行时，则应按照7.4.5描述的E3级进行试验来证明所设计的变压器的性能。GB/T18451.1规定95%及以下的相对湿度作为正常使用条件。更高的湿度和盐度值应在询价阶段给出。4.8变压器周围的特殊电气和环境条件GB1094.3给出了变压器带电部件和风力机组导电部件的一般最小间隙的推荐值。当被雨水，盐雾或者其他导电液体弄湿时，风力机组的所有由绝缘材料做成的部件将变成可导电的。变压器周围的局部放电会降低空气的绝缘强度。因此，风力机组的这些部件和变压器的带电部件的间隙应不小于GB1094.3所推荐的间隙。变压器制造方应在变压器的外形图上指明必需的最小间隙，用户有责任遵从以满足要求。4.9振动等级
在设计变压器时，应考虑变压器的安装结构体的振动，尤其需要考虑应力传递到连接端子上的况。
用户应在询价阶段说明振动谱。如有振动试验，则其试验程序应在询价阶段由用户与制造方达成共识。
4.10特殊使用条件
液浸式变压器和干式变压器的特殊使用条件分别按GB1094.1和GB1094.11的规定。4.11运输和贮存条件
液浸式变压器和干式变压器的运输和贮存条件分别按GB1094.1和GB1094.11的规定。贮存条件应包含在运行维护手册中，用户应加以重视。4.12防腐保护
用户应根据安装种类选择一种ISO12944中定义的保护等级，或者由用户与制造方共同协商。5电气性能
5.1额定容量
额定容量应与GB1094.1的规定一致。变压器的额定容量S,基于基波电压U,和基波电流I1。因此三相变压器的额定容量是：S.=X.X
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