Valg af optimal design og nøgleovervejelser for vindmølletransformatorer

1 Betydningen af at vælge og optimalt designe vindmølletransformatorer i vindparker

Med udbredelsen af vindkraftsystemer integreres flere strømtransformatorer, hvilket øger den samlede kapacitet af udstyr og driftstab. Transformatorer, der primært er fremstillet af kostbare siliciumstålplader, kobbervindinger og folier, er også svære at designe. Derfor er det nødvendigt med optimalt design og videnskabelig udvælgelse for at opfylde tekniske, nationale standarder og brugertilstande.

For at sikre stabil drift af transformatorerne, undersøg deres driftsforhold, anvendelsesscenarier, designprocesser og principper. Opret et optimalt designmodel, brug videnskabelige metoder til analyse og problemopløsning, og dan et kostnadseffektivt design.

Kort sagt, optimalt design øger brugen af vindenergi, fremmer ren energi, kontrollerer nettab, forbedrer produktkvalitet og transformatorstabilitet, og fremmer udviklingen af vindkraft. Under designet skal man videnskabeligt vælge vindparktransformatorer. Gennem dybere forskning integrerer eksperter IT, skaber metoder som genetiske, partikelsvarm og neurale netværksalgoritmer. Anvendelse af disse hjælper med at designe bedre passende transformatorer.

2 Karakteristika og tekniske krav til vindparkstransformatorer

Nuværende vindparkstransformatorer bruger ofte en kombineret struktur. Deres udseende og høj- og lavspændingskontrolbokse er organiseret i en “pind” eller “net” form, afhængigt af installationssteder. Lavspændingsboksen forbinder til vindmøllerets udgang.

Transmissionlinjer mellem turbine og transformator kan have fase-til-fase korte. Turbiner har automatiske beskyttelsesmekanismer for at beskytte transformatorer. Installér en knivfuse på transformatorbeskyttelsessiden. Designere tilføjer strømbegrænsere og lastkontrolleredskaber på højspændingssiden. På grund af høj spænding og sårbarhed over for transmissionslinjeoverslag på nettets side, installér lynbeskyttelse på højspændingssiden.

2.1 Driftskarakteristika

Generatoren har en lille kapacitet. Stærke vinde kan overstige turbinens rating, hvilket aktiverer automatiske beskyttelsesmekanismer for at begrænse eller pause drift. Således kører den forbundne transformator under lav belastning, hvilket fører til korte overbelastningstider i alt.

Transformatorer har brug for stærkt konstruktionelt design. Vindparker ligger i komplekse områder som højland, Gobi eller offshore. Dette kræver professionelt konstruktionelt design og funktioner (se figur 1 for konstruktionelle designprincipper for transformatorer).

3 Tekniske krav

• Lav varmegenerering:Vindparker er højt påvirket af sæsonvariasjoner, og transformatorer har lange perioder uden belastning. Derfor bør no-load tab reduceres under design. Vælg installationen placering videnskabeligt for effektiv varmeafgivelse, så hurtig drift kan opretholdes selv under belastning.

• Stærk modstandsdygtighed mod vejr, vejrtrækning og korrosion:I kystområder med rigelig vind kan de hårde klimaforhold skade transformatorer. Uden generatorbeskyttelsesenheder kan eksponering og korrosion føre til driftsfejl.

• Let, kompakt, højstyrket og nem at installere/drive:Med små, uregelmæssige installationsrum, når man vælger transformatorer, skal man tage hensyn til sikkerhedsrum mellem udstyr, enhedskapacitet og vægt. Design for kompakt størrelse, form og passende vægt. Vindturbinenheder har brug for specialdesignet transport/hæve baseret på afstande for at undgå sammenstød/vibrationer og forbedre mekanisk styrke.

• Transformatorers tekniske egenskaber:I nogle vindparker står vindturbiner over for trafik- og naturmiljøudfordringer, hvilket gør vedligeholdelse vanskelig og dyrt. Store revisioner forårsager lange driftsstop, hvilket påvirker effektiviteten. Derfor vælg økonomiske, pålidelige, sikre transformatorer. Design fra flere vinkler: Brug split-tankstrukturer til forbindelser mellem lastskifter og transformator. Tanker skal opfylde nationale standarder for størrelse, tæthed. For højspændingskabler, følg “en ind, en ud”. Installér varmeskærm med beskyttelsesenheder for at undgå sammenstød og olieudløb. Transformator-tankstrukturen vises i figur 2.

4 Udvælgelse og optimalt design af hovedtransformatorer i vindparker
4.1 Transformatorernes kølingmetoder

Transformatorer bruger forskellige kølingmetoder, primært olierettede, tørrrettede og gasisolerede. Olierettede er små, resistente mod høj spænding og gode til varmeafgivelse, men risikerer olieudløb, injection eller brand ved højetemperature fejl, forbruger meget energi og forurener miljøet – så vælg forsigtigt. Tørrrettede er sikre, rene, flammebestandige, lette at vedligeholde og kortslutningsbestandige, dog store og svære at installere. Gasisolerede bruger ikke-giftig, ikke-brandfarlig gas som medium, med en struktur lignende olierettede typer. De undgår ovenstående ulemper, er lette at vedligeholde og værd at fremme.

4.2 Beskyttelse af kølevinge

Vindparktransformatorers kabinet består af tre dele: radiator, oliereservoir og frontkammer, hvor radiatoren har brug for nøglebeskyttelse. Da de ofte er installeret i hårde kystområder, udsat for menneskelige skader, sættes normalt en stålplade rundt om radiatoren. Det forhindrer sammenstød og sikrer varmeafgivelse, så kabinet og plade skal have et videnskabeligt design.

4.3 Split-kabinetdesign for lastskiftere

Givet vindparktransformatorers driftsmiljø og -forhold, har lastskiftere og transformatorer brug for split-kabinetdesign:

• Forbind transformatorens udgang til hovedlinjen; sikre høj driftseffektivitet af lastskiftere i almindelige kombinerede transformatorer.

• Bue fra interne lastskiftere under drift forårsager isolerende olies forældelse og kuldeposition, hvilket skader isolationen. Derfor kan et fast oliereservoir, adskilt fra transformatorens egen tank og uafhængigt designet, sikre stabil drift.

5 Praktisk anvendelse af optimalt design

Optimering af parametre, variable og driftsforhold via opgraderet partikelsvaramgoritme resulterer i det optimale transformatordesign. I forhold til almindelige løsninger, reducerer det materialforbrug og omkostninger, og forbedrer lasttab, no-load strøm og spole-til-olie temperaturstigning. Selvom materialforbruget falder, stiger lasttab. Så design baseret på faktisk drift, analyser materialer, tab og designomkostninger for at vælge den bedste løsning.

6 Konklusion

I vindparkkonstruktion og -drift, sikr din stabile drift af strømsystemet ved at videnskabeligt vælge transformatorer ifølge faktiske behov og standarder for at maksimere deres rolle. På grund af deres specielle design og driftsforhold, design videnskabeligt ifølge nationale standarder, erfaring og specifikker; optimer processer, integrer nye koncepter og sammenlign løsninger for at sikre, at den endelige løsning opfylder kravene.