Basit bir yapılandırma ile Amerikan tipi kutu dönüştürücülere sahip rüzgar türbinleri

Rüzgar enerjisi üretimi, yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağı olarak, nispeten olgun teknolojiye sahiptir ve son yıllarda Çin'de hızlı bir gelişim göstermiştir. 2010 yılına kadar toplam yüklü kapasitenin 1.8×10⁴ MW'ya ulaşması beklenmektedir. Rüzgar enerjisi üretiminin kısa inşaat süresi, hızlı sonuçlar ve en maliyet etkin avantajları vardır. Genellikle, 50-MW rüzgar çiftliği inşa etmek yaklaşık bir yıl sürer. Tamamlanmasından sonra işletme maliyeti düşük olup işletme ve bakım iş yükü nispeten küçüktür.

Rüzgar Çiftlikleri için Seçilen Basma Dönüşüm Cihazlarının Genel Bakış

Her rüzgar türbini ünitesi, üretilen gerilimi (0.69 kV) yükseltmek ve rüzgar çiftliğinin iç toplayıcı hatlarına bağlamak için kullanılan bir basma dönüşüm cihazı ile donatılmıştır. Kabloların bağlantısı "bir makine - bir dönüştürücü" ünite bağlantı modu kullanılarak yapılmıştır. Toplayıcı hatlar, rüzgar çiftliğinin basma alt istasyonu aracılığıyla elektrik şebekesine bağlanır. Şu anda seçilen dönüşüm cihazları genel olarak üç türe ayrılır: sıradan yağlı dönüşüm cihazları (daha az yaygın olarak kullanılır), Avrupa tarzı önceden monte edilmiş alt istasyonlar ve Amerika tarzı önceden monte edilmiş alt istasyonlar (Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar olarak adlandırılır). Bunlar arasında, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar şu an daha sık kullanılmaktadır.

Avrupa tarzı önceden monte edilmiş alt istasyonlara kıyasla, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonların kompakt yapı, tam kaplama, küçük hacim, dirsek tipi kablo takımları, gaz koruması eksikliği ve kolay işletme ve bakım avantajları bulunmaktadır. Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar, konut alanları, endüstriyel parklar, ticari merkezler ve diğer güç sağlama yerleri gibi şehir dağıtım ağlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda, rüzgar türbinleri destekleyen basma dönüşüm cihazları olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Tipik elektriksel kablosal düzenlemeleri (dağıtım ağında uygulananla neredeyse aynı) Şekil 1'de gösterilmiştir. Dağıtım ağının gerekliliklerine uygun olarak, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar aşağıdaki korumalarla donatılmıştır:

• Yağlı takılabilir anahtarlardır, dönüştürücünün düşük gerilim tarafında kısa devre arızası oluştuğunda patlar;

• Yağlı akım sınırlama anahtarları, dönüştürücünün yüksek gerilim tarafında kısa devre arızası olduğunda hızla patarak dönüştürücüyü keser ve kazanın genişlemesini önler.

• Üç fazlı kilitli yük anahtarı, yağa batırılmış, dönüştürücünün yük altında kapatma işlemi gerçekleştirebilir;

• Akıllı devre kesici (veya anahtarlı füze), çoğunlukla yük tarafını korumak için kullanılır.

Amerika Tarzı Kutu Tipi Alt İstasyonların Koruma Yapılandırmasının Basitleştirilmesi

Basitleştirme Prensipleri

Amerika tarzı dönüştürücü, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonun yapısı, dalgalı soğutucular, gaz koruması eksikliği, basınç rahatlama valfleri ve akım sınırlama anahtarları gibi temel özelliklerini koruyan bir dönüştürücüyü ifade eder. Ancak, koruma cihazlarını basitleştirir. Rüzgar enerjisi işletme deneyimlerinin özeti üzerine, bazı şebeke koruma bileşenleri kaldırılarak, sadece rüzgar enerjisi için kullanılacak bir dönüştürücü haline getirilir.

