انتخاب طراحی بهینه و نکات کلیدی ترانسформاتورهای مزرعه بادی

1 اهمیت انتخاب و طراحی بهینه ترانسفورماتورهای بادی در مزارع بادی

با گسترش سیستم‌های انرژی بادی، تعداد بیشتری ترانسفورماتور قدرت یکپارچه شده‌اند که ظرفیت کل تجهیزات و زیان‌های عملیاتی را افزایش می‌دهند. ترانسفورماتورها عمدتاً از صفحات فولاد سیلیسیم گران‌قیمت، پیچه‌های مسی و نوارهای فلزی ساخته شده‌اند و طراحی آن‌ها نیز دشوار است. بنابراین، برای برآورده کردن نیازهای فنی، استانداردهای ملی و کاربران، طراحی بهینه و انتخاب علمی ضروری است.

برای اطمینان از عملکرد پایدار ترانسفورماتور، شرایط عملیاتی، سناریوهای خدمت، فرآیندهای طراحی و اصول آن‌ها را مطالعه کنید. یک مدل طراحی بهینه بسازید، از روش‌های علمی برای تحلیل و حل مشکلات استفاده کنید و یک طراحی هزینه‌بهینه ایجاد کنید.

به اختصار، طراحی بهینه باعث افزایش استفاده از انرژی بادی، ترویج انرژی تمیز، کنترل زیان شبکه، کیفیت محصول و پایداری ترانسفورماتور می‌شود و توسعه انرژی بادی را پیش می‌برد. در طراحی، ترانسفورماتورهای مزرعه بادی را به صورت علمی انتخاب کنید. با تحقیقات عمیق‌تر، متخصصان IT را یکپارچه می‌کنند و روش‌هایی مانند الگوریتم‌های ژنتیک، گروه ذرات و شبکه‌های عصبی ایجاد می‌کنند. استفاده از این روش‌ها به طراحی ترانسفورماتورهای مناسب‌تر کمک می‌کند.

2 ویژگی‌ها و نیازهای فنی ترانسفورماتورهای قدرت مزرعه بادی

ترانسفورماتورهای قدرت مزرعه بادی فعلی اغلب از یک ساختار ترکیبی استفاده می‌کنند. ظاهر و جعبه‌های کنترل ولتاژ بالا-پایین آن‌ها به صورت "سوزن" یا "شبکه" تنظیم می‌شوند، که بستگی به محل نصب دارد. جعبه ولتاژ پایین به خروجی توربین‌های بادی متصل می‌شود.

خطوط انتقال بین توربین‌ها و ترانسفورماتورها ممکن است دارای کوتاه‌مدار فاز-به-فاز باشند. توربین‌ها حفاظت خودکار دارند تا ترانسفورماتورها را محافظت کنند. یک کلید کمان‌شکن روی سمت محافظت ترانسفورماتور نصب کنید. طراحان محدودکننده جریان و کلیدهای کنترل بار را در سمت ولتاژ بالا اضافه می‌کنند. به دلیل ولتاژ بالا و آسیب‌پذیری سمت شبکه در برابر امواج خط انتقال، محافظ برق‌آسا را در سمت ولتاژ بالا نصب کنید.

2.1 ویژگی‌های عملیاتی

ژنراتورها ظرفیت کوچکی دارند. بادهای قوی ممکن است ظرفیت توربین‌ها را تجاوز کنند و حفاظت خودکار را فعال کنند تا عملیات را محدود یا متوقف کنند. سپس ترانسفورماتور متصل شده با بار کم کار می‌کند که منجر به زمان کوتاه بار بیش از حد می‌شود.

ترانسفورماتورها نیاز به طراحی ساختاری قوی دارند. مزارع بادی در مناطق پیچیده‌ای مانند پلاتو، گوبی یا دریاچه‌ها قرار دارند. این‌ها نیازمند طراحی ساختاری و عملکردی حرفه‌ای هستند (برای اصول طراحی ساختاری ترانسفورماتور به شکل 1 مراجعه کنید).

3 نیازهای فنی

• تولید گرما کم:مزارع بادی به طور قابل توجهی تحت تأثیر فصول هستند و ترانسفورماتورها دوره‌های بدون بار طولانی دارند. بنابراین، در طراحی، زیان‌های بدون بار را کاهش دهید. مکان نصب را به صورت علمی انتخاب کنید تا رسانش گرما مؤثر باشد و حتی تحت بار، عملیات با سرعت بالا امکان‌پذیر باشد.

• مقاومت قوی در برابر آب و هوای سخت، فرسودگی و خوردگی:در مناطق ساحلی که باد فراوان است، آب و هوای سخت می‌تواند ترانسفورماتورها را آسیب ببیند. بدون دستگاه‌های محافظ ژنراتور، مواجهه و خوردگی ممکن است باعث خرابی عملیات شود.

• سبک وزن، فشرده، مقاوم و آسان برای نصب و عملیات:با توجه به فضاهای نصب کوچک و نامنظم، در انتخاب ترانسفورماتورها، فضای ایمن بین تجهیزات، ظرفیت واحد و وزن را در نظر بگیرید. طراحی برای اندازه فشرده، شکل و وزن مناسب. واحدهای توربین بادی نیازمند حمل و نصب مخصوص بر اساس فواصل هستند تا برخورد و لرزش را جلوگیری کنند و قدرت مکانیکی را افزایش دهند.

