Egyszerűsített konfiguráció szélmalomokkal amerikai stílusú doboztranszformátort használva

A szélerőmű-tranzformátor alapú energia termelés, mint megújuló és tiszta energiaforrás, rendelkezik viszonylag érett technológiával, és az utóbbi években gyors fejlődést tapasztalt Kínában. Becslések szerint 2010-ig a telepített teljesítmény elérheti a 1,8×10⁴ MW-ot. A szélerőmű-tranzformátor alapú energia termelés rövid építési időt, gyors eredményeket és költséghatékony előnyöket kínál. Általában egy 50 MW-os szélerőmű-park építése csak körülbelül egy évbe telik. Az építés után az üzemeltetési költségek alacsonyak, és a karbantartási munkaterhelés is viszonylag kis mértékű.

A szélerőművekhez kiválasztott léptrányú tranzformátorok áttekintése

Minden szélerőmű egységhez léptrányú tranzformátor tartozik, amely feladata a generált feszültség (0,69 kV) emelése, majd a szélerőmű belső gyűjtővonalaihoz való csatlakoztatása. A „egy gép - egy tranzformátor” típusú egységkapcsolódási módszer alkalmazásra kerül. A gyűjtővonalak a hálózathoz a szélerőmű léptrányú átalakítóállomása révén kapcsolódnak. Jelenleg a kiválasztott tranzformátorok főleg három típusba oszthatók: közvetlen olajmeres tranzformátorok (kevésbé használt), európai stílusú előgyártott átalakítóállomások, és amerikai stílusú előgyártott átalakítóállomások (amelyeket amerikai dobozos átalakítóállomásoknak is neveznek). Ezek közül a leggyakrabban használtak a jelenlegi amerikai dobozos átalakítóállomások.

Az európai stílusú előgyártott átalakítóállomásokkal ellentétben, az amerikai dobozos átalakítóállomások kompakt szerkezetűek, teljesen záródtanúságúak, kis térfogatúak, használnak tekercs alakú kábelelemeket, nincs gázvédelme, és egyszerűen operálhatók és karbantarthatók. Az amerikai dobozos átalakítóállomások főleg városi elosztóhálózatokban, például lakótelepekben, ipari parkokban, kereskedelmi központokban, és más energiaszolgáltatási helyeken használódnak. Az utóbbi években széles körben alkalmazzák őket szélerőmű-tranzformátorokként. A jellemző elektrikai kapcsolási séma (ami alapján a hálózatban használt) mutatkozik az 1. ábrán. A hálózati követelményeknek megfelelően az amerikai dobozos átalakítóállomások a következő védelmi eszközökkel vannak felszerelve:

• Olajmeres behelyezhető szelepek, amelyek megszüntetik a tranzformátor alsó feszültségi oldalán fellépő rövidzárlat hibát;

• Olajmeres korlátozó szelepek, amelyek gyorsan megszüntetik a tranzformátor felső feszültségi oldalán belül fellépő rövidzárat, megakadályozva így a baleset további terjedését.

• Egy háromfázisú összekapcsolt terhelési kapcsoló, amely olajban van merve, és képes a tranzformátor terhelés melletti bekapcsolási műveletre;

• Intelligens átmeneti kapcsoló (vagy szelep-kapcsoló), amely főleg a terhelési oldal védelmére szolgál.

Az amerikai dobozos átalakítóállomások védelmi konfigurációjának egyszerűsítése

Egyszerűsítési elvek

Egy amerikai stílusú tranzformátor olyan tranzformátor, amely megőrzi az amerikai dobozos átalakítóállomás alapvető jellemzőit, mint például a szerkezet, a hullám alakú hűtőtestek, a gázvédelem hiánya, a nyomáslejtő ventilátorok, és a korlátozó szelepek. Ugyanakkor egyszerűsíti a védelmi berendezéseket. A szélerőmű működési tapasztalatainak összefoglalásán alapulva, néhány részét a hálózati védelmének eltávolítja, így specifikus szélerőmű-tranzformátort hoz létre.

