विंड पावर ट्रांसफॉर्मरों की संरचना प्रदर्शन विश्वसनीयता और अनुकूलन डिजाइन

1 विद्युत परिवर्तकों की मूल संरचना, संचालन विशेषताएँ और पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विशेष आवश्यकताएँ
1.1 विद्युत परिवर्तकों की मूल संरचना
(1) कोर संरचना

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तक उच्च चुम्बकीय भेद्यता वाले कोर सामग्रियों का उपयोग करते हैं ताकि ऊर्जा की हानि को कम किया जा सके। अनुप्रयोग में, कोर को आमतौर पर लंबी अवधि की उच्च आर्द्रता और उच्च लवणता वाले कठिन पर्यावरण के लिए विशेष उपचार की आवश्यकता होती है। विशेष रूप से समुद्री पवन आयोजनों में, कोर की रसायनिक खराबी से लड़ने की क्षमता विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

(2) फेरी प्रणाली

फेरी पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों में एक महत्वपूर्ण घटक है और आमतौर पर इसे तांबे या एल्यूमिनियम की तार से फेरा जाता है। पवन गति के उतार-चढ़ाव के कारण वोल्टेज और धारा में बदलावों को ध्यान में रखते हुए, पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों की फेरी डिजाइन को ऐसा बनाया जाता है कि यह उच्च लोड के तहत लंबे समय तक स्थिर रूप से काम कर सके।

(3) ठंडा करने और गर्मी छोड़ने की प्रणाली

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों को उच्च लोड के संचालन के दौरान गर्मी से नष्ट होने से बचाने के लिए एक प्रभावी ठंडा करने की प्रणाली की आवश्यकता होती है। सामान्य ठंडा करने की विधियाँ तेल-समाविष्ट प्रकार और प्राकृतिक हवा-से-ठंडा किए गए प्रकार शामिल हैं। तेल-समाविष्ट परिवर्तक तेल की परिपथन के माध्यम से गर्मी ले जाते हैं और बड़ी शक्ति वाले पवन आयोजनों के लिए उपयुक्त हैं; जबकि हवा-से-ठंडा किए गए परिवर्तक छोटी शक्ति और उच्च गति वाले पर्यावरणों के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

1.2 संचालन विशेषताएँ

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों की संचालन विशेषताएँ: पवन ऊर्जा उत्पादन अस्थिर होता है, और वोल्टेज और धारा में परिवर्तन पवन गति के बदलाव के साथ होता है। इसलिए, परिवर्तक को उच्च लोड समायोजन क्षमता होनी चाहिए और इसे लगातार लोड के उतार-चढ़ाव के लिए अनुकूलित होना चाहिए। पारंपरिक ग्रिड परिवर्तकों के विपरीत, पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए परिवर्तक अक्सर आंशिक लोड स्थिति में होते हैं, जो उनकी ऊर्जा दक्षता और गर्मी छोड़ने की क्षमता के लिए विशेष आवश्यकताएँ रखते हैं।

1.3 पवन ऊर्जा उत्पादन पर्यावरण में विशेष आवश्यकताएँ
(1) पवन गति के उतार-चढ़ाव का प्रतिरोध

पवन ऊर्जा उत्पादन में वोल्टेज अस्थिरता पवन गति के उतार-चढ़ाव के कारण हो सकती है, जो विद्युत ग्रिड पर प्रभाव डाल सकती है। इसलिए, पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों को इस प्रकार के उतार-चढ़ाव के प्रतिरोध की क्षमता होनी चाहिए ताकि विद्युत ग्रिड पर प्रभाव न हो।

(2) कठिन पर्यावरणीय स्थितियों के अनुकूलन

अधिकांश पवन आयोजन कठिन पर्यावरण में बनाए जाते हैं। इसलिए, पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों को अच्छी रसायनिक खराबी से लड़ने की क्षमता और आर्द्रता-प्रतिरोधी क्षमता होनी चाहिए। उच्च पहाड़ी पवन आयोजनों के लिए, पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों को निम्न तापमान और उच्च पवन गति जैसी अत्यधिक जलवायु स्थितियों से निपटना पड़ता है।