• ویژگی‌های فنی ترانسفورماتور:در برخی از مزارع بادی، توربین‌های بادی با چالش‌های ترافیکی و محیطی مواجه هستند که نگهداری آن‌ها دشوار و گران است. تعمیرات در مقیاس بزرگ باعث قطع برق طولانی مدت می‌شود و کارایی را کاهش می‌دهد. بنابراین، ترانسفورماتورهای اقتصادی، قابل اعتماد و ایمن را انتخاب کنید. طراحی از چند زاویه: از ساختارهای مخزن تقسیم‌شده برای اتصالات کلید بار-ترانسفورماتور استفاده کنید. مخازن باید به استانداردهای ملی برای اندازه و محکم بودن پایبند باشند. برای کابل‌های ولتاژ بالا، از "یک ورودی، یک خروجی" پیروی کنید. رادیاتورهای حرارتی با دستگاه‌های محافظ را نصب کنید تا برخورد و تеч افتادن روغن را جلوگیری کنند. ساختار مخزن ترانسفورماتور در شکل 2 نشان داده شده است.

4 انتخاب و طراحی بهینه ترانسفورماتورهای اصلی در مزارع بادی
4.1 روش‌های خنک‌سازی ترانسفورماتور

ترانسفورماتورها از روش‌های مختلف خنک‌سازی استفاده می‌کنند، عمدتاً غوطه‌ور در روغن، خشک و با عایق گازی. ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن کوچک، مقاوم در برابر ولتاژ بالا و خنک‌کننده خوب هستند اما در خطاها با دمای بالا خطر تеч افتادن، تزریق یا سوختن روغن را دارند که انرژی زیادی مصرف می‌کنند و محیط زیست را آلوده می‌کنند - بنابراین با احتیاط انتخاب کنید. ترانسفورماتورهای خشک ایمن، تمیز، مقاوم در برابر آتش، نگهداری آسان و مقاوم در برابر کوتاه‌مدار هستند، اما بزرگ و سخت نصب هستند. ترانسفورماتورهای با عایق گازی از گاز نامسموم و ناشعل‌پذیر به عنوان مedium استفاده می‌کنند و ساختار مشابه با نوع غوطه‌ور در روغن دارند. آن‌ها از نقص‌های فوق پرهیز می‌کنند، نگهداری آسان هستند و ارزش ترویج دارند.

4.2 محافظت از فین‌های خنک‌سازی

جعبه‌های ترانسفورماتورهای مزرعه بادی سه بخش دارند: رادیاتور، مخزن روغن و کاماره جلو، که رادیاتور نیاز به محافظت کلیدی دارد. چون معمولاً در مناطق وحشی ساحلی سخت‌آورد قرار می‌گیرند و آسیب‌پذیر به آسیب‌های انسانی هستند، معمولاً یک پوشش صفحه فولادی حول رادیاتور نصب می‌شود. این پوشش از برخورد محافظت می‌کند و رسانش گرما را تضمین می‌کند، بنابراین جعبه و پوشش نیاز به طراحی علمی دارند.

4.3 طراحی مخزن تقسیم‌شده برای کلیدهای بار

با توجه به محیط و شرایط عملیاتی ترانسفورماتورهای مزرعه بادی، کلیدهای بار و ترانسفورماتورها نیاز به طراحی مخزن تقسیم‌شده دارند:

• خروجی ترانسفورماتور را به خط اصلی متصل کنید؛ کارایی عملیاتی بالای کلیدهای بار را در ترانسفورماتورهای ترکیبی معمولی تضمین کنید.

• قوس‌های داخلی کلیدهای بار در طول عملیات باعث پیری روغن عایق و توده‌سازی کربن می‌شود که عایق را آسیب می‌دهد. بنابراین، یک مخزن روغن ثابت، جدا از مخزن خود ترانسفورماتور و طراحی مستقل، می‌تواند عملکرد پایدار را تضمین کند.

5 کاربرد عملی طراحی بهینه

بهینه‌سازی پارامترها، متغیرها و شرایط عملیاتی از طریق الگوریتم گروه ذرات به‌روزرسانی شده به طراحی بهینه ترانسفورماتور منجر می‌شود. در مقایسه با طرح‌های معمولی، این طراحی مصرف مواد و هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و زیان بار، جریان بدون بار و افزایش دما بین پیچه و روغن را بهبود می‌بخشد. اگرچه مصرف مواد کاهش می‌یابد، اما زیان بار افزایش می‌یابد. بنابراین، بر اساس عملیات واقعی طراحی کنید، مواد، زیان و هزینه‌های طراحی را تحلیل کنید تا بهترین طرح را انتخاب کنید.

6 نتیجه‌گیری

در ساخت و عملیات مزارع بادی، با انتخاب علمی ترانسفورماتورها بر اساس نیازهای واقعی و استانداردها، عملکرد پایدار سیستم برق را تضمین کنید. به دلیل طراحی و شرایط عملیاتی خاص آن‌ها، طراحی را بر اساس استانداردهای ملی، تجربیات و جزئیات علمی انجام دهید، فرآیندها را بهینه کنید، مفاهیم جدید را یکپارچه کنید و طرح‌ها را مقایسه کنید تا مطمئن شوید که طرح نهایی نیازهای مورد نظر را برآورده می‌کند.