Pemilihan Desain Optimal dan Pertimbangan Kunci untuk Trafo Pembangkit Listrik Angin

1 Signifikansi Pemilihan dan Perancangan Optimal Trafo di Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Dengan semakin meluasnya sistem tenaga angin, lebih banyak trafo yang terintegrasi, meningkatkan kapasitas peralatan total dan kerugian operasional. Trafo, yang terbuat dari lembaran baja silikon, kumparan tembaga, dan foil yang mahal, juga sulit dirancang. Oleh karena itu, diperlukan perancangan optimal dan pemilihan ilmiah untuk memenuhi persyaratan teknis, standar nasional, dan pengguna.

Untuk memastikan operasi trafo yang stabil, pelajari kondisi operasional, skenario layanan, proses desain, dan prinsipnya. Bangun model desain optimal, gunakan metode ilmiah untuk analisis dan penyelesaian masalah, serta bentuk desain yang efektif biaya.

Singkatnya, perancangan optimal meningkatkan pemanfaatan energi angin, promosi energi bersih, kontrol kerugian jaringan, kualitas produk, dan stabilitas trafo, mendorong pengembangan tenaga angin. Selama perancangan, pilih secara ilmiah trafo pembangkit listrik tenaga angin. Dengan penelitian yang lebih mendalam, para ahli mengintegrasikan IT, menciptakan metode seperti algoritma genetik, koloni partikel, dan jaringan saraf. Penerapan ini membantu merancang trafo yang lebih sesuai.

2 Karakteristik dan Persyaratan Teknis Trafo Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Trafo pembangkit listrik tenaga angin saat ini sering menggunakan struktur kombinasi. Tampilan dan kotak kontrol tegangan tinggi-rendah disusun dalam bentuk “pin” atau “jaring”, tergantung pada lokasi pemasangan. Kotak tegangan rendah terhubung ke outlet turbin angin.

Lini transmisi antara turbin dan trafo mungkin memiliki hubungan singkat fase-ke-fase. Turbin memiliki perlindungan otomatis untuk melindungi trafo. Pasang saklar pisau pada sisi perlindungan trafo. Desainer menambahkan pembatas arus dan saklar kontrol beban pada sisi tegangan tinggi. Karena tegangan tinggi dan kerentanan sisi jaringan terhadap lonjakan lini transmisi, pasang perlindungan petir pada sisi tegangan tinggi.

2.1 Karakteristik Operasional

Generator memiliki kapasitas kecil. Angin kencang mungkin melebihi rating turbin, memicu perlindungan otomatis untuk membatasi atau menghentikan operasi. Kemudian, trafo yang terhubung beroperasi dengan beban rendah, menyebabkan waktu overload keseluruhan yang singkat.

Trafo memerlukan desain struktural yang kuat. Pembangkit listrik tenaga angin berada di area kompleks seperti dataran tinggi, gurun, atau lepas pantai. Ini membutuhkan desain struktural profesional dan fungsi (lihat Gambar 1 untuk prinsip desain struktural trafo).

3 Persyaratan Teknis

• Pembuatan Panas Rendah:Pembangkit listrik tenaga angin sangat dipengaruhi musim, dan trafo memiliki periode tanpa beban yang panjang. Jadi, selama perancangan, kurangi kerugian tanpa beban. Pilih secara ilmiah lokasi pemasangan untuk pendinginan yang efektif, memungkinkan operasi kecepatan tinggi bahkan di bawah beban.

• Kekuatan Terhadap Cuaca, Pengaruh Lingkungan & Korosi:Di daerah pesisir yang kaya angin, iklim yang keras dapat merusak trafo. Tanpa perangkat perlindungan generator, paparan dan korosi dapat menyebabkan kegagalan operasi.

• Ringan, Kompak, Kuat & Mudah Dipasang/Dioperasikan:Mengingat ruang pemasangan yang kecil dan tidak beraturan, saat memilih trafo, pertimbangkan ruang aman antar peralatan, kapasitas unit, dan berat. Rancang dengan ukuran, bentuk, dan berat yang tepat. Unit turbin angin membutuhkan transportasi/pengelembungan yang disesuaikan berdasarkan jarak untuk menghindari tabrakan/getaran dan meningkatkan kekuatan mekanis.