(3) दूरस्थ मानकरण और रखरखाव की आवश्यकताएँ

क्योंकि पवन आयोजन आमतौर पर दूरस्थ क्षेत्रों में स्थित होते हैं, इसलिए पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों के लिए दोष मानकरण की लागत अधिक होती है। इसलिए, विद्युत परिवर्तक के संचालन स्थिति का वास्तविक समय में मानकरण के लिए एक दूरस्थ मानकरण प्रणाली की स्थापना की आवश्यकता होती है।

2 पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों की प्रदर्शन
2.1 विद्युत प्रदर्शन का विश्लेषण
(1) वोल्टेज नियंत्रण क्षमता

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों का एक मुख्य कार्य विद्युत टर्बाइनों द्वारा निकाले गए निम्न वोल्टेज को लंबी दूरी के विद्युत प्रसारण के लिए उच्च वोल्टेज में बढ़ाना है। इसलिए, वोल्टेज नियंत्रण क्षमता पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों के विद्युत प्रदर्शन को मापने का एक महत्वपूर्ण संकेतक है। आमतौर पर, परिवर्तक का वोल्टेज बढ़ाने का परिसर विभिन्न पवन गतियों के तहत आउटपुट के उतार-चढ़ाव के लिए डिजाइन किया जाता है, जिससे स्थिर वोल्टेज आउटपुट और विद्युत ग्रिड पर प्रभाव को कम किया जा सकता है।

(2) छोटे-सर्किट इम्पीडेंस और दोष संरक्षण

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों का छोटे-सर्किट इम्पीडेंस सीधे छोटे-सर्किट दोष के दौरान स्थिरता पर प्रभाव डालता है। एक कम छोटे-सर्किट इम्पीडेंस प्रणाली की दोष प्रतिक्रिया की गति को बढ़ा सकता है, लेकिन यह भी पवन गति के उतार-चढ़ाव के दौरान प्रणाली में धारा के उतार-चढ़ाव को बढ़ा सकता है। छोटे-सर्किट इम्पीडेंस डिजाइन का अनुकूलन न केवल छोटे-सर्किट धारा को कम करने में मदद करता है, बल्कि यह विद्युत परिवर्तक के संचालन सुरक्षा और विद्युत ग्रिड की स्थिरता को भी बढ़ाता है।

(3) हानि और दक्षता

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों की हानि मुख्य रूप से तांबे की हानि और लोहे की हानि में विभाजित होती है। तांबे की हानि फेरी के प्रतिरोध के कारण होती है, जबकि लोहे की हानि लोहे के कोर के चुम्बकीकरण प्रक्रिया से संबंधित होती है। पवन ऊर्जा उत्पादन परिदृश्य में, विद्युत परिवर्तक को ऊर्जा के अनुकूलन की दक्ष क्षमता होनी चाहिए ताकि प्रसारण के दौरान हानि को कम किया जा सके और पवन ऊर्जा का उपयोग को अधिकतम किया जा सके। इसलिए, उच्च दक्ष सामग्रियों का चयन और डिजाइन का अनुकूलन न केवल हानि को कम करने में मदद करता है, बल्कि समग्र दक्षता को भी बढ़ाता है।

2.2 तापीय प्रदर्शन का विश्लेषण
(1) तापीय हानि और गर्मी छोड़ना

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों के संचालन के दौरान बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है, विशेष रूप से उच्च लोड के तहत। अत्यधिक तापमान फेरी के अनुच्छेदन सामग्रियों के खराब होने और यहाँ तक कि सुरक्षा दुर्घटनाओं का कारण बन सकता है। इसलिए, तापीय प्रदर्शन का प्रबंधन विद्युत परिवर्तक के सुरक्षित संचालन के लिए आवश्यक है। तेल-समाविष्ट परिवर्तक तेल की परिपथन और ठंडा करने के माध्यम से गर्मी छोड़ते हैं और उच्च शक्ति के परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं; जबकि हवा-से-ठंडा किए गए परिवर्तक प्राकृतिक हवा के माध्यम से गर्मी छोड़ते हैं और उच्च पवन गति वाले पवन आयोजनों के लिए उपयुक्त हैं। ठंडा करने की प्रणाली के डिजाइन का अनुकूलन करके, गर्मी को समय पर छोड़ने की सुनिश्चितता विद्युत परिवर्तक के सेवा जीवन को बढ़ाने की कुंजी है।

