Isang Maikling Pagsusuri sa disenyo ng Bagong Amerikanong Box-type Substation para sa Pagbuo ng Kapangyarihan mula sa Hangin

Panimula

Bilang isang malinis at muling napupunuan na mapagkukunan ng enerhiya, ang enerhiyang hangin ay lalong nagdulot ng interes sa mga bansa sa buong mundo. Ang kanyang mga reservasyon ay napakalaki. Ang kabuuang global na mapagkukunan ng enerhiyang hangin ay humigit-kumulang 2.74×10⁹ MW, kung saan ang maaring paggamitan na enerhiyang hangin ay 2.0×10⁷ MW. Sa Tsina, ang mga reservasyon ng enerhiyang hangin ay malaki, malawak na nakalat, at may napakalaking potensyal para sa pagpapaunlad at paggamit.

Ang pagbuo ng enerhiya mula sa hangin ay mabilis na umunlad sa mga nakaraang taon, at ang mga box-type substations na ginagamit kasama nito ay kadalasang mga American-style box-type substations (sa ibaba ito ay tinatawag na wind-power American-style substations).

Kasalukuyan, ang mga karaniwang wind-power American-style substations para sa pagbuo ng enerhiya mula sa hangin ay ng "one-machine-one-substation" type, o iyon ay, ang bawat wind turbine (sa ibaba ito ay tinatawag na wind turbine) ay mayroong sariling wind-power American-style substation. Sa ganitong konpigurasyon, kapag ang bilis ng hangin sa wind farm ay napakababa, ang wind turbine ay mag-ooperate under-loaded, madaling nagiging sayang ng mga mapagkukunan ng wind turbine. Noong Marso 2010, ang aming kompanya ay disenyo 31 bagong uri ng "two-machines-one-substation" wind-power American-style substations para sa isang tiyak na wind farm sa Inner Mongolia, o iyon ay, ang dalawang wind turbines ay mayroong parehong wind-power American-style substation.

Pagtukoy ng Teknikal na mga Parameter ng Substation

• Modelo ng Produkto: ZCSF - Z.F - 1000/36.75/0.69/0.4

• Rated Capacity

• High-voltage: 1000kVA

• Low-voltage 1: 820kVA

• Low-voltage 2: 180kVA

• Rated Voltage

• High-voltage: 36.75kV

• Low-voltage 1: 0.69kV (Ang rated capacity ng kinalabasan ng katugma na wind-power American-style substation ay 820kVA, at ang katugma na lakas ng wind turbine ay 750kW)

• Low-voltage 2: 0.4kV (Ang rated capacity ng kinalabasan ng katugma na wind-power American-style substation ay 180kVA, at ang katugma na lakas ng wind turbine ay 160kW)

• Connection Group: Dyn11yn11

• Tap Range: ±2×2.5%

• Short-Circuit Impedance: 7% (Sa ilalim ng rated voltage at frequency, batay sa half-through impedance ng rated capacity ng high-voltage winding)

• Rated Current

• High-voltage: 15.71A

• Low-voltage 1: 686.1A

• Low-voltage 2: 259.8A3 

Prinsipyo ng Paggana at Diagram ng Substation

Matapos makipag-ugnayan sa design institute at manufacturer ng wind turbine, itinukoy na kanilang kinakailangan 31 three-phase, combined-type, common-tank, split-type, terminal-type American-style box-type substations. Ang transformer sa mga substations na ito ay kailangan magkaroon ng low-voltage double-split structure, at ang voltages ng dalawang low-voltage sides ay hindi pantay.

Prinsipyo ng Paggana: Ang user ay nainstalo ng dalawang wind turbines na may hindi pantay na lakas sa parehong shaft. Ang Wind turbine 1 ay isang synchronous wind turbine na may lakas na 750kW at rated voltage na 690V; ang Wind turbine 2 ay isang asynchronous wind turbine na may lakas na 160kW at rated voltage na 400V. Ang user ay nainstalo ng device para sa bawat wind turbine upang awtomatikong pumili ng wind turbine batay sa bilis ng hangin sa wind farm. Ang device na ito ay maaaring awtomatikong pumili kung aling wind turbine ang gagamitin batay sa bilis ng hangin.

Ang box-type substation ay maaaring lumikha ng kinalabasan ng kapasidad ayon sa tatlong iba't ibang lakas ng mga wind turbines. Kapag ang bilis ng hangin ay napakababa, pinili ang 160kW wind turbine na may maliit na lakas para sa operasyon, at ang output capacity ng substation sa oras na ito ay 180kVA; kapag ang bilis ng hangin ay mas mataas, pinili ang 750kW wind turbine na may malaking lakas para sa operasyon, at ang output capacity ng substation ay 820kVA; kapag ang bilis ng hangin ay napakataas, pinili ang parehong mga wind turbines para sa operasyon ng parehong oras, at ang output capacity ng substation sa oras na ito ay ang buong kapasidad na 1000kVA. Para dito, ang transformer ay disenyo sa isang axially double-split "low-high-low" structure. Ang 690V low-voltage winding ay nakapalibot sa pinakadulong bahagi, ang high-voltage winding ay sa gitna, at ang 400V low-voltage winding ay nakapalibot sa labas. Bawat wind-power American-style substation ay binubuo ng isang transformer room, isang high-voltage cable room, at isang high-at low-voltage operation room. Sa low-voltage operation room, nainstalo ang isang 690V at isang 400V low-voltage circuit breaker, na maaaring kontrolin ang kanilang respective low-voltage sides, katumbas ng mayroong dalawang low-voltage operation rooms.

Ang diagram ng prinsipyo ng paggana ng substation ay ipinapakita sa Figure 1.

Epekto ng Paggamit ng Substation

•  Dahil ang user ay maaaring awtomatikong pumili ng mga wind turbines na may iba't ibang lakas batay sa bilis ng hangin, ito ay maaaring tuluyan na lutasin ang problema ng sayang sa mga mapagkukunan ng wind turbine at makapagtipid ng enerhiya.

• Ang user ay maaaring bumili ng isang substation na mas kaunti (sa paghahambing sa "one-machine-one-substation" model), na ito ay nakakatulong para sa wind-power American-style substations upang makuha ang pinakamababang initial investment cost ng user sa wind farm at mapabuti ang utilization efficiency ng mga mapagkukunan.

• Ang transformer ay gumagamit ng "low-high-low" structure, na ito ay nagdaragdag sa short-circuit impedance ng substation. Bilang resulta, ito ay maaaring epektibong limitahan ang short-circuit current at itaas ang operational reliability ng substation.