Isang simplipikadong konfigurasyon ng mga wind turbine na mayroong American-style box-type transformers
Ang paggawa ng enerhiya mula sa hangin, bilang isang renewable at malinis na pinagmulan ng enerhiya, ay may relatibong maturing teknolohiya at nakakita ng mabilis na pag-unlad sa Tsina sa mga nakaraang taon. Inaasahan na sa 2010, ang kabuuang installed capacity ay maabot ang 1.8×10⁴ MW. Ang paggawa ng enerhiya mula sa hangin ay may mga katangian tulad ng maikling panahon ng konstruksyon, mabilis na resulta, at ang pinakamakakapit-pit na mga abilidad. Karaniwan, kailangan lamang ng humigit-kumulang isang taon upang itayo ang isang 50-MW na wind farm. Pagkatapos mapuno, ang gastos sa operasyon ay mababa, at ang trabaho para sa operasyon at maintenance ay relatibong maliit.
Paglilimbag ng Step-up Transformers na Napili para sa Wind Farms
Bawat yunit ng wind turbine ay kasama ng isang step-up transformer, na ginagamit upang tumaas ang naging voltage (0.69 kV) at ikonekta ito sa internal collector lines ng wind farm. Ang mode ng koneksyon ng yunit na "isa pang makina-isa pang transformer" ay inaangkin para sa wiring. Ang collector lines ay ikokonekta sa power grid sa pamamagitan ng step-up substation ng wind farm. Sa kasalukuyan, ang napiling transformers ay pangunahing kinabibilangan ng tatlong uri: ordinaryong oil-immersed transformers (mas kaunti ang ginagamit), European-style pre-fabricated substations, at American-style pre-fabricated substations (tinatawag na American-style box-type substations). Sa kanila, ang American-style box-type substations ang mas madalas na ginagamit sa kasalukuyan.
Kumpara sa European-style pre-fabricated substations, ang American-style box-type substations ay may mga abilidad tulad ng kompakto na struktura, buong sealed, maliit na volume, paggamit ng elbow-type cable plugs, walang gas protection, at convenient na operasyon at maintenance. Ang American-style box-type substations ay pangunahing ginagamit sa urban distribution networks, tulad ng residential areas, industrial parks, commercial centers, at iba pang lugar ng power supply. Sa mga nakaraang taon, sila ay malawak na ginagamit bilang step-up transformers na sumusuporta sa mga wind turbines. Ang kanilang typical na electrical wiring scheme (basically pareho sa naipapatupad sa distribution network) ay ipinapakita sa Figure 1. Ayon sa mga requirement ng distribution network, ang American-style box-type substations ay mayroong mga sumusunod na corresponding protections:
Oil-immersed plug-in fuses, na bumubuo kapag may short-circuit fault sa low-voltage side ng transformer;
Oil-immersed current-limiting fuses, na mabilis na bumubuo upang putulin ang transformer kapag may short-circuit fault sa high-voltage side sa loob ng transformer, upang maiwasan ang paglaki ng aksidente.
Isang three-phase interlocked load switch, na immersed sa langis, na maaaring kumpletuhin ang closing operation ng transformer na may load;
Isang intelligent circuit breaker (o fuse disconnect switch), pangunahing ginagamit upang protektahan ang load side.
Pinagsimpleng Proteksyon ng Configuration ng American-style Box-type Substations
Mga Prinsipyong Pinagsimpleng
Ang isang American-style transformer ay tumutukoy sa isang transformer na nagpapanatili ng basic na features ng American-style box-type substation, tulad ng kanyang struktura, corrugated radiators, walang gas protection, pressure-relief valves, at current-limiting fuses. Gayunpaman, ito ay pinagsimpleng ang mga device ng proteksyon. Batay sa summary ng karanasan sa operasyon ng wind power, ilang bahagi ng kanyang grid protection ay inalis, ginawang ito ang isang transformer na espesyal na ginagamit para sa wind power.
