Valg av optimalt design og nøkkeloverveielser for vindkraftverkstransformatorer

1 Betydningen av utvalg og optimal design av vindkrafttransformatorer i vindparker

Med økende spredning av vindkraftsystemer integreres flere strømtransformatorer, som øker total kapasitet og driftstap. Transformatorer, hovedsakelig laget av kostbare silisjernplater, kobbervindinger og folier, er også vanskelige å designe. Derfor er det nødvendig med optimal design og vitenskapelig utvalg for å møte tekniske, nasjonale standarder og brukerbehov.

For å sikre stabil transformatordrift, må operasjonsforhold, tjenestescenarier, designprosesser og prinsipper studeres. Bygg et optimalt designmodell, bruk vitenskapelige metoder til analyse og problemløsing, og danner et kostnadseffektivt design.

Kort sagt, optimal design øker bruken av vindenergi, fremmer rene energikilder, kontrollerer nettetap, forbedrer produktkvaliteten og transformatorstabiliteten, og bidrar til utviklingen av vindkraft. Under designfasen skal transformatorer for vindparker velges vitenskapelig. Gjennom dypere forskning integrerer eksperter IT, skaper metoder som genetiske algoritmer, partikkesvermalgoritmer og nevrale nettverksalgoritmer. Bruk av disse hjelper med å designe bedre egnet transformatorer.

2 Karakteristika og tekniske krav for krafttransformatorer i vindparker

Nåværende krafttransformatorer for vindparker bruker ofte en kombinert struktur. Utseendet og lav- og høyspanskontrollbokser er organisert i en “pin” eller “nett” form, avhengig av installasjonssteder. Lavspanskontrollboksen kobles til utgangene fra vindturbinene.

Overføringslinjer mellom turbiner og transformatorer kan ha fase-til-fase kortslutninger. Turbiner har auton beskyttelse for å beskytte transformatorer. Installer en knivfuseswitch på beskyttelsessiden av transformatoren. Designere legger til strømbegrensere og belastningskontrollskruer på høyspansiden. På grunn av høy spenning og sårbarhet mot overføringslinjeimpulser på nettet, installer lynbeskyttelse på høyspansiden.

2.1 Driftsegenskaper

Generatoren har lite kapasitet. Sterke vind kan overstige turbinens rating, som utløser auton beskyttelse for å begrense eller pause drift. Da kjører den tilkoblede transformatoren med lav last, som fører til korte totalt overlastetidspunkter.

Transformatorer trenger sterkt konstruksjonelt design. Vindparker ligger i komplekse områder som platåer, gobi eller havnære. Dette krever profesjonelt konstruksjonelt design og funksjoner (se figur 1 for konstruksjonelle designprinsipper for transformatorer).

3 Tekniske krav

• Lav varmeoppgjering:Vindparker er sterkt påvirket av sesonger, og transformatorer har lange perioder uten last. Så under design, reduser tap uten last. Velg plasseringen vitenskapelig for effektiv varmeavledning, slik at den kan drive raskt selv under last.

• Sterk motstand mot vær, vittering og korrosjon:I kystområder rikt på vind, kan harske klima skade transformatorer. Uten beskyttende enheter for generatoren, kan eksponering og korrosjon føre til driftsavbrudd.

• Lettvekt, kompakt, høy styrke og lett å installere/drive:Gitt små, uregelmessige installasjonsrom, vurder trygghetsrom mellom utstyr, enhetskapasitet og vekt ved utvalg av transformatorer. Design for kompakt størrelse, form og riktig vekt. Vindturbinenheter trenger tilpasset transport/hiss basert på avstand for å unngå kollisjoner/vibrasjon og øke mekanisk styrke.

• Transformatorers tekniske egenskaper:I noen vindparker står vindturbiner overfor trafikk/naturmiljøutfordringer, som gjør vedlikehold vanskelig og dyrt. Storskalige revisjoner fører til lange nedtidsperioder, som skader effektiviteten. Så velg økonomiske, betrobbare, sikre transformatorer. Design fra flere vinkler: bruk split-tank-strukturer for lastskru-transformatorforbindelser. Tanker må oppfylle nasjonale standarder for størrelse, tettighet. For høyspanskabel, følg “en inn, en ut”. Installer varmesenker med beskyttende enheter for å forhindre kollisjoner og oljelekasje. Transformator-tanksstrukturen vises i figur 2.

4 Utvalg og optimal design av hovedtransformatorer i vindparker
4.1 Transformatorers kjølingmetoder

Transformatorer bruker ulike kjølingmetoder, hovedsakelig oljebeholdere, torrtype og gassisolerte. Oljebeholdere er små, har høy spenningstoleranse og er gode til varmeavledning, men risikerer oljekjøling, injeksjon eller forbrenning ved høytempefeil, som forbruker mye energi og forurener miljøet - så velg forsiktig. Torrtype er trygge, rene, flammebestandige, enkle å vedlikeholde og kortslutningsbestandige, men store og vanskelige å installere. Gassisolerte bruker ufarlig, ikke-brannfarelig gass som medium, med en struktur lik oljebeholdere. De unngår de ovennevnte ulemper, er enkle å vedlikeholde og verdig å fremme.

4.2 Beskyttelse for kjøleflapper

Vindparktransformatorers kabinet har tre deler: radiator, oljetank og frontkammer, der radiatoren trenger nøkkelpunktbeskyttelse. Siden de ofte installeres i tøffe kystområder, utsatt for menneskelig skade, settes vanligvis en stålplate rundt radiatoren. Den forebygger kollisjoner og sikrer varmeavledning, så kabinetet og platen må ha vitenskapelig design.

4.3 Split-kabinetdesign for lastskruer

Gitt vindparktransformatorers driftsmiljø og -forhold, trenger lastskruer og transformatorer split-kabinetdesign:

• Koble transformatorens utgang til hovedlinjen; sikre høy driftseffektivitet av lastskruer i vanlige kombinerte transformatorer.

• Buer fra interne lastskruer under drift forårsaker aldring av isolerende olje og karbondepot, som skader isolasjonen. Derfor kan en fast oljetank, isolert fra transformatorens egen tank og uavhengig designet, sikre stabil drift.

5 Praktisk anvendelse av optimal design

Optimalisering av parametre, variabler og driftsforhold via forbedret partikkeswarmalgoritme gir det optimale transformatordesignet. I sammenligning med vanlige løsninger, reduserer det materialforbruket og kostnadene, og forbedrer lasttap, tomgangsstrøm og spole-til-oljetemperaturstigning. Selv om materialforbruket synker, øker lasttapet. Så design basert på faktisk drift, analyser material, tap og designkostnader for å velge den beste løsningen.

6 Konklusjon

I bygging og drift av vindparker, sikre stabil drift av strømsystemet ved vitenskapelig utvalg av transformatorer etter faktiske behov og standarder for å maksimere deres rolle. På grunn av deres spesielle design og driftsforhold, design vitenskapelig etter nasjonale standarder, erfaring og spesifikke forhold; optimaliser prosesser, integrer nye konsepter og sammenlign løsninger for å sikre at den endelige løsningen oppfyller kravene.