Egyszerűsített védelmi konfiguráció

Technikailag lehetséges a hálózati védelmi elemek eltávolítása az amerikai dobozos átalakítóállomásokból, amelyek a szélerőművekben használódnak. A gyűjtővonalak megbízható védelmi berendezésekkel vannak felszerelve (a léptrányú állomásban telepítve). A gyűjtővonalakat a léptrányú állomáshoz kell csatlakoztatni, és a feszültség emelése után a rendszerhez. A léptrányú állomás mindegyik gyűjtővonallal külön-külön hálózati védelmet állít be. A védelmi hatálya nem csak a gyűjtővonalakat, de a dobozos átalakítóállomást és a szélerőműveket is lefedi. Ha bizonyos vonalon rövidzárat vagy más hibát észlel, a vonal védelme beavatkozik és leválasztja azt. A szélerőművek teljes hálózati védelmi berendezékekkel (a földszinti vezérlődobozban telepítve) vannak felszerelve. Ha a hálózatban hiba vagy anomália fordul elő, a szélerőmű védelme beavatkozik és leválasztja a szélerőművet (itt a hálózat a gyűjtővonal és a dobozos átalakítóállomás rendszerét jelenti). A 1. táblázat a szélerőmű gyártó által beállított hálózati védelmet mutatja.

Néhány dobozos átalakítóállomás védelmi konfigurációja viszonylag egyszerű. A védelmi funkciói messze maradnak a gyűjtővonal védelmének és a szélerőmű védelmének mögött, és redundáns kereszteződő védelmet formálnak. Ezért a dobozos átalakítóállomásokban beállított hálózati védelem nem szükséges, és eltávolítható. Az intelligens átmeneti kapcsoló védelmi hatálya és funkciói teljesen lecserélhetők a szélerőmű hálózati védelmével. Ugyanakkor, a terhelési kapcsolók és a behelyezhető szelepek, mint a felesleges komponensek, eltávolítása segít csökkenteni a potenciális baleset pontokat, és javítani a berendezések üzemeltetési megbízhatóságát.

Az egyszerűsített amerikai dobozos átalakítóállomások védelmi beállításai

Ahhoz, hogy az egyszerűsített amerikai dobozos átalakítóállomások megfeleljenek a szélerőművek üzemeltetési követelményeinek, a Jilin Elektromos Energiakutató Intézet Jilin Elektromos Energiavállalat Kft. 18 szakembert Jilin Elektromos Energiavállalat Kft., Peking Sifang Mikroelektronikai Kft., Datang Jilin Cég, és más egységekből szervezett, hogy alaposan demonstrálják és átnézzék az egyszerűsített amerikai dobozos átalakítóállomások konfigurációját. Elismerték, hogy az egyszerűsített amerikai dobozos átalakítóállomás specifikus szélerőmű-tranzformátor, amely az amerikai dobozos átalakítóállomás technológiájának felhasználásával készült. Technikailag teljesen eleget tesz a szélerőmű egységek biztonságos és megbízható működésének követelményeinek, jó gazdasági hatásokkal, és széles körben promoválható és használható a szélerőművekben. Az egyszerűsített amerikai dobozos átalakítóállomás konfigurációja látható a 2. ábrán.

Műszaki és gazdasági elemzés

A legtöbb szélerőmű jelenleg eredeti amerikai dobozos átalakítóállomásokat használ, amelyek bonyolult védelmi funkciói nem alkalmasak a szélerőmű rendszerekre. Az egyszerűsített amerikai dobozos átalakítóállomások használata jelentősen csökkentheti a berendezések költségeit, jó társadalmi és gazdasági hatásokkal. A kezdeti számítások szerint minden egység költsége kb. 30 000 yuannal csökkenhet.

A terhelési kapcsolók, a behelyezhető szelepek, és az intelligens átmeneti kapcsolók, mint a felesleges komponensek, eltávolítása csökkenti a potenciális baleset pontokat, jelentősen csökkentve a balesetek valószínűségét. Az üzem működése egyszerű, praktikus, biztonságos és megbízható, jelentősen csökkentve a karbantartási munkaterhelést. Az egyszerűsített amerikai dobozos átalakítóállomások már alkalmazásban vannak Jilin tartomány néhány szélerőműjében, jelentős társadalmi és gazdasági előnyökkel.