Кратка дискусија за дизајнот на нова америчка кутијаста трансформаторна станција за производство на електрична енергија од ветер
Вовед
Как чист и обновлив извор на енергија, ветроената енергија привлекува все повеќе внимание од земјите по светот. Неговите резерви се огромни. Вкупните глобални ветроени ресурси изнесуваат приближно 2,74×10⁹ MW, од кои експлоатабилната ветроена енергија изнесува 2,0×10⁷ MW. Во Кина, резервите на ветроена енергија се големи, широко распределени, а потенцијалот за развој и употреба е огромен.
Производството на електрична енергија од ветар во последните години се развива брзо, а котошките подстанции што се користат заедно со неа најчесто се амерички типови котошки подстанции (од сега натаму ќе се нарекуваат ветро-американски подстанции).
Сега, конвенционалните ветро-американски подстанции за производство на ветроена енергија се од типот „една машина-една подстанција“, тоа е, една ветроен турбина (од сега натаму ќе се нарекува ветроен турбин) е опремена со една ветро-американска подстанција. Со оваа конфигурација, кога брзината на ветарот во паркот за ветроени е многу ниска, ветроената турбина ќе работи под-натоварена, лесно причинувајќи губиток на ресурсите на ветроената турбина. Во март 2010 година, нашата компанија дизајнираше 31 нови типови „две машини-една подстанција“ ветро-американски подстанции за еден парк за ветроени во Иннер Монголија, тоа е, две ветроени турбини се опремени со истата ветро-американска подстанција.
Одредување на техничките параметри на подстанцијата
Модел на производ: ZCSF - Z.F - 1000/36.75/0.69/0.4
Номинална капацитет
Висок напон: 1000kVA
Нисок напон 1: 820kVA
Нисок напон 2: 180kVA
Номинална напонска вредност
Висок напон: 36.75kV
Нисок напон 1: 0.69kV (номиналната капацитет на соодветната ветро-американска подстанција е 820kVA, а соодветната моќ на ветроената турбина е 750kW)
Нисок напон 2: 0.4kV (номиналната капацитет на соодветната ветро-американска подстанција е 180kVA, а соодветната моќ на ветроената турбина е 160kW)
Група на поврзување: Dyn11yn11
Ранг на кранчење: ±2×2.5%
Импеданс на кратко поврзување: 7% (при номинален напон и фреквенција, базирани на половински импеданс на номиналната капацитет на високонапонската намотка)
Номинална струја
Висок напон: 15.71A
Нисок напон 1: 686.1A
Нисок напон 2: 259.8A3
Принцип на работа и принципна шема на подстанцијата
После контакт со институтот за дизајн и производителот на ветроени турбини, се одреди дека потребни им беа 31 трифазни, комбинирани, заеднички цевни, поделени, терминални амерички котошки подстанции. Трансформаторот во овие подстанции требаше да има двострана подела на нисок напон, а напоните на двете страни на нисок напон не беа еднакви.
Принцип на работа: Корисникот инсталираше две ветроени турбини со различни моќи на иста оска. Ветроената турбина 1 е синхронна турбина со моќ од 750kW и номинален напон од 690V; Ветроената турбина 2 е асинхронна турбина со моќ од 160kW и номинален напон од 400V. Корисникот инсталираше уред за секоја ветроена турбина за автоматско избирање на ветроената турбина според брзината на ветарот во паркот за ветроени. Овој уред може автоматски да избере која ветроена турбина да се користи според брзината на ветарот.
Котошката подстанција може да произведе соодветни капацитети според трите различни моќи на ветроените турбини. Кога брзината на ветарот е многу ниска, се избира ветроената турбина со мал моќ од 160kW за работа, а излезната капацитет на подстанцијата тогаш е 180kVA; кога брзината на ветарот е релативно висока, се избира ветроената турбина со голем моќ од 750kW за работа, а излезната капацитет на подстанцијата е 820kVA; кога брзината на ветарот е многу висока, се избират за работа едновремено и двете ветроени турбини, а излезната капацитет на подстанцијата тогаш е целата капацитет од 1000kVA. За оваа цел, трансформаторот беше дизајниран како двострано поделен „нисок-висок-нисок“ структура. Намотката на нисок напон од 690V е поставена на највнатрешната страна, високонапонската намотка е во средината, а намотката на нисок напон од 400V е поставена на најнадворешната страна. Секоја ветро-американска подстанција се состои од соба за трансформатор, соба за високонапонски кабели и соба за управување со висок и нисок напон. Во собата за управување со нисок напон, се инсталираат по еден прекинувач на нисок напон од 690V и 400V, кои можат да контролираат своите соодветни страни на нисок напон, еквивалентно на тоа да има две соби за управување со нисок напон.
Принципната шема на работа на подстанцијата е прикажана на Слика 1.
Ефекти од примената на подстанцијата
Бидејќи корисникот може автоматски да избира ветроени турбини со различни моќи според брзината на ветарот, ова може потполно да реши проблемот со губиток на ресурсите на ветроените турбини и да го спести енергијата.
Корисникот може да купи една помала подстанција (во споредба со моделот „една машина-една подстанција“), што е полезно за ветро-американските подстанции да минимизираат предварителната инвестиција на корисникот во паркот за ветроени и да го подобри ефикасниот користење на ресурсите.
Трансформаторот го применува „нисок-висок-нисок“ структурата, што го зголемува импедансот на кратко поврзување на подстанцијата. Како резултат, може ефективно да ограничи струјата на кратко поврзување и да го подобри оперативната надежност на подстанцијата.
