En kort diskussion om designet af en ny amerikansk-stil kastformet understation til vindkraftproduktion

Introduktion

Som en ren og fornybar energikilde har vindenergi i stigende grad fået opmærksomhed fra lande over hele verden. Dens reserver er enorme. De samlede globale vindenergireserver beløber sig til cirka 2,74×10⁹ MW, af hvilke de udnyttelige vindenergiressourcer er 2,0×10⁷ MW. I Kina er vindenergireserverne store, bredt fordelt, og potentielle muligheder for udvikling og udnyttelse er enorme.

Vindkraft har udviklet sig hurtigt i de seneste år, og de boksformede transformerstationer, der anvendes i forbindelse med det, er hovedsageligt amerikanske-styled boksformede transformerstationer (herafter omtalt som vindkraft-amerikanske-styled transformerstationer).

I øjeblikket er de konventionelle vindkraft-amerikanske-styled transformerstationer for vindkraft af typen "én-maskine-én-transformerstation", dvs. at én vindmølle (herafter omtalt som vindmølle) er udstyret med én vindkraft-amerikansk-styled transformerstation. Med denne konfiguration vil vindmøllen fungere underbelasted, når vindhastigheden i vindparken er meget lav, og dette kan let føre til spild af vindmølleressourcer. I marts 2010 designede vores virksomhed 31 nye "to-maskiner-én-transformerstation" vindkraft-amerikanske-styled transformerstationer for en bestemt vindpark i Inner Mongolia, dvs. at to vindmøller er udstyret med den samme vindkraft-amerikanske-styled transformerstation.

Fastlæggelse af tekniske parametre for transformerstationen

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

• Nominel effekt

• Højspænding: 1000kVA

• Lavspænding 1: 820kVA

• Lavspænding 2: 180kVA

• Nominel spænding

• Højspænding: 36.75kV

• Lavspænding 1: 0.69kV (Den nominelle effekt af den tilsvarende vindkraft-amerikanske-styled transformerstation er 820kVA, og den tilsvarende vindmølleeffekt er 750kW)

• Lavspænding 2: 0.4kV (Den nominelle effekt af den tilsvarende vindkraft-amerikanske-styled transformerstation er 180kVA, og den tilsvarende vindmølleeffekt er 160kW)

• Forbindelsesgruppe: Dyn11yn11

• Spændingsinterval: ±2×2.5%

• Kortslutningsimpedans: 7% (ved nominel spænding og frekvens, baseret på halvgen gennemgangsimpedansen for den nominelle effekt af højspændingsvindingen)

• Nominel strøm

• Højspænding: 15.71A

• Lavspænding 1: 686.1A

• Lavspænding 2: 259.8A3 

Arbejdsmåde og skematisk diagram af transformerstationen

Efter at have kontaktet designinstituttet og vindmøllefabrikanten blev det fastsat, at de havde brug for 31 trefasede, kombinerede, fælles-tank, delt, terminaltype amerikanske-styled boksformede transformerstationer. Transformatorerne i disse transformerstationer skulle have en lavspændingsdobbelt-delt struktur, og spændingerne på de to lavspændingsider var ikke ens.

Arbejdsmåde: Brugeren installerede to vindmøller med ulige effekter på samme akse. Vindmølle 1 er en synkron vindmølle med en effekt på 750kW og en nominel spænding på 690V; Vindmølle 2 er en asynkron vindmølle med en effekt på 160kW og en nominel spænding på 400V. Brugeren installerede en enhed til hver vindmølle for automatisk at vælge vindmøllen i henhold til vindhastigheden i vindparken. Denne enhed kan automatisk vælge, hvilken vindmølle der skal anvendes, baseret på vindhastigheden.

Boksformede transformerstationen kan producere tilsvarende effekter i henhold til de tre forskellige effekter af vindmøllerne. Når vindhastigheden er meget lav, vælges den lille effektive 160kW-vindmølle til drift, og outputkapaciteten af transformerstationen på dette tidspunkt er 180kVA; når vindhastigheden er relativt høj, vælges den store effektive 750kW-vindmølle til drift, og outputkapaciteten af transformerstationen er 820kVA; når vindhastigheden er meget høj, vælges begge vindmøller til samtidig drift, og outputkapaciteten af transformerstationen på dette tidspunkt er den fulde kapacitet på 1000kVA. For dette formål blev transformatoren designet til en aksial dobbelt-delt "lav-høj-lav" struktur. Den 690V lavspændingsvinding er placeret indeni, højspændingsvindingen er i midten, og den 400V lavspændingsvinding er placeret udenfor. Hver vindkraft-amerikansk-styled transformerstation består af et transformatorrum, et højspændingskablerum, og et høj- og lavspændingsdriftsrum. I lavspændingsdriftsrummet er der installeret en 690V og en 400V lavspændingsbryder, der kan kontrollere deres respektive lavspændingsider, svarende til at have to lavspændingsdriftsrums.

Skematisk diagram af transformerstationens arbejdsmåde vises i figur 1.

 Anvendelseffekter af transformerstationen

•  Da brugeren kan automatisk vælge vindmøller med forskellig effekt i henhold til vindhastigheden, kan dette helt løse problemet med spild af vindmølleressourcer og spare energi.

• Brugeren kan købe en mindre transformerstation (i forhold til "én-maskine-én-transformerstation"-modellen), hvilket er fordelagtigt for vindkraft-amerikanske-styled transformerstationer for at minimere brugerens forhåndsinvesteringsomkostninger i vindparken og forbedre ressourceudnyttelsen.

• Transformatoren anvender en "lav-høj-lav" struktur, hvilket øger kortslutningsimpedansen for transformerstationen. Dermed kan det effektivt begrænse kortslutningsstrømmen og forøge driftsfiabiliteten for transformerstationen.