Amerika tarzı şkatul trafo ile donatılmış rüzgar turbinlərinin sadələşdirilmiş konfiqurasiyası

Rüzgar enerjisi üretimi, yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağı olarak, nispeten olgun teknolojisine sahip ve son yıllarda Çin'de hızlı bir gelişim göstermiştir. 2010 yılına kadar toplam yüklü kapasitenin 1.8×10⁴ MW'ye ulaşması beklenmektedir. Rüzgar enerjisi üretiminin inşaat süresi kısa, sonuçları hızlı ve en maliyet etkin avantajlarına sahip olmasıdır. Genellikle, 50 - MW rüzgar çiftliğinin inşa edilmesi sadece yaklaşık bir yıl sürmektedir. Tamamlanmasından sonra işletme maliyeti düşük olup, işletme ve bakım iş yükü nispeten küçüktür.

Rüzgar çiftlikleri için seçilen yükseltme transformatörlerine genel bakış

Her bir rüzgar türbini ünitesi, üretilen gerilimin (0.69 kV) yükseltilmesi ve rüzgar çiftliğinin iç toplayıcı hatlarına bağlanmasına kullanılan bir yükseltme transformatörü ile donatılmıştır. Kabloların "bir makine - bir transformatör" birim bağlantısı modu kullanılarak yapılandırılır. Toplayıcı hatlar, rüzgar çiftliğinin yükseltme alt istasyonu aracılığıyla elektrik şebekesine bağlanır. Şu anda seçilen transformatörler, çoğunlukla üç türe ayrılır: sıradan yağ dolgulu transformatörler (az kullanılır), Avrupa tarzı önceden monte edilmiş alt istasyonlar ve Amerika tarzı önceden monte edilmiş alt istasyonlar (Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar olarak adlandırılır). Bunlardan, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar şu anda daha sık kullanılmaktadır.

Avrupa tarzı önceden monte edilmiş alt istasyonlara kıyasla, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonların kompakt yapı, tam kaplama, küçük hacim, dirsek tipi kablo takımlarının kullanımı, gaz korumasının olmaması ve kolay işletme ve bakım gibi avantajları vardır. Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar, konut alanları, endüstriyel parklar, ticari merkezler ve diğer güç sağlama yerleri gibi şehir dağıtım ağlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda, rüzgar türbinleri destekleyen yükseltme transformatörleri olarak yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Tipik elektriksel bağlantı şeması (dağıtım ağında kullanılanla neredeyse aynı) Şekil 1'de gösterilmiştir. Dağıtım ağının gereksinimlerine uygun olarak, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar aşağıdaki koruma cihazlarıyla donatılmıştır:

• Yağ dolgulu takma füze, transformatörün düşük voltajlı tarafında kısa devre arızası oluştuğunda patlar;

• Yağ dolgulu akım sınırlama füzeleri, transformatörün yüksek voltajlı tarafında kısa devre arızası olduğunda hızlıca patlayarak transformatörün kesilmesini sağlar, bu da kazanın genişlemesini önler.

• Yağ içindeki üç fazlı kilitli yük anahtarı, yük altında transformatörün kapalı kalmasını sağlar;

• Akıllı devre kesici (veya füze ayırıcı anahtarı), çoğunlukla yük tarafını korumak için kullanılır.

Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonların koruma konfigürasyonunun basitleştirilmesi

Basitleştirme Prensipleri

Amerika tarzı transformatör, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonun dalgalı soğutucuları, gaz korumasının olmaması, basınç rahatlama valfleri ve akım sınırlama füzeleri gibi temel özelliklerini koruyan bir transformatördür. Ancak, koruma cihazlarını basitleştirir. Rüzgar gücünün işletme deneyimlerinin özeti üzerine, bazı şebeke koruma bileşenleri kaldırılarak, rüzgar gücü için özel olarak kullanılan bir transformatöre dönüştürülür.

