Kratka rasprava o dizajnu nove američke škraćene kutije za transformatorsku stanicu za proizvodnju električne energije od vjetra

Uvod

Kao čist i obnovljiv izvor energije, vjetar sve više privlači pažnju zemalja širom svijeta. Njegove rezerve su ogromne. Ukupne globalne resurse vjetra iznose približno 2,74×10⁹ MW, od kojih je iskorištivo 2,0×10⁷ MW. U Kini, rezerve vjetra su velike, široko raspodijeljene, s ogromnim potencijalom za razvoj i iskorištenje.

Generisanje struje od vjetra se u posljednjih godina brzo razvijalo, a sa njim se najčešće koriste američki tipovi kontejnerskih transformatornih stanica (u daljem tekstu nazivamo ih vetroelektrane američkog tipa).

Trenutno, konvencionalne vetroeletrene američkog tipa za generisanje struje od vjetra su tipa "jedna mašina - jedna stacija", to jest, jednom vetrogeneratoru (u daljem tekstu nazivamo ga vetrogenerator) pridružena je jedna vetroelektrana američkog tipa. Sa ovom konfiguracijom, kada je brzina vjetra na vjetroparku vrlo niska, vetrogenerator će raditi podoptimalno, lako uzrokujući gubitak resursa vetrogeneratora. U martu 2010. godine, naša kompanija dizajnirala je 31 novog tipa "dve mašine - jedna stacija" vetroeletrene američkog tipa za određeni vjetropark u Vnutrenom Mongolistanu, to jest, dva vetrogeneratara su opremljena istom vetroelektranom američkog tipa.

Određivanje tehničkih parametara transformatorne stanice

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

• Nominale snaga

• Visokonaponska: 1000kVA

• Niskonaponska 1: 820kVA

• Niskonaponska 2: 180kVA

• Nominale napona

• Visokonaponska: 36.75kV

• Niskonaponska 1: 0.69kV (nominale snage odgovarajuće vetroeletrene američkog tipa su 820kVA, a snaga odgovarajućeg vetrogeneratora 750kW)

• Niskonaponska 2: 0.4kV (nominale snage odgovarajuće vetroeletrene američkog tipa su 180kVA, a snaga odgovarajućeg vetrogeneratora 160kW)

• Grupa spojeva: Dyn11yn11

• Raspon tapova: ±2×2.5%

• Impedancija pri kratkom spoju: 7% (pod nominalnim naponom i frekvencijom, na osnovu polovine prekidne impedancije nominalne snage visokonaponske bobine)

• Nominalni tokovi

• Visokonaponska: 15.71A

• Niskonaponska 1: 686.1A

• Niskonaponska 2: 259.8A3 

Princip rada i shema transformatorne stanice

Posle kontaktiranja sa dizajnerskim institutom i proizvođačem vetrogeneratora, utvrđeno je da su zahtevali 31 trofaznih, kombinovanih, zajedničkih rezervoara, deljenih, terminalnih, kontejnerskih transformatornih stanica američkog tipa. Transformator u tim stanicama trebao je imati niskonaponsku dvostruko deljenu strukturu, a naponi na dve niskonaponske strane nisu bili jednaki.

Princip rada: Korisnik je instalirao dva vetrogeneratora sa nejednakim snagama na istoj osovi. Vetrogenerator 1 je sinkroni vetrogenerator sa snagom od 750kW i nominalnim naponom od 690V; Vetrogenerator 2 je asinkroni vetrogenerator sa snagom od 160kW i nominalnim naponom od 400V. Korisnik je instalirao uređaj za svaki vetrogenerator kako bi automatski izabrao vetrogenerator prema brzini vjetra na vjetroparku. Ovaj uređaj može automatski birati koji vetrogenerator koristiti na osnovu brzine vjetra.

Kontejnerska transformatorska stanica može isporučivati odgovarajuće snage prema tri različite snage vetrogeneratora. Kada je brzina vjetra vrlo niska, izabran je vetrogenerator od 160kW sa manjom snagom, a izlazna snaga stanice u tom trenutku je 180kVA; kada je brzina vjetra relativno visoka, izabran je vetrogenerator od 750kW sa većom snagom, a izlazna snaga stanice je 820kVA; kada je brzina vjetra vrlo visoka, izabrani su oba vetrogeneratora za rad u isto vrijeme, a izlazna snaga stanice u tom trenutku je puna snaga od 1000kVA. Za tu svrhu, transformator je dizajniran kao dvostepeno deljeni "nisko-visoko-nisko" strukture. Niskonaponska bobina od 690V je postavljena unutrašnjom stranom, visokonaponska bobina je u sredini, a niskonaponska bobina od 400V je postavljena vanjskom stranom. Svaka vetroelektrana američkog tipa sastoji se od sobe transformatora, sobe visokonaponskog kabla i sobe visokonaponskog i niskonaponskog rada. U sobi niskonaponskog rada su instalirani po jedan prekidač niskog naponskog od 690V i 400V, koji mogu kontrolirati svoje odgovarajuće niskonaponske strane, što je ekvivalentno imanju dve sobe niskonaponskog rada.

Shema principa rada transformatorne stanice prikazana je na Slici 1.

Efekti primene transformatorne stanice

•  Pošto korisnik može automatski izabrati vetrogenerate različitih snaga prema brzini vjetra, ovo može potpuno rešiti problem gubitka resursa vetrogeneratora i uštediti energiju.

• Korisnik može kupiti jednu manju transformatorsku stanicu (u usporedbi s modelom "jedna mašina - jedna stacija"), što je korisno za vetroeletrene američkog tipa kako bi minimalizirali predhodna ulaganja korisnika u vjetroparku i povećali efikasnost iskorištenja resursa.

• Transformator koristi "nisko-visoko-nisko" strukturu, što povećava prekidnu impedanciju stanice. Tako se može efektivno ograničiti prekidni tok i povećati operativnu pouzdanost stanice.