Pembahasan Singkat tentang Desain Substasiun Kotak Gaya Amerika Baru untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin
Pendahuluan
Sebagai sumber energi bersih dan terbarukan, energi angin semakin menarik perhatian negara-negara di seluruh dunia. Cadangannya sangat besar. Sumber daya energi angin global mencapai sekitar 2,74×10⁹ MW, di mana energi angin yang dapat dimanfaatkan adalah 2,0×10⁷ MW. Di Cina, cadangan energi angin sangat besar, tersebar luas, dan potensi pengembangan serta pemanfaatannya sangat besar.
Pembangkit listrik tenaga angin telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, dan substation kotak yang digunakan bersamanya sebagian besar adalah substation kotak gaya Amerika (selanjutnya disebut sebagai substation angin gaya Amerika).
Saat ini, substation angin gaya Amerika konvensional untuk pembangkit listrik tenaga angin berjenis "satu mesin satu substation", yaitu, satu turbin angin (selanjutnya disebut turbin angin) dilengkapi dengan satu substation angin gaya Amerika. Dengan konfigurasi ini, ketika kecepatan angin di taman angin sangat rendah, turbin angin akan beroperasi di bawah beban, mudah menyebabkan pemborosan sumber daya turbin angin. Pada Maret 2010, perusahaan kami merancang 31 substation angin gaya Amerika jenis baru "dua mesin satu substation" untuk suatu taman angin di Mongolia Dalam, yaitu, dua turbin angin dilengkapi dengan substation angin gaya Amerika yang sama.
Penentuan Parameter Teknis Substation
Model Produk: ZCSF - Z.F - 1000/36.75/0.69/0.4
Kapasitas Nominal
Tegangan Tinggi: 1000kVA
Tegangan Rendah 1: 820kVA
Tegangan Rendah 2: 180kVA
Tegangan Nominal
Tegangan Tinggi: 36.75kV
Tegangan Rendah 1: 0.69kV (Kapasitas nominal substation angin gaya Amerika yang sesuai adalah 820kVA, dan daya turbin angin yang sesuai adalah 750kW)
Tegangan Rendah 2: 0.4kV (Kapasitas nominal substation angin gaya Amerika yang sesuai adalah 180kVA, dan daya turbin angin yang sesuai adalah 160kW)
Grup Koneksi: Dyn11yn11
Rentang Tap: ±2×2.5%
Impedansi Arus Pendek: 7% (Dibawah tegangan dan frekuensi nominal, berdasarkan impedansi setengah lewat dari kapasitas nominal gulungan tegangan tinggi)
Arus Nominal
Tegangan Tinggi: 15.71A
Tegangan Rendah 1: 686.1A
Tegangan Rendah 2: 259.8A3
Prinsip Kerja dan Diagram Skematik Substation
Setelah berkomunikasi dengan institut desain dan produsen turbin angin, ditentukan bahwa mereka membutuhkan 31 substation kotak gaya Amerika tiga fasa, kombinasi, tangki umum, split, terminal. Transformator dalam substation tersebut perlu memiliki struktur split ganda tegangan rendah, dan tegangan pada kedua sisi tegangan rendah tidak sama.
Prinsip Kerja: Pengguna menginstal dua turbin angin dengan daya yang berbeda pada poros yang sama. Turbin angin 1 adalah turbin angin sinkron dengan daya 750kW dan tegangan nominal 690V; Turbin angin 2 adalah turbin angin asinkron dengan daya 160kW dan tegangan nominal 400V. Pengguna menginstal perangkat untuk setiap turbin angin untuk secara otomatis memilih turbin angin berdasarkan kecepatan angin di taman angin. Perangkat ini dapat secara otomatis memilih turbin angin mana yang akan digunakan berdasarkan kecepatan angin.
Substation kotak dapat mengeluarkan kapasitas yang sesuai berdasarkan tiga daya berbeda dari turbin angin. Ketika kecepatan angin sangat rendah, turbin angin 160kW dengan daya kecil dipilih untuk beroperasi, dan kapasitas keluaran substation pada saat itu adalah 180kVA; ketika kecepatan angin relatif tinggi, turbin angin 750kW dengan daya besar dipilih untuk beroperasi, dan kapasitas keluaran substation adalah 820kVA; ketika kecepatan angin sangat tinggi, kedua turbin angin dipilih untuk beroperasi secara bersamaan, dan kapasitas keluaran substation pada saat itu adalah kapasitas penuh 1000kVA. Untuk tujuan ini, transformator dirancang menjadi struktur split ganda "tegangan rendah-tegangan tinggi-tegangan rendah". Gulungan tegangan rendah 690V diletakkan di sisi paling dalam, gulungan tegangan tinggi berada di tengah, dan gulungan tegangan rendah 400V diletakkan di sisi paling luar. Setiap substation angin gaya Amerika terdiri dari ruang transformator, ruang kabel tegangan tinggi, dan ruang operasi tegangan tinggi dan rendah. Di ruang operasi tegangan rendah, masing-masing dipasang pemutus sirkuit tegangan rendah 690V dan 400V, yang dapat mengontrol sisi tegangan rendah masing-masing, setara dengan memiliki dua ruang operasi tegangan rendah.
Diagram skematik prinsip kerja substation ditunjukkan pada Gambar 1.
Efek Aplikasi Substation
Karena pengguna dapat secara otomatis memilih turbin angin dengan daya yang berbeda berdasarkan kecepatan angin, ini dapat sepenuhnya menyelesaikan masalah pemborosan sumber daya turbin angin dan menghemat energi.
Pengguna dapat membeli satu substation lebih sedikit (dibandingkan dengan model "satu mesin satu substation"), yang bermanfaat bagi substation angin gaya Amerika untuk meminimalkan biaya investasi awal pengguna di taman angin dan meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya.
Transformator menggunakan struktur "tegangan rendah-tegangan tinggi-tegangan rendah", yang meningkatkan impedansi arus pendek substation. Akibatnya, dapat secara efektif membatasi arus pendek dan meningkatkan keandalan operasional substation.
