Isang Maikling Pagsusuri sa disenyo ng Bagong American-Style Box-type Substation para sa Pag-generate ng Power mula sa Hangin

Pakilala

Bilang isang malinis at renewable na pinagkukunang-enerhiya, ang enerhiyang hangin ay lalong nagdulot ng interes sa mga bansa sa buong mundo. Ang kanyang imbakan ay napakalaki. Ang kabuuang global na enerhiyang hangin ay umabot sa humigit-kumulang 2.74×10⁹ MW, kung saan ang maaaring i-exploit na enerhiyang hangin ay 2.0×10⁷ MW. Sa Tsina, ang imbakan ng enerhiyang hangin ay malaki, malawak na nakadistributo, at may napakalaking potensyal para sa pagpapaunlad at paggamit.

Ang pag-generate ng kapangyarihan mula sa hangin ay mabilis na umunlad sa mga nakaraang taon, at ang mga box-type substations na ginagamit kasama nito ay kadalasang mga American-style box-type substations (sa ibaba ito ay tatawagin bilang wind-power American-style substations).

Kasalukuyan, ang mga conventional na wind-power American-style substations para sa pag-generate ng kapangyarihan mula sa hangin ay ng "one-machine-one-substation" type, na ang ibig sabihin, isang wind turbine (sa ibaba ito ay tatawagin bilang wind turbine) ay mayroong isang wind-power American-style substation. Sa ganitong konfigurasyon, kapag ang bilis ng hangin sa wind farm ay napakababa, ang wind turbine ay mag-ooperate under-loaded, madaling nagiging sayang ng resources ng wind turbine. Noong Marso 2010, ang aming kompanya ay disenyo 31 bagong "two-machines-one-substation" wind-power American-style substations para sa isang tiyak na wind farm sa Inner Mongolia, na ang ibig sabihin, dalawang wind turbines ay mayroong parehong wind-power American-style substation.

Pagtukoy ng mga Teknikal na Parameter ng Substation

• Modelo ng Produkto: ZCSF - Z.F - 1000/36.75/0.69/0.4

• Rated Capacity

• High-voltage: 1000kVA

• Low-voltage 1: 820kVA

• Low-voltage 2: 180kVA

• Rated Voltage

• High-voltage: 36.75kV

• Low-voltage 1: 0.69kV (Ang rated capacity ng katugon na wind-power American-style substation ay 820kVA, at ang katugon na kapangyarihan ng wind turbine ay 750kW)

• Low-voltage 2: 0.4kV (Ang rated capacity ng katugon na wind-power American-style substation ay 180kVA, at ang katugon na kapangyarihan ng wind turbine ay 160kW)

• Connection Group: Dyn11yn11

• Tap Range: ±2×2.5%

• Short-Circuit Impedance: 7% (Sa ilalim ng rated voltage at frequency, batay sa half-through impedance ng rated capacity ng high-voltage winding)

• Rated Current

• High-voltage: 15.71A

• Low-voltage 1: 686.1A

• Low-voltage 2: 259.8A3 

Prinsipyong Paggana at Diagram ng Substation

Matapos makipag-ugnayan sa design institute at sa manufacturer ng wind turbine, itinukoy na sila nangangailangan ng 31 three-phase, combined-type, common-tank, split-type, terminal-type American-style box-type substations. Ang transformer sa mga substation na ito kailangan ng low-voltage double-split structure, at ang voltages ng dalawang low-voltage sides ay hindi pantay.

Prinsipyong Paggana: Ang user ay ininstall ang dalawang wind turbines na may hindi pantay na kapangyarihan sa parehong shaft. Ang Wind turbine 1 ay isang synchronous wind turbine na may kapangyarihan ng 750kW at rated voltage na 690V; Ang Wind turbine 2 ay isang asynchronous wind turbine na may kapangyarihan ng 160kW at rated voltage na 400V. Ang user ay ininstall ang device para sa bawat wind turbine upang awtomatikong pumili ng wind turbine ayon sa bilis ng hangin sa wind farm. Ang device na ito ay maaaring awtomatikong pumili kung aling wind turbine ang gagamitin batay sa bilis ng hangin.

Ang box-type substation ay maaaring lumabas ng katugon na capacities ayon sa tatlong iba't ibang kapangyarihan ng mga wind turbines. Kapag ang bilis ng hangin ay napakababa, ang 160kW wind turbine na may maliit na kapangyarihan ang pipiliin para sa operasyon, at ang output capacity ng substation sa oras na ito ay 180kVA; kapag ang bilis ng hangin ay mas mataas, ang 750kW wind turbine na may malaking kapangyarihan ang pipiliin para sa operasyon, at ang output capacity ng substation ay 820kVA; kapag ang bilis ng hangin ay napakataas, parehong wind turbines ang pipiliin para sa operasyon ng parehas, at ang output capacity ng substation sa oras na ito ay ang full capacity na 1000kVA. Para sa layuning ito, ang transformer ay disenyo sa axially double-split "low-high-low" structure. Ang 690V low-voltage winding ay isinasabit sa innermost side, ang high-voltage winding ay nasa gitna, at ang 400V low-voltage winding ay isinasabit sa outermost side. Ang bawat wind-power American-style substation ay binubuo ng isang transformer room, isang high-voltage cable room, at isang high-at low-voltage operation room. Sa low-voltage operation room, isinasagawa ang isang 690V at isang 400V low-voltage circuit breaker, na maaaring kontrolin ang kanilang respective low-voltage sides, katumbas ng may dalawang low-voltage operation rooms.

Ang diagram ng prinsipyong paggana ng substation ay ipinapakita sa Figure 1.

Epekto ng Paggamit ng Substation

•  Dahil ang user ay maaaring awtomatikong pumili ng mga wind turbines na may iba't ibang kapangyarihan ayon sa bilis ng hangin, ito ay maaaring ganap na solusyon sa problema ng sayang sa resources ng wind turbine at mapagtibay ang pag-iipon ng enerhiya.

• Ang user ay maaaring bumili ng isang mas kaunti na substation (kumpara sa "one-machine-one-substation" model), na ito ay makakatulong para sa wind-power American-style substations na makapagminimize ng upfront investment cost ng user sa wind farm at mapataas ang utilization efficiency ng resources.

• Ang transformer ay gumagamit ng "low-high-low" structure, na ito ay nagdaragdag sa short-circuit impedance ng substation. Bilang resulta, ito ay maaaring mabisa na limitahan ang short-circuit current at mapataas ang operational reliability ng substation.