Vienkāršota konfigurācija vēja turbīnām ar amerikāņu stila kastveida transformatoriem

Vēja enerģijas ražošana kā atjaunojama un tīra enerģijas avots ir salīdzinoši pilnveidota tehnoloģija, kas ātri attīstījusies Ķīnā pēdējos gados. Aprēķināts, ka līdz 2010. gadam kopējā instalētā jauda sasniedzīs 1,8×10⁴ MW. Vēja enerģijas ražošanai raksturīga īss būvniecības periods, ātra rezultātu iegūšana un visizdevīgākās priekšrocības. Parasti 50-MW vēja parka būvniecība prasa tikai aptuveni vienu gadu. Pēc izbūves operāciju izmaksas ir zemas, un uzturēšanas un remonta darba apjoms ir salīdzinoši mazs.

Vēja parkiem izvēlēto sprieguma paaugstināšanas transformatoru apskats

Katra vēja turbīnas vienībai ir aprīkota ar sprieguma paaugstināšanas transformatoru, ko izmanto, lai paaugstinātu ģenerēto spriegumu (0,69 kV) un to savienotu ar vēja parka iekšējiem savākošanas līnijām. Izvēlēta "viens dzinējs - viens transformators" vienību savienojuma shēma. Savākošanas līnijas tiek savienotas ar elektrotīklu caur vēja parka sprieguma paaugstināšanas pārveidotāju. Pašlaik izvēlētie transformatori galvenokārt ietver trīs veidus: parastus naftas nomaļos transformatorus (salīdzinoši reti izmantotos), Eiropas stila fabrikātiem sagatavotus pārveidotājus un Amerikas stila fabrikātiem sagatavotus pārveidotājus (saistīti ar Amerikas stila kastveida pārveidotājiem). No tiem Amerikas stila kastveida pārveidotāji šobrīd tiek plašāk izmantoti.

Salīdzinājumā ar Eiropas stila fabrikātiem sagatavotiem pārveidotājiem, Amerikas stila kastveida pārveidotājiem raksturīgas kompakta struktūra, pilnīga uzglabāšana, maza tilpums, lokveida kabeļu kontakti, bezgāzes aizsardzība un viegla uzturēšana un remonts. Amerikas stila kastveida pārveidotāji tiek galvenokārt izmantoti pilsētu piegādes tīklā, piemēram, dzīvojamajos rajonos, rūpnieciskajos parkos, komerciālos centros un citos elektroenerģijas piegādes vietās. Pēdējos gados tie tiek plaši izmantoti kā sprieguma paaugstināšanas transformatori, kas atbalsta vēja turbinas. To tipiskā elektriskā savienojuma shēma (vispārīgi tāda pati, kā tiek piemērota piegādes tīklā) ir atspoguļota 1. diagrammā. Saskaņā ar piegādes tīkla prasībām, Amerikas stila kastveida pārveidotāji ir aprīkoti ar šādiem atbilstošiem aizsargiem:

• Naftas nomākšanas šķērsošanas leņķis, kas nomelno, ja transformatora zemākajā sprieguma pusē notiek šķērsleņķa kļūda;

• Naftas nomākšanas robežleņķis, kas ātri nomelno, lai izolētu transformatoru, ja transformatora augstākajā sprieguma pusē notiek šķērsleņķa kļūda, novēršot negadījuma paplašināšanos.

• Trīs fāžu saistīts slodzes leņķis, naftā nomākts, kas var izpildīt transformatora slodzi ar slodzes noslēgšanu;

• Inteligents šķērsošanas leņķis (vai šķērsošanas leņķis ar atsekošanu), galvenokārt izmantots, lai aizsargātu slodzes pusi.

Amerikas stila kastveida pārveidotāju aizsardzības konfigurācijas vienkāršošana

Vienkāršošanas principi

Amerikas stila transformators nozīmē transformatoru, kuram ir saglabātas Amerikas stila kastveida pārveidotāja pamata īpašības, piemēram, tā struktūra, brīvās formās izgatavotie radiatori, bezgāzes aizsardzība, spiediena atlīdzināšanas ventilators un robežleņķi. Tomēr tas vienkāršo aizsardzības ierīces. Balstoties uz vēja enerģijas darbības pieredzi, tā tīkla aizsardzības dažas sastāvdaļas tiek noņemtas, padarot to par transformatoru, kas specifiski izmantots vēja enerģijas ražošanai.

