Brevis Disputatio de Designo Novae Americanae Cistae Substationis ad Generationem Ventilis
Introducere
Cum sursă de energie curată și regenerabilă, energia eolică a atras din ce în ce mai mult atenția țărilor din întreaga lume. Rezervele sale sunt enorme. Resursele globale de energie eolică se ridică la aproximativ 2,74×10⁹ MW, dintre care energia eolică exploatabilă este de 2,0×10⁷ MW. În China, rezervele de energie eolică sunt mari, larg distribuite, iar potențialul de dezvoltare și utilizare este uriaș.
Generarea de energie eolică s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, iar substațiile compacte utilizate în acest context sunt în mare parte substații compacte americane (în continuare numite substații eoliene compacte americane).
În prezent, substațiile eoliene compacte americane convenționale pentru generarea de energie eolică sunt de tipul „o mașină-unu substație”, adică un turbină eoliană (în continuare numită turbină eoliană) este echipată cu o substație eoliană compactă americană. Cu această configurație, când viteza vântului în parc eolian este foarte scăzută, turbină eoliană va funcționa sub încărcare, provocând ușor risipa resurselor turbinelor eoliene. În martie 2010, compania noastră a proiectat 31 de noi substații eoliene compacte americane de tipul „două mașini-una substație” pentru un anumit parc eolian din Mongolia Interioară, adică două turbine eoliene sunt echipate cu aceeași substație eoliană compactă americană.
Determinarea Parametrilor Tehnici ai Substației
Modelul Produs: ZCSF - Z.F - 1000/36.75/0.69/0.4
Capacitatea Nominată
Înaltă tensiune: 1000kVA
Scăzută tensiune 1: 820kVA
Scăzută tensiune 2: 180kVA
Tensiunea Nominată
Înaltă tensiune: 36.75kV
Scăzută tensiune 1: 0.69kV (Capacitatea nominată a substației eoliene compacte americane corespunzătoare este de 820kVA, iar puterea corespunzătoare a turbinei eoliene este de 750kW)
Scăzută tensiune 2: 0.4kV (Capacitatea nominată a substației eoliene compacte americane corespunzătoare este de 180kVA, iar puterea corespunzătoare a turbinei eoliene este de 160kW)
Grupul de Conexiune: Dyn11yn11
Gama de Reglaj: ±2×2.5%
Impedanța la Căsătura: 7% (Sub tensiunea și frecvența nominale, bazată pe impedanța semipermeabilă a capacității nominale a înfășuraturii cu înaltă tensiune)
Curentul Nominat
Înaltă tensiune: 15.71A
Scăzută tensiune 1: 686.1A
Scăzută tensiune 2: 259.8A3
Principiul de Funcționare și Diagrama Schematică a Substației
După consultarea institutului de proiectare și a producătorului de turbine eoliene, s-a determinat că erau necesare 31 de substații compacte americane trifazice, combinate, cu rezervor comun, divizate, de tip terminal. Transformatorul din aceste substații trebuia să aibă o structură dublu divizată la scăzută tensiune, iar tensiunile celor două părți cu scăzută tensiune nu erau egale.
Principiul de Funcționare: Utilizatorul a instalat două turbine eoliene cu puteri inegale pe același arbore. Turbina eoliană 1 este o turbină eoliană sincronă cu o putere de 750kW și o tensiune nominală de 690V; Turbina eoliană 2 este o turbină eoliană asincronă cu o putere de 160kW și o tensiune nominală de 400V. Utilizatorul a instalat un dispozitiv pentru fiecare turbină eoliană care să selecteze automat turbina eoliană în funcție de viteza vântului în parc. Acest dispozitiv poate alege automat care turbină eoliană să folosească în funcție de viteza vântului.
Substația compactă poate genera capacitați corespunzătoare în funcție de cele trei puteri diferite ale turbinei eoliene. Când viteza vântului este foarte scăzută, este selectată pentru funcționare turbina eoliană cu putere mică de 160kW, iar capacitatea de ieșire a substației în acest moment este de 180kVA; când viteza vântului este relativ ridicată, este selectată pentru funcționare turbina eoliană cu putere mare de 750kW, iar capacitatea de ieșire a substației este de 820kVA; când viteza vântului este foarte ridicată, ambii turbine eoliene sunt selectați pentru funcționare simultan, iar capacitatea de ieșire a substației în acest moment este capacitatea totală de 1000kVA. Pentru acest scop, transformatorul a fost proiectat ca având o structură axial dublu divizată „scăzută-înaltă-scăzută”. Înfășuratura cu scăzută tensiune de 690V este învelită pe partea interioară, înfășuratura cu înaltă tensiune este în mijloc, iar înfășuratura cu scăzută tensiune de 400V este învelită pe partea exterioară. Fiecare substație eoliană compactă americană constă dintr-o cameră de transformator, o cameră de cabluri cu înaltă tensiune și o cameră de operare cu înaltă și scăzută tensiune. În camera de operare cu scăzută tensiune, sunt instalate respectiv un întrerupător cu scăzută tensiune de 690V și unul de 400V, care pot controla propriile lor părți cu scăzută tensiune, echivalent cu a avea două camere de operare cu scăzută tensiune.
Diagrama schematică a principiului de funcționare al substației este prezentată în Figura 1.
Eficiența Aplicației Substației
Deoarece utilizatorul poate selecta automat turbine eoliene cu puteri diferite în funcție de viteza vântului, acest lucru poate rezolva complet problema risipei resurselor turbinei eoliene și poate economisi energie.
Utilizatorul poate achiziționa o substație în minus (în comparație cu modelul „o mașină-unu substație”), ceea ce este benefic pentru substațiile eoliene compacte americane pentru a minimiza costul inițial de investiții al utilizatorului în parc eolian și pentru a îmbunătăți eficiența utilizării resurselor.
Transformatorul adoptă o structură „scăzută-înaltă-scăzută”, care crește impedanța la căsătura a substației. Prin urmare, poate restricționa eficient curentul la căsătură și poate crește fiabilitatea operațională a substației.
