Lühike arutelu uue ameerika-stiilise kastme vooluvahetuse projekteerimise üle tuulenergia tootmiseks

Sissejuhatus

Puhverenergia on puht ja taastuv energiaallikas, millele üle maailma riigid on üha rohkem tähelepanu pööranud. Selle varud on suured. Maailma kogu puhverenergiavarud ulatuvad umbes 2,74×10⁹ MW, millest kasutuselevõetav puhverenergia on 2,0×10⁷ MW. Hiinas on puhverenergia varud suured, laialdaselt levinud ja nende arendamise ja kasutamise potentsiaal on suur.

Viimastel aastatel on tuuleenergia tootmine arenenud kiiresti ja selle kasutuselevõttu toetavad korpuslikud alamvoolukohvikud on tavaliselt Ameerika-stiililised korpuslikud alamvoolukohvikud (edaspidi viidatakse neile kui tuuleenergia Ameerika-stiililistele alamvoolukohvikutele).

Praegu on tavaline tuuleenergia Ameerika-stiililiste alamvoolukohvikute struktuur "üks masina-üks kohvik", see tähendab, et igale tuuleturbinea (edaspidi viidatakse neile lihtsalt kui tuuleturbine) vastab üks tuuleenergia Ameerika-stiililine alamvoolukohvik. Sellisel konfiguratsioonil juhtub, et kui tuuleparkis on tuulekiirus väga madal, töötab tuuleturbine allaoptimaalselt, mis võib tekitada turbiiniressursside raiskumist. Märtsis 2010 disainis meie ettevõte Inner Mongoliast asuva teatud tuuleparki jaoks 31 uut tüüpi "kaks masinat-üks kohvik" tuuleenergia Ameerika-stiililist alamvoolukohvikut, st kahele tuuleturbinele vastab sama tuuleenergia Ameerika-stiililine alamvoolukohvik.

Alamvoolukohviku tehniliste parameetrite määramine

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

• Nimetatud võimsus

• Kõrgepinge: 1000kVA

• Madalpinge 1: 820kVA

• Madalpinge 2: 180kVA

• Nimetatud pingeline

• Kõrgepinge: 36.75kV

• Madalpinge 1: 0.69kV (vastava tuuleenergia Ameerika-stiililise alamvoolukohviku nimetatud võimsus on 820kVA ja vastava tuuleturbine võimsus on 750kW)

• Madalpinge 2: 0.4kV (vastava tuuleenergia Ameerika-stiililise alamvoolukohviku nimetatud võimsus on 180kVA ja vastava tuuleturbine võimsus on 160kW)

• Ühendussuhkurühm: Dyn11yn11

• Pingereglitsemise diapagoon: ±2×2.5%

• Lühikestele ringidele vastane impedants: 7% (nimetatud pingeline ja sagedusel, põhineb kõrgepinge keera poolikul läbilaskeimpedantsil)

• Nimetatud vool

• Kõrgepinge: 15.71A

• Madalpinge 1: 686.1A

• Madalpinge 2: 259.8A3 

Alamvoolukohviku tööpõhimõte ja skeemiline joonis

Disainibüroo ja tuuleturbine tootja kontaktimisel oli kindlaks tehtud, et nendele vajalikud olid 31 kolmefaasiset, kombinatsioonilist, ühishoidlast, jagatud tüübi, terminaalset Ameerika-stiililist korpuslikku alamvoolukohvikut. Nendes alamvoolukohvikutes peab transfoormatoril olema madalpinge kahekordne jagunemisstruktuur, kus kahe madalpinge poolt ei ole võrdne.

Tööpõhimõte: Kasutaja paigutas sama teljele kaks erinevat võimsust omavat tuuleturbine. Tuuleturbine 1 on sinkroonne tuuleturbine, mille võimsus on 750kW ja nimetatud pinge 690V; tuuleturbine 2 on asünkroonne tuuleturbine, mille võimsus on 160kW ja nimetatud pinge 400V. Kasutaja paigutas iga tuuleturbinele seadme, mis saab automaatselt valida tuuleturbine tuuleparki tuulekiiruse järgi. See seade valib automaatselt, millist tuuleturbine kasutada tuulekiiruse järgi.

Korpuslik alamvoolukohvik saab väljastada vastavaid võimsusi tuuleturbine erinevate võimsuste järgi. Kui tuulekiirus on väga madal, valitakse tööks 160kW võimsusega väiksem tuuleturbine, ja alamvoolukohviku väljastatav võimsus sellel hetkel on 180kVA; kui tuulekiirus on suurem, valitakse tööks 750kW võimsusega suurem tuuleturbine, ja alamvoolukohviku väljastatav võimsus on 820kVA; kui tuulekiirus on väga suur, valitakse tööks mõlemad tuuleturbined, ja alamvoolukohviku väljastatav võimsus sellel hetkel on täispõhiline 1000kVA. Selleks disainiti transfoormator axiaalseks kahekordseks jagunemiseks "madal-kõrge-madal" struktuuriks. 690V madalpinge keerd on paigutatud sisemasse poole, kõrgepinge keerd keskele ja 400V madalpinge keerd välimisse poole. Iga tuuleenergia Ameerika-stiililises alamvoolukohvikus on transfoormatori ruum, kõrgepinge kaabeliruum ja kõrge- ja madalpinge operatsiooniruum. Madalpinge operatsiooniruumis on installitud üks 690V ja üks 400V madalpinge katkuri, mis saavad kontrollida oma vastavat madalpinge poolt, mis on võrdne kahe madalpinge operatsiooniruumi olemasoluga.

Alamvoolukohviku tööpõhimõtte skeemiline joonis on näidatud Joonis 1.

 Alamvoolukohviku rakenduse mõjud

•  Kuna kasutaja saab automaatselt valida erinevat võimsust omavad tuuleturbined tuulekiiruse järgi, lahendab see täielikult tuuleturbine ressursside raiskumise probleemi ja säästab energiat.

• Kasutaja saab ostuda ühe vähem alamvoolukohviku (võrreldes "üks masina-üks kohvik" mudeliga), mis on kasulik tuuleenergia Ameerika-stiililiste alamvoolukohvikute jaoks, et minimeerida kasutaja eelmaksed investeeringud tuuleparkis ja suurendada ressursside kasutusefektiivsust.

• Transfoormator kasutab "madal-kõrge-madal" struktuuri, mis suurendab alamvoolukohviku lühikestele ringidele vastanud impedantsi. See aitab tõhusalt piirata lühikestele ringidele vastanud voolu ja suurendada alamvoolukohviku töötamise usaldusväärsust.