Stručná diskuse o návrhu nové americké bednové transformační stanice pro výrobu elektrické energie z větru

Úvod

Jako čistý a obnovitelný zdroj energie se větrná energie stále více upoutává pozorností zemí po celém světě. Její zásoby jsou obrovské. Celkové globální zdroje větrné energie činí přibližně 2,74×10⁹ MW, z nichž je možné využít 2,0×10⁷ MW. V Číně jsou zásoby větrné energie velké, široce rozprostřené a potenciál pro jejich vývoj a využití je obrovský.

V posledních letech se rychle vyvíjela výroba elektrické energie z větru, a s ní používání boxových transformátorových stanovišť, která jsou nejčastěji amerického typu (dále jen větrná americká boxová stanoviště).

V současné době jsou běžná větrná americká boxová stanoviště pro výrobu elektrické energie z větru typu „jeden stroj – jedno stanoviště“, což znamená, že každému větrnému turbíně (dále jen větrná turbína) je přiděleno jedno větrné americké boxové stanoviště. S touto konfigurací, když je rychlost větru na větrné farmě velmi nízká, může větrná turbína pracovat pod plnou zátěží, což snadno vedlo by k zbytečnému využití zdrojů větrných turbin. V březnu 2010 společnost navrhla 31 nových typů „dvěma strojům – jedno stanoviště“ větrných amerických boxových stanovišť pro určitou větrnou farmu ve Vnitřním Mongolu, což znamená, že dvě větrné turbíny jsou vybaveny stejným větrným americkým boxovým stanovištěm.

Stanovení technických parametrů stanoviště

• Model produktu: ZCSF - Z.F - 1000/36.75/0.69/0.4

• Nominální kapacita

• Vysoké napětí: 1000kVA

• Nízké napětí 1: 820kVA

• Nízké napětí 2: 180kVA

• Nominální napětí

• Vysoké napětí: 36.75kV

• Nízké napětí 1: 0.69kV (nominální kapacita odpovídajícího větrného amerického boxového stanoviště je 820kVA a odpovídající výkon větrné turbíny je 750kW)

• Nízké napětí 2: 0.4kV (nominální kapacita odpovídajícího větrného amerického boxového stanoviště je 180kVA a odpovídající výkon větrné turbíny je 160kW)

• Skupina spojení: Dyn11yn11

• Rozsah čepů: ±2×2.5%

• Zkratové zpoždění: 7% (za nominálního napětí a frekvence, založeno na polovičním průchozím zpoždění nominální kapacity vysokonapěťového cívání)

• Nominální proud

• Vysoké napětí: 15.71A

• Nízké napětí 1: 686.1A

• Nízké napětí 2: 259.8A3 

Princip fungování a schéma stanoviště

Po konzultaci s projekčním ústavem a výrobou větrných turbin bylo zjištěno, že požadují 31 třífázových, kombinovaných, společných nádržových, dělených, terminálních amerických boxových stanovišť. Transformátor v těchto stanovištích musel mít dvojitou strukturu nízkého napětí a napětí na obou stranách nízkého napětí bylo nerovné.

Princip fungování: Uživatel nainstaloval na stejném hřídeli dvě větrné turbíny s nerovnými výkony. Větrná turbína 1 je synchronní větrná turbína s výkonem 750kW a nominálním napětím 690V; Větrná turbína 2 je asynchronní větrná turbína s výkonem 160kW a nominálním napětím 400V. Uživatel nainstaloval zařízení pro každou větrnou turbínu, které automaticky vybírá větrnou turbínu podle rychlosti větru na větrné farmě. Toto zařízení může automaticky zvolit, kterou větrnou turbínu použít na základě rychlosti větru.

Boxové stanoviště může vypouštět odpovídající kapacity podle tří různých výkonů větrných turbin. Když je rychlost větru velmi nízká, je vybrána větrná turbína o malém výkonu 160kW a výstupní kapacita stanoviště v tomto okamžiku je 180kVA; když je rychlost větru relativně vysoká, je vybrána větrná turbína o vysokém výkonu 750kW a výstupní kapacita stanoviště je 820kVA; když je rychlost větru velmi vysoká, jsou vybrány obě větrné turbíny pro současnou operaci a výstupní kapacita stanoviště v tomto okamžiku je plná kapacita 1000kVA. Pro tento účel byl transformátor navržen jako axiálně dvojitě dělená struktura „nízké – vysoké – nízké“. Nízkonapěťové cívání 690V je nasazeno uvnitř, vysokonapěťové cívání je uprostřed a nízkonapěťové cívání 400V je nasazeno vně. Každé větrné americké boxové stanoviště se skládá z místnosti transformátoru, místnosti vysokonapěťových kabelů a místnosti pro vysoké a nízké napětí. V místnosti pro nízké napětí jsou nainstalovány dva nízkonapěťové spínače pro 690V a 400V, které mohou řídit své odpovídající strany nízkého napětí, což je ekvivalentem dvou místností pro nízké napětí.

Schéma principu fungování stanoviště je znázorněno na obrázku 1.

Efekt aplikace stanoviště

•  Protože uživatel může automaticky vybírat větrné turbíny s různými výkony podle rychlosti větru, toto může kompletně vyřešit problém zbytečného využití zdrojů větrných turbin a ušetřit energii.

• Uživatel si může koupit o jedno stanoviště méně (ve srovnání s modelem „jeden stroj – jedno stanoviště“), což je pro větrná americká boxová stanoviště výhodné pro minimalizaci přední investiční nákladů uživatele na větrné farmě a zlepšení efektivity využití zdrojů.

• Transformátor používá strukturu „nízké – vysoké – nízké“, což zvyšuje zkratové zpoždění stanoviště. To tak může efektivně omezit zkratový proud a zvýšit provozní spolehlivost stanoviště.