Pojašnjenje konfiguracije vjetroelektrana opremljenih američkim tipom kutijskih transformatora

Generiranje struje iz vjetra, kao obnovljiv i čist izvor energije, ima relativno zrelu tehnologiju i u posljednjih nekoliko godina doživjelo je brz razvoj u Kini. Procjenjuje se da će do 2010. ukupna instalirana snaga doseći 1,8×10⁴ MW. Generiranje struje iz vjetra karakterizira kratki rok izgradnje, brzi rezultati i najučinkovitiji prednosti. Obično treba samo oko godinu dana da bi se izgradio vjetroelektrana od 50 MW. Nakon završetka, troškovi operacije su niski, a radni opterećenje održavanja i servisa relativno mali.

Pregled prelomnih transformatora odabranih za vjetroelearne

Svaka jedinica vjetrogeneratora opremljena je prelomnim transformatorom, koji se koristi za povećanje generirane napona (0,69 kV) i spajanje na unutarnje sakupljačke linije vjetroelektrene. Za vezu jedinica prihvaćen je način vezanja "jedna mašina - jedan transformator". Sakupljačke linije spajaju se na električnu mrežu putem prelomne podstancije vjetroelektrene. Trenutno, odabrani transformatori uglavnom uključuju tri vrste: obični uljani transformatori (manje korišteni), europske prefabricirane podstanice i američke prefabricirane podstanice (označene kao američke kutijaste podstanice). Među njima, američke kutijaste podstanice se trenutno češće koriste.

U usporedbi s europskim prefabriciranim podstanicama, američke kutijaste podstanice imaju prednosti kompaktnog dizajna, potpune zatvorenosti, male zapremine, upotrebe laktalnih kabelskih štapića, odsustva zaštite plinom i praktičnosti u održavanju. Američke kutijaste podstanice glavno se koriste u urbanskim distribucijskim mrežama, poput stambenih zona, industrijskih zona, trgovinskih centara i drugih mjesta snabdijevanja strujom. U posljednjih nekoliko godina, široko su se koristile kao prelomni transformatori koji podržavaju vjetrogeneratore. Njihova tipična električna shema vezanja (osnovno ista kao ona koja se primjenjuje u distribucijskoj mreži) prikazana je na slici 1. U skladu s zahtjevima distribucijske mreže, američke kutijaste podstanice opremljene su sljedećim odgovarajućim zaštitama:

• Uljanostavljeni štapasti prekidači, koji ispaljuju kod kratkog spoja na niskonaponskoj strani transformatora;

• Uljanostavljeni ograničitelji struje, koji brzo ispaljuju i prekidaju transformator kad se dogodi kratki spoj unutar visokonaponske strane transformatora, sprečavajući proširenje nesreće.

• Trofazni mehanički povezani opterećeni prekidač, uljanostavljen, koji može završiti zatvaranje transformatora pod opterećenjem;

• Pametni prekidač (ili prekidač s odvojnim prekidačem), glavno korišten za zaštitu strane opterećenja.

Uproštavanje konfiguracije zaštite američkih kutijastih podstanica

Principi uprostavljanja

Američki transformator odnosi se na transformator koji zadržava osnovne značajke američke kutijaste podstanice, poput strukture, valastih hlađiva, odsustva zaštite plinom, ventilatorskih ventilacija i ograničitelja struje. No, uprostavlja uređaje zaštite. Na temelju sažetka iskustva rada s vjetroenergijom, neki dijelovi njegove mrežne zaštite su uklonjeni, čineći ga transformatorom specifično namijenjenim za vjetroenergiju.

Uprostavljena konfiguracija zaštite

Tehnički je moguće ukloniti komponente mrežne zaštite iz američkih kutijastih podstanica primijenjenih u vjetroenergiji. Sakupljačke linije opremljene su pouzdanim uređajima zaštitom (instaliranim u prelomnoj podstanciji). Sakupljačke linije moraju biti povezane s prelomnom podstancijom, nakon čega se povećava napon i spaja na sustav. Prelomna postaja postavlja zaštitu linija za svaku sakupljačku liniju posebno. Područje zaštite pokriva ne samo sakupljačke linije, već se i proširena na kutijaste podstanice i vjetrogeneratore. Kad se na određenoj liniji dogodi kratki spoj ili druge greške, zaštita linije djeluje i prekida tu liniju. Vjetrogeneratori opremljeni su kompletnim skupom uređaja mrežne zaštite (instaliranih u nadzemnom kontrolnom ormariću). Kad se dogodi greška ili anomalija u mreži, zaštita vjetrogeneratora djeluje i prekida vjetrogenerator (ovdje, mreža se odnosi na sistem sakupljačke linije i kutijaste podstanice). Tablica 1 prikazuje mrežnu zaštitu postavljenu proizvođačem vjetrogeneratora.

Neki od konfiguracija zaštite kutijastih podstanica su relativno jednostavni. Njihove funkcije zaštite su daleko manje sposobne od zaštite sakupljačkih linija i vjetrogeneratora, formirajući suvišne križne zaštite. Stoga, mrežna zaštita konfigurirana u kutijastim podstanicama nije nužna i može se ukloniti. Opseg i funkcije pametnog prekidača potpuno se mogu zamijeniti mrežnom zaštitom vjetrogeneratora. Uz to, eliminacija nekih nepotrebnih komponenti, poput opterećenih prekidača i štapastih prekidača, pomaže u smanjenju potencijalnih točaka nesreća i poboljšanju pouzdanosti rada opreme.

Postavke zaštite uprostavljenih američkih kutijastih podstanica

Da bi se osiguralo da uprostavljene američke kutijaste podstanice mogu zadovoljiti operativne zahtjeve vjetroelektrana, Institut za električnu energiju Jilinske električne kompanije organizirao je 18 stručnjaka iz Jilinske električne kompanije, Bejing Sifang Micro-Electronic Co., Ltd., Datang Jilin Company i drugih jedinica kako bi pažljivo demonstrirali i pregledali konfiguraciju uprostavljenih američkih kutijastih podstanica. Prepoznato je da je uprostavljena američka kutijasta podstanica specifični transformator za vjetroenergiju, razvijen na temelju asimilacije tehnologije američkih kutijastih podstanica. Tehnički, potpuno ispunjava zahtjeve za sigurnim i pouzdanim radom jedinica vjetrogeneratora, ima dobre ekonomske učinke i može se široko promovirati i koristiti u vjetroelektranama. Konfiguracija uprostavljene američke kutijaste podstanice prikazana je na slici 2.

Tehničko-ekonomski analiza

Većina vjetroelektrana trenutno koristi originalno dizajnirane američke kutijaste podstanice, čije su složene funkcije zaštite neprimjerene za vjetroenergetske sustave. Koristeći uprostavljene američke kutijaste podstanice, mogu se značajno smanjiti troškovi opreme, donoseći dobre društvene i ekonomske učinke. Početni izračuni pokazuju da se trošak svake jedinice može smanjiti približno za 30.000 juana.

Nakon eliminacije nekih nepotrebnih komponenti, poput opterećenih prekidača, štapastih prekidača i pametnih prekidača, broj potencijalnih točaka nesreća smanjen je, znatno smanjujući vjerojatnost nesreća. Rad je jednostavan, praktičan, siguran i pouzdan, s značajnim smanjenjem radnog opterećenja održavanja. Uprostavljene američke kutijaste podstanice primijenjene su u nekim vjetroelektranama u provinciji Jilin, ostvarujući očigledne društvene i ekonomske učinke.