Lihtsustatud konfiguratsioon Ameerika-stiilide kasttransformaatoriga varustatud tuuliturbinadega

Tuuleenergia tootmine, kui taastuv ja puht energiaallikas, on suhteliselt täielikult arenenud tehnoloogia ning viimastel aastatel on selle areng Hiinas olnud kiire. Arvatakse, et 2010. aastaks jõuab kokkuinstallitud võimsus 1,8×10⁴ MW-ni. Tuuleenergiatootmise iseloomulikud omadused on lühike ehitusaeg, kiired tulemused ja kõige odavamad eelised. Tavaliselt võtab 50-MW tuuleparki ehitamine umbes aasta. Ehitamise järel on kasutuskulud madalad ja hooldustöökoormus suhteliselt väike.

Tuuleparkidele valitud ühendussüsteemide ülevaade

Iga tuulegeneraator on varustatud ühendussüsteemiga, mis kasutatakse genereeritud pinget (0,69 kV) tõstmiseks ja ühendamiseks tuuleparki sisemiste kogumitele. Kasutatakse "üks masina - üks ühendussüsteem" ühenduseeskirja. Kogumilised jooned on ühendatud elektrivõrgu kaudu tuuleparki ühendussüsteemi kaudu. Praegu valitakse peamiselt kolme tüüpi ühendussüsteeme: tavapärased õlitusega ühendussüsteemid (vähem kasutatavad), Euroopa-stiililised ettevalmistatud ühendussüsteemid ja Ameerika-stiililised ettevalmistatud ühendussüsteemid (tuntud ka kui Ameerika-stiililised kastlikud ühendussüsteemid). Neist on Ameerika-stiililisi kastlikke ühendussüsteeme praegu enim kasutatav.

Euroopa-stiiliste ettevalmistatud ühendussüsteemidega võrreldes omavad Ameerika-stiililised kastlikud ühendussüsteemid kompaktselt struktuurit, täispäringut, väikest mahtu, kasutavad kõverkujulist kabeplüssi, ei vaja gaasi kaitset ja on lihtsad hoolduse seisukohalt. Ameerika-stiililisi kastlikke ühendussüsteeme kasutatakse peamiselt linnalises jaotuses, näiteks elupaikades, tööstusparkides, kaubanduskeskustes ja muudes elektri tarbimiskohtades. Viimastel aastatel on need laialdaselt kasutatud tuulegeneraatorite ühendussüsteemidena. Nende tipiline elektrijaotusskeem (peaaegu sama, mis jaotusvõrgus kasutatav) on näidatud Joonisel 1. Jaotusvõrgu nõuetega kooskõlas on Ameerika-stiililised kastlikud ühendussüsteemid varustatud järgnevate vastavate kaitsetega:

• Õlitusega sissepanekulised segaduspõhised plüssid, mis lähevad katki, kui ühendussüsteemi madala pingega poolel esineb lühikesteid;

• Õlitusega piiravaid segaduspõhiseid plüsse, mis kiiresti lähevad katki, kui ühendussüsteemi kõrge pingega poolel sisemalt esineb lühikesteid, takistes nii õnnetuse levikut.

• Kolmefase ühendatud laadimissülindri, mida õlitatakse, mis suudab lõpetada ühendussüsteemi laadiga sulgimise operatsiooni;

• Tehisintellektiga põhikatkija (või segaduspõhine sülindri eraldaja), mille peamine eesmärk on kaitsta laadimispoolt.

Ameerika-stiililiste kastlike ühendussüsteemide kaitsekonfiguratsiooni lihtsustamine

Lihtsustamise printsiibid

Ameerika-stiililise ühendussüsteem viitab ühendussüsteemile, mis säilitab Ameerika-stiililise kastliku ühendussüsteemi põhielemente, nagu struktuur, laineline soojendaja, puuduv gaasi kaitse, rõhuventilaatorid ja piiravaid segaduspõhiseid plüsse. See aga lihtsustab kaitseelemente. Põhinedes tuuleenergia tootmise kogemustel, on mõned selle võrgukaitse komponendid eemaldatud, muutes selle spetsiaalselt tuuleenergiatootmiseks mõelduks ühendussüsteemiks.

