Unha configuración simplificada de aerxeneradores equipados con transformadores cajón tipo americano

A xeración de enerxía eólica, como fonte renovable e limpa, ten unha tecnoloxía relativamente madura e experimentou un desenvolvemento rápido en China nos últimos anos. Estímase que para 2010, a capacidade instalada total chegará a 1,8×10⁴ MW. A xeración de enerxía eólica caracterízase por un período de construción curto, resultados rápidos e as maiores vantaxes de custo-efectividade. Xeralmente, só require aproximadamente un ano construír un parque eólico de 50 MW. Despois da finalización, o custo de operación é baixo, e a carga de traballo de operación e manutención é relativamente pequena.

Visión xeral dos transformadores de subida seleccionados para os parques eólicos

Cada unidade de aerxenerador está equipada cun transformador de subida, que se usa para aumentar a tensión xerada (0,69 kV) e conectala ás liñas colectoras internas do parque eólico. Adoptouse o modo de conexión "unha máquina - un transformador" para a cableación. As liñas colectoras están conectadas á rede eléctrica a través da subestación de subida do parque eólico. Actualmente, os transformadores seleccionados inclúen principalmente tres tipos: transformadores de imersión en aceite ordinarios (menos utilizados), subestacións prefabricadas estilo europeo e subestacións prefabricadas estilo americano (conocidas como subestacións en caixa estilo americano). Entre eles, as subestacións en caixa estilo americano son as que actualmente se usan con máis frecuencia.

En comparación cos subestacións prefabricadas estilo europeo, as subestacións en caixa estilo americano teñen as vantaxes dunha estrutura compacta, totalmente selada, volume pequeno, uso de conectores de cabo tipo codo, ausencia de protección de gas e operación e manutención conveniente. As subestacións en caixa estilo americano úsanse principalmente nas redes de distribución urbana, como zonas residenciais, parques industriais, centros comerciais e outros lugares de suministro de enerxía. Nos últimos anos, foron ampliamente utilizadas como transformadores de subida que apoian aos aerxeneradores. O seu típico esquema de cableado eléctrico (basicamente o mesmo que o aplicado na rede de distribución) amósase na Figura 1. De acordo cos requisitos da rede de distribución, as subestacións en caixa estilo americano están equipadas coas seguintes protecções correspondentes:

• Fusibles de inserción de imersión en aceite, que se funden cando ocorre un fallo de cortocircuito no lado de baixa tensión do transformador;

• Fusibles limitadores de corrente de imersión en aceite, que se funden rapidamente para cortar o transformador cando ocorre un fallo de cortocircuito no lado de alta tensión dentro do transformador, evitando que o accidente se expanda.

• Un interruptor de carga interbloqueado trifásico, de imersión en aceite, que pode completar a operación de pechado do transformador con carga;

• Un interruptor inteligente (ou interruptor desligador de fusible), utilizado principalmente para protexer o lado de carga.

Simplificación da configuración de protección das subestacións en caixa estilo americano

Principios de simplificación

Un transformador estilo americano refírese a un transformador que retén as características básicas dunha subestación en caixa estilo americano, como a súa estrutura, radiadores ondulados, ausencia de protección de gas, válvulas de liberación de presión e fusibles limitadores de corrente. Pero simplifica os dispositivos de protección. Basándose na experiencia resumida da operación eólica, algúns compoñentes da súa protección de rede son eliminados, facéndoo un transformador específico para a enerxía eólica.

Configuración de protección simplificada

É tecnicamente factible eliminar os compoñentes de protección de rede das subestacións en caixa estilo americano aplicadas na enerxía eólica. As liñas colectoras están equipadas con dispositivos de protección fiables (instalados na subestación de subida). As liñas colectoras deben conectarse á subestación de subida, e despois de aumentar a tensión, conectarse ao sistema. A estación de subida establece protección de liña para cada liña colectora respectivamente. O alcance da protección non só cubre as liñas colectoras, senón que tamén se estende á subestación en caixa e aos aerxeneradores. Cando ocorre un cortocircuito ou outros fallos nunha liña determinada, a protección de liña actuará e desconectará esa liña. Os aerxeneradores están equipados cun conxunto completo de dispositivos de protección de rede (instalados no armario de control terreo). Cando ocorre un fallo ou anormalidade na rede, a protección do aerxenerador actuará e cortará o aerxenerador (aquí, a rede refírese á liña colectora e ao sistema de subestación en caixa). A táboa 1 amosa a protección de rede establecida polo fabricante do aerxenerador.

Algúns das configuracións de protección das subestacións en caixa son relativamente simples. As súas funcións de protección son moito menores que as da protección de liñas colectoras e de aerxeneradores, e forman unha protección cruzada redundante. Polo tanto, a protección de rede configurada nas subestacións en caixa é innecesaria e pode ser eliminada. O alcance e as funcións da protección dos interruptores inteligentes poden ser completamente substituídas pola protección de rede dos aerxeneradores. Ao mesmo tempo, eliminar algúns compoñentes innecesarios, como interruptores de carga e fusibles de inserción, axuda a reducir os puntos potenciais de accidentes e mellorar a fiabilidade operativa do equipo.

Ajustes de protección das subestacións en caixa estilo americano simplificadas

Para asegurar que as subestacións en caixa estilo americano simplificadas poidan cumprir os requisitos operativos dos parques eólicos, o Instituto de Investigación Eléctrica de Jilin Electric Power Co., Ltd. organizou 18 expertos de Jilin Electric Power Co., Ltd., Beijing Sifang Micro-Electronic Co., Ltd., Datang Jilin Company e outras unidades para demostrar e revisar cuidadosamente a configuración das subestacións en caixa estilo americano simplificadas. Reconécese que a subestación en caixa estilo americano simplificada é un transformador específico para a enerxía eólica, desenvolvido baseándose na digestión da tecnoloxía de subestación en caixa estilo americano. Tecnicamente, cumpre plenamente os requisitos para a operación segura e fiable das unidades de aerxenerador, ten boas ventaxas económicas e pode ser ampliamente promovido e utilizado en parques eólicos. A configuración da subestación en caixa estilo americano simplificada amósase na Figura 2.

Análise técnica e económica

A maioría dos parques eólicos actualmente adoptan as subestacións en caixa estilo americano orixinalmente deseñadas, cuxas funcións de protección complexas non son adecuadas para os sistemas eólicos. Utilizando subestacións en caixa estilo americano simplificadas, pódese reducir significativamente o custo do equipo, trazendo boas ventaxas sociais e económicas. Cálculos preliminares mostran que o custo de cada unidade pode reducirse aproximadamente 30.000 yuanes.

Despois de eliminar algúns compoñentes innecesarios como interruptores de carga, fusibles de inserción e interruptores inteligentes, o número de puntos potenciais de accidentes diminúe, reducindo enormemente a probabilidade de accidentes. A operación é simple, cómoda, segura e fiable, con unha redución substancial na carga de traballo de manutención. As subestacións en caixa estilo americano simplificadas foron aplicadas en algúns parques eólicos de Jilin, logrando ventaxas sociais e económicas evidentes.