Rövid beszámoló egy új amerikai stílusú dobozos átalakító telep létrehozásáról szélenergia-termeléshez

Bevezetés

A szélenergia mint tiszta és megújuló energiaforrás egyre nagyobb figyelmet kap világszerte. A tartaléka jelentős, a globális szélenergia-erőforrások összesen körülbelül 2,74×10⁹ MW, amelyből kihasználható szélenergia 2,0×10⁷ MW. Kínában a szélenergia-tartalék nagy, széles körben elterjedt, és a fejlesztési és hasznosítási potenciál hatalmas.

Az utóbbi években a szélenergiából származó elektromosság-termelés gyorsan fejlődött, és ehhez hasonlóan az ezzel együtt használt doboz alakú átalakítók leginkább amerikai stílusú doboz alakú átalakítók (innen ezután szélenergia-amerikai stílusú átalakítók).

Jelenleg a hagyományos szélenergia-amerikai stílusú átalakítók a szélenergiából származó elektromosság-termeléshez "egy gép-egy átalakító" típusúak, azaz egy szélmalom (innen ezután szélmalom) egy szélenergia-amerikai stílusú átalakítóval van ellátva. Ez a konfiguráció esetén, ha a szélparkban a szélsebesség nagyon alacsony, a szélmalom alulteljesíti, ami könnyen szélmalom-erőforrások veszteségét okozza. 2010. márciusban a cégünk tervezett 31 új típusú "két gép-egy átalakító" szélenergia-amerikai stílusú átalakítót Inner Mongoliában egy bizonyos szélparkhoz, azaz két szélmalom ugyanazzal a szélenergia-amerikai stílusú átalakítóval van ellátva.

Átalakító technikai paramétereinek meghatározása

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

• Nominális teljesítmény

• Magas feszültségű: 1000kVA

• Alacsony feszültségű 1: 820kVA

• Alacsony feszültségű 2: 180kVA

• Nominális feszültség

• Magas feszültségű: 36.75kV

• Alacsony feszültségű 1: 0.69kV (A megfelelő szélenergia-amerikai stílusú átalakító nominális teljesítménye 820kVA, a megfelelő szélmalom teljesítménye pedig 750kW)

• Alacsony feszültségű 2: 0.4kV (A megfelelő szélenergia-amerikai stílusú átalakító nominális teljesítménye 180kVA, a megfelelő szélmalom teljesítménye pedig 160kW)

• Kapcsolási csoport: Dyn11yn11

• Lépcsőzetek: ±2×2.5%

• Rövidzárlati ellenállás: 7% (Nominális feszültség és frekvencia mellett, a magas feszültségű tekercs nominális teljesítményének félátmeneti ellenállásán alapul)

• Nominális áram

• Magas feszültségű: 15.71A

• Alacsony feszültségű 1: 686.1A

• Alacsony feszültségű 2: 259.8A3 

Az átalakító működési elv és séma rajza

A tervezőirodával és a szélmalom-gyártóval konzultálva megállapították, hogy 31 háromfázisú, kombinált, közös tankú, szétdarabolt, terminális típusú amerikai stílusú doboz alakú átalakítót igényelnek. Az átalakítóban a transzformátor alacsony feszültségű, kétszeres szétdarabolt szerkezetűnek kellett lennie, és a két alacsony feszültségű oldal feszültsége nem egyenlő volt.

Működési elv: A felhasználó két különböző teljesítményű szélmalomot telepített ugyanazon tengelyen. A 1. szélmalom egy 750kW-os, 690V-os nominális feszültségű szinkron szélmalom; a 2. szélmalom egy 160kW-os, 400V-os nominális feszültségű aszinkron szélmalom. A felhasználó minden szélmalomhoz egy eszközt telepített, amely automatikusan kiválasztja a szélmalomot a szélparkban fennálló szélsebesség alapján. Ez az eszköz automatikusan kiválaszthatja, hogy melyik szélmalomot használja a szélsebesség alapján.

A doboz alakú átalakító a szélmalomok három különböző teljesítményének megfelelően adhatja ki a megfelelő teljesítményt. Amikor a szélsebesség nagyon alacsony, akkor a kisebb teljesítményű 160kW-os szélmalom választódik, és az átalakító kimenő teljesítménye 180kVA; amikor a szélsebesség viszonylag magas, akkor a nagyobb teljesítményű 750kW-os szélmalom választódik, és az átalakító kimenő teljesítménye 820kVA; amikor a szélsebesség nagyon magas, akkor mindkét szélmalom választódik egyszerre, és az átalakító kimenő teljesítménye ekkor a teljes 1000kVA. Ehhez a célhoz a transzformátort axiálisan kétszeresen szétdarabolt "alacsony-magasságú-alacsony" szerkezetűre tervezték. A 690V-os alacsony feszültségű tekercs a legbelső oldalon található, a magas feszültségű tekercs a közepén, a 400V-os alacsony feszültségű tekercs pedig a legkülső oldalon. Minden szélenergia-amerikai stílusú átalakító egy transzformátor termekből, egy magas feszültségű kábelek termekből és egy magas- és alacsony feszültségű műveleti termekből áll. Az alacsony feszültségű műveleti termekben két 690V-os és 400V-os alacsony feszültségű átmeneti relé van telepítve, amelyek kontrollálhatják a saját alacsony feszültségű oldalaikat, mintha két külön alacsony feszültségű műveleti termük lenne.

Az átalakító működési elvének sémája látható az 1. ábrán.

Az átalakító alkalmazási hatásai

• Mivel a felhasználó automatikusan kiválaszthatja a különböző teljesítményű szélmalomokat a szélsebesség alapján, ez teljesen megoldhatja a szélmalom-erőforrások veszteségének problémáját, és energiát takaríthat meg.

• A felhasználó egy kevesebb átalakítót vásárolhat (a "egy gép-egy átalakító" modellhez képest), ami előnyös a szélenergia-amerikai stílusú átalakítók számára, hogy minimalizálják a felhasználó előre fizetendő befektetési költségeit a szélparkban, és javítsák az erőforrások hasznosítási hatékonyságát.

• A transzformátor "alacsony-magasságú-alacsony" szerkezete növeli az átalakító rövidzárlati ellenállását. Így hatékonyan korlátozhatja a rövidzárlati áramot, és javíthatja az átalakító működési megbízhatóságát.