(2) तापीय तनाव और जीवन भविष्यवाणी

पवन ऊर्जा उत्पादन के लोड के उतार-चढ़ाव के कारण, पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों का तापीय तनाव बहुत बदलता है, विशेष रूप से जब शक्ति में तेजी से परिवर्तन होता है। तापीय तनाव के उतार-चढ़ाव के लंबे समय के पर्यावरण में, विद्युत परिवर्तक की अनुच्छेदन सामग्रियों का धीमा-धीमा खराब होना शुरू होता है, जो सेवा जीवन पर प्रभाव डालता है। तापीय सिमुलेशन विश्लेषण और जीवन भविष्यवाणी मॉडलों के माध्यम से, विभिन्न कार्य स्थितियों के तहत विद्युत परिवर्तक की विश्वसनीयता का बेहतर मूल्यांकन किया जा सकता है, और उसके लिए अनुरूप अनुकूलन सुझाव प्रस्तुत किए जा सकते हैं।

2.3 अनुच्छेदन प्रदर्शन का विश्लेषण
(1) अनुच्छेदन सामग्रियों का चयन

पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों का अनुच्छेदन प्रदर्शन उनके सुरक्षित संचालन का आधार है। विद्युत परिवर्तक की अनुच्छेदन प्रणाली में ठोस अनुच्छेदन सामग्रियाँ और तरल अनुच्छेदन सामग्रियाँ शामिल होती हैं। पवन आयोजनों, विशेष रूप से समुद्री पवन आयोजनों में, उच्च आर्द्रता और उच्च लवणता वाले पर्यावरण अनुच्छेदन सामग्रियों के जलने और खराब होने को तेज कर सकते हैं।

(2) आंशिक विसर्जन और विद्युत दबाव संरक्षण क्षमता

आंशिक विसर्जन पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों के अनुच्छेदन विफलता का एक मुख्य कारण है। पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों में वोल्टेज के बड़े उतार-चढ़ाव के कारण, विद्युत परिवर्तक को एक मजबूत विद्युत दबाव संरक्षण क्षमता होनी चाहिए, विशेष रूप से जब पवन गति में तेजी से परिवर्तन होता है, ताकि आंशिक विसर्जन को रोका जा सके। नए अनुच्छेदन सामग्रियों का उपयोग करके और फेरी की व्यवस्था का अनुकूलन करके, विद्युत परिवर्तक की विद्युत दबाव संरक्षण क्षमता को बहुत बढ़ाया जा सकता है, और आंशिक विसर्जन घटनाओं को कम किया जा सकता है।

3 पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों की विश्वसनीयता मूल्यांकन, प्रभावकारी कारक और सामान्य दोषों के समाधान
3.1 विश्वसनीयता मूल्यांकन मॉडल
(1) दोष मोड और प्रभाव विश्लेषण

दोष मोड और प्रभाव विश्लेषण विद्युत परिवर्तकों की विश्वसनीयता का मूल्यांकन करने का एक महत्वपूर्ण उपकरण है। विभिन्न कार्य स्थितियों के तहत पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए विद्युत परिवर्तकों के संभावित दोष मोड के विश्लेषण द्वारा, उसका पूर्ण प्रणाली पर प्रभाव मूल्यांकित किया जाता है। दोष मोड और प्रभाव विश्लेषण का उपयोग करने से पवन ऊर्जा संचालन और रखरखाव कर्मियों को पहले से निष्क्रिय जोखिमों की पहचान करने में मदद मिलती है, समय पर रोकथाम कार्यवाही की गुंजाइश बनाई जा सकती है, और विद्युत परिवर्तकों की दोष दर को कम किया जा सकता है।