• Ciri-ciri Teknis Trafo:Dalam beberapa pembangkit listrik tenaga angin, turbin angin menghadapi tantangan lalu lintas/lingkungan alam, membuat perawatan sulit dan mahal. Overhaul besar-besaran menyebabkan downtime yang lama, merugikan efisiensi. Jadi, pilih trafo yang ekonomis, andal, dan aman. Rancang dari berbagai sudut: gunakan struktur tangki terpisah untuk koneksi sakelar beban-trafo. Tangki harus memenuhi standar nasional untuk ukuran, ketat. Untuk kabel tegangan tinggi, ikuti “masuk satu, keluar satu”. Pasang sink panas dengan perangkat perlindungan untuk mencegah tabrakan dan kebocoran minyak. Struktur tangki trafo ditunjukkan dalam Gambar 2.

4 Pemilihan dan Perancangan Optimal Trafo Utama di Pembangkit Listrik Tenaga Angin
4.1 Metode Pendinginan Trafo

Trafo menggunakan metode pendinginan yang berbeda, utamanya celupan minyak, tipe kering, dan isolasi gas. Trafo celupan minyak ukurannya kecil, tahan terhadap tegangan tinggi, dan baik dalam pendinginan, tetapi berisiko kebocoran, injeksi, atau pembakaran pada kesalahan suhu tinggi, mengonsumsi banyak energi dan mencemari lingkungan—jadi pilihlah dengan hati-hati. Tipe kering aman, bersih, tahan api, mudah dirawat, dan tahan terhadap hubungan pendek, namun ukurannya besar dan sulit dipasang. Isolasi gas menggunakan gas non-toksik, non-flamable sebagai media, dengan struktur mirip tipe celupan minyak. Mereka menghindari kekurangan di atas, mudah dirawat, dan patut dipromosikan.

4.2 Perlindungan untuk Sirip Pendingin

Kabinet trafo pembangkit listrik tenaga angin terdiri dari tiga bagian: radiator, tangki minyak, dan ruang depan, dengan radiator membutuhkan perlindungan utama. Karena biasanya dipasang di daerah pesisir liar yang keras, rentan terhadap kerusakan manusia, biasanya dipasang penutup pelat baja di sekitar radiator. Ini mencegah tabrakan dan memastikan pendinginan, sehingga kabinet dan penutup membutuhkan perancangan ilmiah.

4.3 Desain Kabinet Terpisah untuk Sakelar Beban

Mengingat lingkungan dan kondisi operasional trafo pembangkit listrik tenaga angin, sakelar beban dan trafo membutuhkan desain kabinet terpisah:

• Hubungkan saluran keluar trafo ke jalur utama; pastikan efisiensi operasional sakelar beban yang tinggi dalam trafo kombinasi biasa.

• Busur dari sakelar beban internal selama operasi menyebabkan penuaan minyak isolasi dan endapan karbon, merusak isolasi. Oleh karena itu, tangki minyak tetap, terisolasi dari tangki trafo sendiri dan dirancang secara independen, dapat memastikan operasi yang stabil.

5 Aplikasi Praktis Perancangan Optimal

Optimalkan parameter, variabel, dan kondisi operasional melalui algoritma koloni partikel yang ditingkatkan menghasilkan desain trafo optimal. Dibandingkan dengan skema biasa, ini mengurangi penggunaan bahan dan biaya, serta meningkatkan kerugian beban, arus tanpa beban, dan kenaikan suhu kumparan-ke-minyak. Meskipun penggunaan bahan berkurang, kerugian beban meningkat. Jadi, rancang berdasarkan operasi aktual, analisis bahan, kerugian, dan biaya desain untuk memilih skema terbaik.

6 Kesimpulan

Dalam pembangunan dan operasi pembangkit listrik tenaga angin, pastikan operasi sistem listrik yang stabil dengan memilih trafo secara ilmiah sesuai kebutuhan dan standar aktual untuk memaksimalkan peran mereka. Karena desain khusus dan kondisi operasional, rancang secara ilmiah sesuai standar nasional, pengalaman, dan spesifik; optimalkan proses, integrasikan konsep baru, dan bandingkan skema untuk memastikan skema akhir memenuhi persyaratan.