Lihtsustatud kaitsekonfiguratsioon

On tehniliselt võimalik eemaldada Ameerika-stiililiste kastlike ühendussüsteemide võrgukaitsekomponendid, mis on rakendatud tuuleenergia jaotamiseks. Kogumilised jooned on varustatud usaldusväärsete kaitseelementidega (paigutatud ühendussüsteemi kaudu). Kogumilised jooned tuleb ühendada ühendussüsteemiga, ja pärast pingetõstmist neid ühendatakse süsteemiga. Ühendussüsteem paigutab iga kogumilise joone korral lineaarkaitse. Kaitseruum hõlmab mitte ainult kogumilisi joondi, vaid ulatub ka kastlikule ühendussüsteemile ja tuulegeneraatoritele. Kui mingil joonel esineb lühikesteid või muud vigu, siis lineaarkaitse toimib ja lahutab selle joone. Tuulegeneraatoritel on täielik komplekt võrgukaitseelemente (paigutatud maapinna juhtimiskabinetis). Kui võrgus esineb vigu või ebaregulaarsusi, siis tuulegeneraatori kaitse toimib ja lahutab tuulegeneraatori (siin viidatakse kogumiliste joontele ja kastlikele ühendussüsteemidele). Tabel 1 näitab tuulegeneraatorite tootjate poolt seadistatud võrgukaitset.

Mõned kastlike ühendussüsteemide kaitsekonfiguratsioonid on suhteliselt lihtsad. Nende kaitsefunktsioonid on palju nõrgemad kui kogumiliste joonte ja tuulegeneraatorite kaitse, lootes ümberkaitse. Seetõttu on kastlikes ühendussüsteemides konfigureeritud võrgukaitse ebavajalik ja seda saab eemaldada. Tehisintellektiga põhikatkija kaitseruumi ja funktsioonid võivad täielikult asendada tuulegeneraatorite võrgukaitse. Samuti aitab mõnede ebatähtsate komponentide, nagu laadimissülindrite ja sissepanekuliste segaduspõhiste plüsside, eemaldamine vähendada potentsiaalsete õnnetuste punkte ja parandada seadmete töötamise kindlustust.

Lihtsustatud Ameerika-stiililiste kastlike ühendussüsteemide kaitsepaigutused

Tagamaks, et lihtsustatud Ameerika-stiililised kastlikud ühendussüsteemid vastaksid tuuleparkide töötamise nõuetele, organiseeris Jilini Elektrivõrkude Teadus- ja Arendusinstituut 18 ekspertti Jilini Elektrivõrkude AS-i, Pekingi Sifang Mikroelektronika AS-i, Datangi Jilini AS-i ja muude asutuste seas, et hoolikalt demonstreerida ja kontrollida lihtsustatud Ameerika-stiililiste kastlike ühendussüsteemide konfiguratsiooni. Tunnustati, et lihtsustatud Ameerika-stiililised kastlikud ühendussüsteemid on spetsiaalsed tuuleenergiatootmiseks mõeldud ühendussüsteemid, mis on arendatud Ameerika-stiililiste kastlike ühendussüsteemide tehnoloogia analüüsimise alusel. Tehniliselt rahuldavad nad täielikult tuulegeneraatorite ohutu ja usaldusväärse töötamise nõudeid, omavad hea majanduslikku kasu ja võivad laialdaselt edendada ja kasutada tuuleparkides. Lihtsustatud Ameerika-stiililise kastliku ühendussüsteemi konfiguratsioon on näidatud Joonisel 2.

Tehniline ja majanduslik analüüs

Enamus tuuleparke kasutab praegu algseid Ameerika-stiililisi kastlikke ühendussüsteeme, mille keerulised kaitsefunktsioonid ei ole sobivad tuuleenergia süsteemide jaoks. Lihtsustatud Ameerika-stiililiste kastlike ühendussüsteemide kasutamine võimaldab oluliselt vähendada seadmete kuluaega, toodates head ühiskondliku ja majandusliku kasu. Algsed arvutused näitavad, et iga ühiku kulud saavad vähenduda umbes 30 000 yuanini.

Eemaldades mõned ebatähtsad komponendid, nagu laadimissülindrid, sissepanekulised segaduspõhised plüssid ja tehisintellektiga põhikatkijad, vähenevad potentsiaalsete õnnetuste punktid, mille tulemusena oluliselt väheneb õnnetuste tõenäosus. Töö on lihtne, mugav, ohutu ja usaldusväärne, hooldustöökoormus väheneb oluliselt. Lihtsustatud Ameerika-stiililisi kastlikke ühendussüsteeme on rakendatud mõnes Jilini provintsis asuvas tuuleparkis, toodates selged ühiskondliku ja majandusliku kasu.