Uproszczona konfiguracja turbin wiatrowych wyposażonych w amerykańskie transformatory skrzynkowe
Wytwarzanie energii z wiatru, jako odnawialne i czyste źródło energii, ma stosunkowo dojrzałą technologię i w ostatnich latach szybko się rozwijało w Chinach. Przewiduje się, że do 2010 roku całkowita moc zainstalowana osiągnie 1,8×10⁴ MW. Wytwarzanie energii z wiatru charakteryzuje się krótkim okresem budowy, szybkimi efektami i najbardziej opłacalnymi zaletami. Zwykle budowa farmy wiatrowej o mocy 50 MW zajmuje tylko około roku. Po ukończeniu koszty eksploatacji są niskie, a obciążenie pracą operacyjną i konserwacyjną jest stosunkowo małe.
Przegląd transformatorów wzmacniających wybranych dla farm wiatrowych
Każda jednostka turbiny wiatrowej jest wyposażona w transformator wzmacniający, który służy do podnoszenia wygenerowanego napięcia (0,69 kV) i połączenia go z wewnętrznymi liniami zbiorczymi farmy wiatrowej. Do przewodzenia prądu stosowany jest tryb połączenia „jedna maszyna - jeden transformator”. Linie zbierające są połączone z siecią energetyczną przez podstację wzmacniającą farmy wiatrowej. Obecnie wybrane transformatory obejmują głównie trzy typy: zwykłe transformatory oleiste (rzadziej używane), europejskie prefabrykowane podstacje oraz amerykańskie prefabrykowane podstacje (zwane również amerykańskimi skrzynkowymi podstacjami). Spośród nich, amerykańskie skrzynkowe podstacje są obecnie najczęściej używane.
W porównaniu z europejskimi prefabrykowanymi podstacjami, amerykańskie skrzynkowe podstacje mają takie zalety jak zwarta struktura, pełna szczelność, mały objętościowy wymiar, użycie łokciowych wtyczek kablowych, brak ochrony gazowej oraz łatwa obsługa i konserwacja. Amerykańskie skrzynkowe podstacje są głównie używane w miejskich sieciach dystrybucyjnych, takich jak osiedla mieszkaniowe, parki przemysłowe, centra handlowe i inne miejsca dostawy energii. W ostatnich latach zostały szeroko użyte jako transformatory wzmacniające wspierające turbiny wiatrowe. Ich typowe schematy elektryczne (prawie takie same, jak stosowane w sieci dystrybucyjnej) są przedstawione na Rysunku 1. W zgodzie z wymaganiami sieci dystrybucyjnej, amerykańskie skrzynkowe podstacje są wyposażone w następujące odpowiednie ochrony:
Oleiste wtyczne bezpieczniki, które pękają, gdy wystąpi awaria krótkiego zwarcia na stronie niskiego napięcia transformatora;
Oleiste ograniczające prąd bezpieczniki, które szybko pękają, aby odciąć transformator, gdy wystąpi awaria krótkiego zwarcia na stronie wysokiego napięcia wewnątrz transformatora, zapobiegając rozszerzeniu wypadku.
Trójfazowy zamknięty przełącznik obciążenia, zanurzony w oleju, który może wykonać operację zamykania transformatora z obciążeniem;
Inteligentny wyłącznik obwodowy (lub bezpiecznik z rozłącznikiem),主要用于保护负载侧。 简化美式箱变的保护配置 为确保简化的美式箱变能够满足风电场的运行要求，吉林电力公司电力研究院组织了来自吉林电力公司、北京四方微电子有限公司、大唐吉林公司等单位的18位专家，对简化的美式箱变配置进行了认真论证和评审。认为简化的美式箱变是基于消化吸收美式箱变技术基础上开发的风电专用变压器，在技术上完全满足风电机组的安全可靠运行要求，具有良好的经济效益，可以在风电场中广泛推广应用。简化的美式箱变配置如图2所示。 技术和经济分析 目前大多数风电场均采用原设计的美式箱变，其复杂的保护功能并不适合风电系统。使用简化的美式箱变可以显著降低设备成本，带来良好的社会效益和经济效益。初步计算表明，每台机组的成本可降低约3万元人民币。 通过取消一些不必要的组件，如负荷开关、插拔式熔断器和智能断路器，减少了潜在事故点，大大降低了事故发生概率。操作简单方便，安全可靠，维护工作量大幅减少。简化的美式箱变已在吉林省部分风电场得到应用，取得了明显的社会效益和经济效益。