Simplified Protection Configuration
Teknikal na posible na alisin ang mga component ng grid protection mula sa American-style box-type substations na inilapat sa wind power. Ang collector lines ay may reliable na mga device ng proteksyon (na-installed sa step-up substation). Kailangan ng collector lines na ikonekta sa step-up substation, at pagkatapos mag-step up ng voltage, ikonekta ito sa sistema. Ang step-up station ay nag-set up ng line protection para sa bawat collector line nito. Ang range ng proteksyon hindi lamang nakakakubli sa collector lines kundi pati na rin sa box-type substation at sa mga wind turbines. Kapag may short-circuit o iba pang mga aksidente sa isang tiyak na linya, ang line protection ay gagana at i-disconnect ang linya. Ang mga wind turbines ay may complete set ng mga device ng grid protection (na-installed sa ground control cabinet). Kapag may grid fault o abnormality, ang proteksyon ng wind turbine ay gagana at i-cut off ang wind turbine (dito, ang grid ay tumutukoy sa collector line at box-type substation system). Ipinalalabas ng Table 1 ang grid protection na itinakda ng manufacturer ng wind turbine.
Ang ilang mga configuration ng proteksyon ng box-type substations ay mas simple. Ang kanilang mga function ng proteksyon ay lubhang hina kumpara sa collector line protection at wind turbine protection, at nabubuo ang redundant cross-protection. Kaya, ang grid protection na naconfigure sa box-type substations ay hindi kinakailangan at maaaring i-remove. Ang scope at functions ng intelligent circuit breakers ay maaaring ganap na palitan ng grid protection ng wind turbines. Samantala, ang pag-alis ng ilang hindi kinakailangang components, tulad ng load switches at plug-in fuses, ay nakakatulong upang mabawasan ang potential accident points at mapabuti ang operational reliability ng equipment.
Protection Settings ng Simplified American-style Box-type Substations
Upang siguraduhin na ang simplified American-style box-type substations ay maaaring tugunan ang operational requirements ng mga wind farms, ang Electric Power Research Institute of Jilin Electric Power Co., Ltd. ay nag-organize ng 18 eksperto mula sa Jilin Electric Power Co., Ltd., Beijing Sifang Micro-Electronic Co., Ltd., Datang Jilin Company, at iba pang units upang mabuti na demonstrasyon at reviewin ang configuration ng simplified American-style box-type substations. Itinanggap na ang simplified American-style box-type substation ay isang dedicated transformer para sa wind power, na binuo batay sa digestion ng teknolohiya ng American-style box-type substation. Teknikal, ito ay ganap na tugon sa mga requirement para sa safe at reliable na operasyon ng mga wind turbine units, may mahusay na economic benefits, at maaaring malawak na ipromote at gamitin sa mga wind farms. Ang configuration ng simplified American-style box-type substation ay ipinalalabas sa Figure 2.
Teknikal at Economic Analysis
Karamihan ng mga wind farms sa kasalukuyan ay gumagamit ng originally-designed American-style box-type substations, na ang kanilang complex na mga function ng proteksyon ay hindi angkop para sa mga wind power systems. Ang paggamit ng simplified American-style box-type substations ay maaaring mabigyan ng significant na pagbawas ng mga gastos sa equipment, nagbibigay ng mahusay na social at economic benefits. Sa unang pagkalkula, ang bawat unit ay maaaring mabawasan ng humigit-kumulang 30,000 yuan.
Pagkatapos maisalin ang ilang hindi kinakailangang components tulad ng load switches, plug-in fuses, at intelligent circuit breakers, ang bilang ng potential accident points ay mabawasan, malaking pagbawas sa probability ng aksidente. Ang operasyon ay simple, convenient, safe, at reliable, na may substantial na pagbawas sa workload ng maintenance. Ang simplified American-style box-type substations ay naipapatupad sa ilang mga wind farms sa Jilin Province, nagresulta ng obvious na social at economic benefits.
