Избор на оптимален дизайн и ключови разглеждания за трансформатори във вятърна електроцентрала

1 Значение избора и оптимално проектиране на трансформатори за вятърни турбини в вятърни ферми

С разпространението на системите за вятърна енергия, все повече трансформатори се интегрират, увеличавайки общата капацитет на оборудването и операционните загуби. Трансформаторите, направени главно от скъпи силициден лист, медни обмотки и фолии, са трудни за проектиране. Ето защо е необходимо оптимално проектиране и научен избор, за да се отговори на техническите, националните стандарти и изискванията на потребителите.

За осигуряване на стабилна работа на трансформаторите, трябва да се изучат техните условия на работа, сценарии на приложение, процеси на проектиране и принципи. Създайте оптимална модел за проектиране, използвайте научни методи за анализ и решаване на проблеми, и формирайте икономичен дизайн.

Кратко казано, оптималното проектиране подобрява използването на вятърната енергия, насърчава промишлеността на чистата енергия, контролира загубите в мрежата, качеството на продуктите и стабилността на трансформаторите, като по този начин се развива вятърната енергия. При проектирането, научно избирайте трансформатори за вятърни ферми. С по-дълбоки изследвания, експертите интегрират информационни технологии, създавайки методи като генетични, роякови и невронни алгоритми. Применяването на тези методи помага за проектиране на по-добре подходящи трансформатори.

2 Характеристики и технически изисквания към трансформаторите за вятърни ферми

Съвременните трансформатори за вятърни ферми често използват комбинирана структура. Ихъната външност и кутии за контрол на високо и ниско напрежение са подредени в “пина” или “мрежа” форма, в зависимост от местата на инсталиране. Кутията за ниско напрежение се свързва с изходите на вятърните турбини.

Между турбините и трансформаторите може да има късо между фазите. Турбините имат автоматична защита, за да предпазят трансформаторите. Инсталирайте ножовски ключ на страната на защитата на трансформатора. Проектиращите добавят ограничители на тока и ключове за контрол на зареджането на страната на високото напрежение. Заради високото напрежение и уязвимостта на мрежата към ударни вълни, инсталирайте защита срещу мълнии на страната на високото напрежение.

2.1 Оперативни характеристики

Генераторите имат малка капацитет. Високи ветрове могат да надхвърлят рейтинга на турбините, активирайки автоматичната защита, за да ограничат или спрат работата. След това свързаният трансформатор работи при ниско зареждане, водейки до кратки периоди на прекомерно зареждане.

Трансформаторите изискват силна конструктивна концепция. Вятърните ферми са в сложни области като плато, Гоби или крайбрежни райони. Тези области изискват професионално конструктивно проектиране и функции (вижте Фигура 1 за принципите на конструктивното проектиране на трансформаторите).

3 Технически изисквания

• Ниско генериране на топлина:Вятърните ферми са силно засегнати от сезоните, а трансформаторите имат дълги периоди без нагрузка. Ето защо при проектирането, намалете загубите без нагрузка. Научно изберете мястото за инсталация, за да се осигури ефективно разсейване на топлината, позволяващо високоскоростна работа дори при наличието на нагрузка.

• Силна устойчивост към климатични условия, стареене и корозия:В бреговите райони с богатство на вятъра, суровите климатични условия могат да повредят трансформаторите. Без защитни устройства за генератори, експозицията и корозията могат да доведат до отказ на работата.

• Лек, компактен, с висока сила и лесен за инсталиране/използване:Учитывайки малките и неравномерни пространства за инсталация, при избора на трансформатори, вземете предвид безопасното пространство между оборудването, капацитета на единицата и теглото. Дизайнът трябва да е компактен, с правилна форма и тегло. Единиците за вятърни турбини изискват специализирани транспортиране/подемане, в зависимост от разстоянията, за да се избегнат сблъсквания/вибрации и да се увеличи механичната сила.

• Технически характеристики на трансформаторите:В някои вятърни ферми, вятърните турбини срещат предизвикателства свързани с трафика и природната среда, които затрудняват поддръжката и я правят скъпа. Голямите ремонти водят до дълги прекъсвания, които вредят на ефективността. Ето защо изберете икономически, надеждни и безопасни трансформатори. Проектирайте от различни аспекти: използвайте разделени резервоари за връзки между преходни ключове и трансформатори. Резервоарите трябва да отговарят на националните стандарти за размери и герметичност. За високонапрегнатите кабели, следвайте “един влез, един излез”. Инсталирайте радиатори с защитни устройства, за да се предотвратят сблъсквания и протечки. Конструкцията на резервоара на трансформатора е показана на Фигура 2.

4 Избор и оптимално проектиране на главните трансформатори в вятърните ферми
4.1 Методи за охлаждане на трансформаторите

Трансформаторите използват различни методи за охлаждане, основно маслонапълнени, сухи и газово изолирани. Маслонапълнените са малки, устойчиви към високо напрежение и добри в разсейването на топлината, но рискът от изтичане, инжекция или горене при високотемпературни дефекти, потребяват много енергия и замърсяват околната среда — затова избирайте внимателно. Сухите са безопасни, чисти, устойчиви към пламък, лесни за поддръжка и устойчиви към късо замыкание, но са големи и трудни за инсталиране. Газово изолираните използват нетоксичен, непламяем газ като среда, с конструкция, подобна на маслонапълнените. Те избягват гореспоменатите недостатъци, са лесни за поддръжка и струва си да се популяризират.

4.2 Защита на радиаторите

Кабините на трансформаторите в вятърните ферми имат три части: радиатор, маслов резервоар и предн камера, с радиатора, който изисква ключова защита. Тъй като те често се инсталират в сурови брегови области, склонни към човешко повредяване, обикновено се поставя стоманена плоча около радиатора. Тя предотвратява сблъсквания и осигурява разсейване на топлината, така че кабината и покривката изискват научно проектиране.

4.3 Разделена кабина за преходни ключове

Учитывайки условията на работа и средата на трансформаторите в вятърните ферми, преходните ключове и трансформаторите изискват разделена кабина:

• Свържете изхода на трансформатора с главната линия; осигурете висока ефективност на преходните ключове в обикновените комбинирани трансформатори.

• Дъгите от вътрешните преходни ключове при работа причиняват стареене на изолиращата течност и депониране на въглерод, което вреди на изолацията. Ето защо фиксиран резервоар, изолиран от собствения резервоар на трансформатора и независимо проектиран, може да осигури стабилна работа.

5 Практическо приложение на оптималното проектиране

Оптимизирането на параметрите, променливите и условието на работа чрез обновен алгоритъм на рояковата оптимизация дава оптималния дизайн на трансформатора. В сравнение с обикновените схеми, това намалява използването на материали и разходите, и подобрява загубите при зареждане, тока без зареждане и температурното увеличение на обмотката към маслото. Макар използването на материали да намалява, загубите при зареждане се увеличават. Ето защо проектирайте в зависимост от реалната работа, анализирайте материалите, загубите и разходите по проектиране, за да изберете най-добрата схема.

6 Заключение

При строителството и управлението на вятърните ферми, осигурете стабилна работа на електроенергийната система, като научно избирате трансформатори според действителните нужди и стандарти, за да максимизирате техната роля. Учитывайки техния специален дизайн и условията на работа, проектирайте научно според националните стандарти, опита и конкретиката; оптимизирайте процесите, интегрирайте нови концепции и сравнявайте схемите, за да се уверите, че крайната схема отговаря на изискванията.