Basitleştirilmiş Koruma Yapılandırması

Rüzgar enerjisi uygulamalarında kullanılan Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlardan şebeke koruma bileşenlerinin kaldırılması teknik açıdan mümkündür. Toplayıcı hatlar güvenilir koruma cihazlarıyla donatılmıştır (basma alt istasyonda monte edilmiştir). Toplayıcı hatlar, basma alt istasyona bağlanmak zorundadır ve voltaj yükseltildikten sonra sistemle bağlantılı hale gelir. Basma istasyonu, her toplayıcı hattı için ayrı ayrı hat koruması kurar. Koruma kapsamı, toplayıcı hatları da dahil olmak üzere, kutu tipi alt istasyon ve rüzgar türbinlerine kadar uzanır. Belirli bir hat üzerinde kısa devre veya diğer arızalar oluştuğunda, hat koruması harekete geçerek o hatı keser. Rüzgar türbinleri, tam bir şebeke koruma cihazları setiyle donatılmıştır (yer kontrol kabinesinde monte edilmiştir). Bir şebeke arızası veya anormalliği olduğunda, rüzgar türbini koruması harekete geçerek rüzgar türbinini keser (burada şebeke, toplayıcı hat ve kutu tipi alt istasyon sistemini ifade eder). Tablo 1, rüzgar türbini üreticisi tarafından ayarlanan şebeke korumasını göstermektedir.

Bazı kutu tipi alt istasyonların koruma yapılandırmaları oldukça basittir. Onların koruma fonksiyonları, toplayıcı hat koruması ve rüzgar türbini korumasına kıyasla çok daha azdır ve gereksiz çapraz koruma oluştururlar. Bu nedenle, kutu tipi alt istasyonlarda kurulan şebeke koruması gerekli değildir ve kaldırılabilir. Akıllı devre kesicilerin koruma kapsamı ve fonksiyonları, rüzgar türbini şebeke korumasıyla tamamen değiştirilebilir. Aynı zamanda, yük anahtarları ve takılabilir füzeler gibi bazı gereksiz bileşenlerin ortadan kaldırılması, potansiyel kazaya neden olan noktaların azalmasına ve ekipmanın işletme güveniliğinin artmasına yardımcı olur.

Basitleştirilmiş Amerika Tarzı Kutu Tipi Alt İstasyonların Koruma Ayarları

Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonların rüzgar çiftliklerinin işletme gerekliliklerini karşılayabilmesi için, Jilin Elektrik Şirketi Araştırma Enstitüsü, Jilin Elektrik Şirketi, Beijing Sifang Mikroelektronik Şirketi, Datang Jilin Şirketi ve diğer birimlerden 18 uzmanı, basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonların yapılandırmasını dikkatlice gösterge ve gözden geçirme çalışmalarına davet etti. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonun, Amerika tarzı kutu tipi alt istasyon teknolojisini sindirerek geliştirilmiş, rüzgar türbini ünitelerinin güvenli ve güvenilir işletim gerekliliklerini teknik olarak tamamen karşılayan, iyi ekonomik yararları olan ve rüzgar çiftliklerinde yaygın olarak tanıtılabilecek ve kullanılabilen özel bir dönüştürücü olduğu kabul edildi. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonun yapılandırması Şekil 2'de gösterilmiştir.

Teknik ve Ekonomik Analiz

Çoğu rüzgar çiftliği, karmaşık koruma fonksiyonlarına sahip orijinal tasarımı Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonları kullanmaktadır. Bu, rüzgar enerjisi sistemleri için uygun değildir. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonların kullanılması, ekipman maliyetlerini önemli ölçüde azaltarak, iyi sosyal ve ekonomik yararlar sağlayabilir. İlk hesaplamalara göre, her bir ünitenin maliyeti yaklaşık 30.000 yuan azaltılabilmektedir.

Yük anahtarları, takılabilir füzeler ve akıllı devre kesiciler gibi bazı gereksiz bileşenlerin ortadan kaldırılması, potansiyel kazaya neden olan noktaların sayısını azaltmış, kazaların olasılığını büyük ölçüde düşürmüştür. İşletme basit, pratik, güvenli ve güvenilirdir, bakım iş yükü de büyük ölçüde azalmıştır. Basitleştirilmiş Amerika tarzı kutu tipi alt istasyonlar, Jilin Eyaleti'ndeki bazı rüzgar çiftliklerinde uygulanmış ve belirgin sosyal ve ekonomik yararlar sağlaymıştır.