Basitleştirilmiş Koruma Konfigürasyonu

Rüzgar gücü için kullanılan Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlardan şebeke koruma bileşenlerinin kaldırılması teknik olarak mümkündür. Toplayıcı hatlar güvenilir koruma cihazlarıyla donatılmıştır (yükseltme alt istasyonunda monte edilir). Toplayıcı hatlar, yükseltme alt istasyona bağlanmalı ve voltaj yükseltildikten sonra sistemle bağlantılı hale getirilmelidir. Yükseltme istasyonu, her toplayıcı hattı için ayrı bir hat koruması kurar. Koruma aralığı, sadece toplayıcı hatları değil, aynı zamanda kutu tipi alt istasyonu ve rüzgar türbinlerini de kapsar. Belli bir hatta kısa devre veya diğer arızalar meydana geldiğinde, hat koruması harekete geçer ve o hatı keser. Rüzgar türbinleri, tam bir set şebeke koruma cihazlarıyla donatılmıştır (yer kontrol kabinesinde monte edilir). Bir şebeke arızası veya anormalliği meydana geldiğinde, rüzgar türbini koruması harekete geçerek rüzgar türbinini keser (burada şebeke, toplayıcı hat ve kutu tipi alt istasyon sistemi ifade eder). Tablo 1, rüzgar türbini üreticisi tarafından belirlenen şebeke korumasını göstermektedir.

Bazı kutu tipi alt istasyonların koruma konfigürasyonları oldukça basittir. Onların koruma fonksiyonları, toplayıcı hat koruması ve rüzgar türbini korumasına kıyasla çok daha az etkilidir ve gereksiz çapraz koruma oluşturur. Bu nedenle, kutu tipi alt istasyonlarda konfigüre edilen şebeke koruması gerekli değildir ve kaldırılabilir. Akıllı devre kesicilerin koruma aralığı ve fonksiyonları, rüzgar türbini şebeke koruması tarafından tamamen değiştirilebilir. Ayrıca, yük anahtarı ve takma füzeler gibi bazı gereksiz bileşenlerin kaldırılması, potansiyel arıza noktalarını azaltarak ekipmanın işletme güvenilirliğini artırır.

Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlarının koruma ayarları

Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlarının rüzgar çiftliklerinin işletme gereksinimlerini karşılamasını sağlamak için Jilin Elektrik Şirketi'nin Elektrik Araştırma Enstitüsü, Jilin Elektrik Şirketi, Beijing Sifang Mikro-Elektronik Şirketi, Datang Jilin Şirketi ve diğer birimlerden 18 uzmanı, basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlarının konfigürasyonunu dikkatle gösterdik ve gözden geçirdik. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonunun, rüzgar gücü için özel olarak geliştirilmiş bir transformatör olduğunu, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyon teknolojisinin sindirilmesi üzerine oluşturulduğunu ve teknolojik olarak rüzgar türbini ünitelerinin güvenli ve güvenilir işletmesi için gereken tüm gereksinimleri karşıladığını kabul ettik. İyi ekonomik etkileri vardır ve rüzgar çiftliklerinde yaygın olarak teşvik edilebilir ve kullanılabilir. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonun konfigürasyonu Şekil 2'de gösterilmiştir.

Teknik ve Ekonomik Analiz

Çoğu rüzgar çiftliği, karmaşık koruma fonksiyonlarına sahip orijinal tasarımı olan Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonları kullanmaktadır. Bu, rüzgar güç sistemleri için uygun değildir. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlarının kullanılması, ekipman maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir ve iyi sosyal ve ekonomik etkiler sağlayabilir. İlk hesaplamalar, her bir ünitenin maliyetinin yaklaşık 30.000 yuan azaltılabileceğini göstermektedir.

Yük anahtarları, takma füzeler ve akıllı devre kesiciler gibi bazı gereksiz bileşenlerin kaldırılmasıyla, potansiyel arıza noktaları azalır ve arıza olasılığı büyük ölçüde düşer. İşletme basit, kolay, güvenli ve güvenilirdir, bakım iş yükü de önemli ölçüde azalır. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonları, Jilin Eyaleti'ndeki bazı rüzgar çiftliklerinde uygulanmıştır ve açıkça görülebilir sosyal ve ekonomik etkiler sağlamıştır.