تكوين مبسط لتوربينات الرياح مجهزة بمحولات صندوقية أسلوب أميركي

James

حقل: العمليات الكهربائية

China

توليد الكهرباء من الطاقة الرياحية، كمصدر للطاقة المتجددة والنظيفة، يتمتع بتكنولوجيا ناضجة نسبياً وقد شهد تطوراً سريعاً في الصين في السنوات الأخيرة. ومن المتوقع أن يصل الإجمالي المثبت للقدرة إلى 1.8×10⁴ ميغاواط بحلول عام 2010. يتميز توليد الكهرباء من الطاقة الرياحية بفترة بناء قصيرة ونتائج سريعة وأفضلية اقتصادية. عادة ما يستغرق بناء محطة رياح بقدرة 50 ميغاواط حوالي سنة واحدة فقط. بعد الانتهاء، تكون تكلفة التشغيل منخفضة، والعملية الصيانة أقل حجماً نسبياً.

نظرة عامة على المحولات ذات التردد العالي المختارة للمزارع الرياحية

يتم تجهيز كل وحدة توربينات رياح بمحول تردد عالٍ، والذي يستخدم لزيادة الجهد المنتج (0.69 كيلوفولت) وربطه بالخطوط الداخلية لمجمع الطاقة في المزرعة الرياحية. يتم استخدام طريقة الربط الوحدوية "وحدة واحدة - محول واحد" للتوصيل. يتم ربط الخطوط الداخلية بشبكة الكهرباء عبر محطة التردد العالية للمزرعة الرياحية. حالياً، تشمل المحولات المختارة ثلاثة أنواع رئيسية: المحولات الغاطسة العادية (غير مستخدمة بكثرة)، ومراكز التحويل المسبقة الصنع الأوروبية، ومراكز التحويل المسبقة الصنع الأمريكية (وتسمى أيضاً بمراكز التحويل المغلقة الأمريكية). من بينها، تستخدم مراكز التحويل المغلقة الأمريكية بشكل أكثر تواتراً.

مقارنة بمراكز التحويل المسبقة الصنع الأوروبية، فإن مراكز التحويل المغلقة الأمريكية تتميز ببنية مدمجة، وختم كامل، وحجم صغير، واستخدام موصلات الكابل المنحنية، وعدم وجود حماية غازية، وسهولة التشغيل والصيانة. تستخدم مراكز التحويل المغلقة الأمريكية بشكل أساسي في شبكات التوزيع الحضرية، مثل المناطق السكنية، والمناطق الصناعية، والمراكز التجارية، وغيرها من أماكن إمداد الطاقة. وفي السنوات الأخيرة، تم استخدامها بشكل واسع كمحولات تردد عالٍ داعمة للتوربينات الرياحية. يظهر مخطط التوصيل الكهربائي النموذجي لها (أساسي مشابه لما يتم تطبيقه في شبكة التوزيع) في الشكل 1. وفقاً لمتطلبات شبكة التوزيع، يتم تجهيز مراكز التحويل المغلقة الأمريكية بالحماية التالية:

保险丝浸油插件，在变压器低压侧发生短路故障时熔断；
当变压器内部高压侧发生短路故障时，快速熔断的限流保险丝可以切断变压器，防止事故扩大。
三相联动负荷开关，浸油，可以完成带负载变压器的闭合操作；
智能断路器（或熔断隔离开关），主要用于保护负载侧。

تبسيط تكوين الحماية لمراكز التحويل المغلقة الأمريكية

مبادئ التبسيط

يشير المحول الأمريكي إلى محول يحتفظ بالخصائص الأساسية لمراكز التحويل المغلقة الأمريكية، مثل هيكله، وألواح التبريد المتموجة، وعدم وجود حماية غازية، والأجهزة الفارغة للضغط، وال保險丝。但是，它简化了保护装置。根据风电运行经验总结，去除了其电网保护的一些组件，使其成为专用于风力发电的变压器。

简化的保护配置

从技术上讲，去除应用于风电的美国式箱式变电站中的电网保护组件是可行的。集电线路配备了可靠的保护装置（安装在升压站中）。集电线路需要连接到升压站，并在升压后接入系统。升压站分别为每条集电线路设置线路保护。保护范围不仅覆盖集电线路，还延伸到箱式变电站和风力发电机。一旦某条线路上发生短路或其他故障，线路保护将动作并断开该线路。风力发电机配备了一整套电网保护装置（安装在地面控制柜中）。一旦电网出现故障或异常，风力发电机保护将动作并切断风力发电机（这里的电网指的是集电线路和箱式变电站系统）。表1显示了风力发电机制造商设置的电网保护。

一些箱式变电站的保护配置相对简单。它们的保护功能远不如集电线路保护和风力发电机保护，并且形成了冗余交叉保护。因此，箱式变电站配置的电网保护是不必要的，可以被移除。智能断路器的保护范围和功能完全可以由风力发电机的电网保护替代。同时，消除一些不必要的组件，如负荷开关和插件保险丝，有助于减少潜在的事故点，提高设备的运行可靠性。

简化美国式箱式变电站的保护设置

为了确保简化后的美国式箱式变电站能够满足风电场的运行要求，吉林电力公司电力研究院组织了来自吉林电力公司、北京四方微电子有限公司、大唐吉林公司等单位的18位专家，对简化美国式箱式变电站的配置进行了仔细论证和评审。大家一致认为，简化后的美国式箱式变电站是一种专门针对风力发电开发的变压器，基于对美国式箱式变电站技术的消化吸收。技术上完全满足风电机组安全可靠运行的要求，具有良好的经济效益，可以在风电场中广泛推广使用。简化美国式箱式变电站的配置如图2所示。