Vienkāršotā aizsardzības konfigurācija

Tehniski ir iespējams noņemt tīkla aizsardzības sastāvdaļas no Amerikas stila kastveida pārveidotājiem, kas tiek izmantoti vēja enerģijas sistēmā. Savākošanas līnijas ir aprīkotas ar uzticībām aizsardzības ierīcēm (instalētas sprieguma paaugstināšanas pārveidotājā). Savākošanas līnijas jāsavieno ar sprieguma paaugstināšanas pārveidotāju, un pēc sprieguma paaugstināšanas tās tiek savienotas ar sistēmu. Sprieguma paaugstināšanas stacija iestata līnijas aizsardzību katrai savākošanas līnijai. Aizsardzības diapazons ne tikai ietver savākošanas līnijas, bet arī izplešas kastveida pārveidotājus un vēja turbinas. Ja noteiktā līnijā notiek šķērsleņķa vai citas kļūdas, līnijas aizsardzība darbosies un atsekos šo līniju. Vēja turbinas ir aprīkotas ar pilnu tīkla aizsardzības komplektu (instalētas zemes kontroles kabinetā). Ja notiek tīkla kļūda vai neatbilstība, vēja turbīnas aizsardzība darbosies un atsekos vēja turbinu (šeit tīkls atsaucas uz savākošanas līniju un kastveida pārveidotāju sistēmu). 1. tabulā ir parādīta tīkla aizsardzība, ko iestata vēja turbinu ražotājs.

Daži no kastveida pārveidotāju aizsardzības konfigurācijām ir salīdzinoši vienkāršas. Tās aizsardzības funkcijas ir daudz mazākas nekā savākošanas līnijas aizsardzības un vēja turbinas aizsardzības, un tās veido nepieciešamos pārkrītojošos aizsardzības slāņus. Tāpēc kastveida pārveidotāju tīkla aizsardzība nav nepieciešama un to var noņemt. Inteliģenta šķērsošanas leņķa aizsardzības diapazons un funkcijas pilnībā var aizstāt vēja turbinu tīkla aizsardzību. Tāpat, noņemot dažas nepieciešamās sastāvdaļas, piemēram, slodzes leņķus un iešķidrināmos šķērsošanas leņķus, palīdz samazināt potenciālos negadījumu punktus un uzlabot iekārtu darbības drošumu.

Vienkāršotu Amerikas stila kastveida pārveidotāju aizsardzības iestatījumi

Lai nodrošinātu, ka vienkāršotie Amerikas stila kastveida pārveidotāji varētu atbilst vēja parku darbības prasībām, Jilina Elektroenerģijas Pētījumu Institūts organizēja 18 ekspertus no Jilina Elektropeņējuzņēmuma, Beijinas Sifang Mikroelektronikas Uzņēmuma, Datanga Jilina Uzņēmuma un citiem, lai uzmanīgi demonstrētu un pārskatītu vienkāršoto Amerikas stila kastveida pārveidotāju konfigurāciju. Tika atzīts, ka vienkāršotais Amerikas stila kastveida pārveidotājs ir specializēts transformators vēja enerģijas ražošanai, kas izstrādāts, balstoties uz Amerikas stila kastveida pārveidotāju tehnoloģijas analīzi. Tehniski tas pilnībā atbilst drošas un uzticības vēja turbinu darbības prasībām, sniedz labu ekonomisko efektivitāti un var tikt plaši popularizēts un izmantots vēja parkos. Vienkāršotā Amerikas stila kastveida pārveidotāja konfigurācija ir atspoguļota 2. diagrammā.

Tehniskais un ekonomiskais analīze

Lielākā daļa vēja parku pašlaik izmanto origināli dizainētos Amerikas stila kastveida pārveidotājus, kuru sarežģītās aizsardzības funkcijas nav piemērotas vēja enerģijas sistēmām. Izmantojot vienkāršotus Amerikas stila kastveida pārveidotājus, var būtiski samazināt iekārtu izmaksas, nodrošinot labu sociālo un ekonomisko efektivitāti. Sākotnējie aprēķini liecina, ka katras vienības izmaksas var tikt samazinātas aptuveni par 30 000 juaņiem.

Pēc dažu nepieciešamo sastāvdaļu, piemēram, slodzes leņķu, iešķidrināmo šķērsošanas leņķu un inteliģento šķērsošanas leņķu, noņemšanas, potenciālo negadījumu punktu skaits tiek samazināts, lieliski samazinot negadījumu varbūtību. Darbība ir vienkārša, ērta, droša un uzticība, ar ievērojami samazinātu uzturēšanas darba apjomu. Vienkāršotie Amerikas stila kastveida pārveidotāji ir izmantoti dažos Jilina provincijas vēja parkos, nodrošinot skaidrus sociālos un ekonomiskos efektus.