Wybór optymalnego projektu i kluczowe zagadnienia dotyczące transformatorów w farmach wiatrowych

1 Znaczenie wyboru i optymalnego projektowania transformatorów wiatrowych w farmach wiatrowych

Wraz z rozprzestrzenianiem się systemów wiatrowych, do sieci jest integrowane coraz więcej transformatorów, co zwiększa całkowitą pojemność sprzętu i straty operacyjne. Transformatory, wykonane głównie ze szkła silikonowego, cewek miedzianych i folii, są również trudne do zaprojektowania. Dlatego potrzebne jest optymalne projektowanie i naukowy wybór, aby spełnić wymagania techniczne, narodowe standardy i oczekiwania użytkowników.

Aby zapewnić stabilną pracę transformatora, należy przeanalizować warunki pracy, scenariusze eksploatacji, procesy projektowe i zasady. Należy stworzyć model optymalnego projektowania, używać naukowych metod analizy i rozwiązywania problemów, tworząc kosztowo-efektywne projekty.

Krótko mówiąc, optymalne projektowanie zwiększa wykorzystanie energii wiatrowej, promuje czystą energię, kontroluje straty w sieci, poprawia jakość produktów i stabilność transformatorów, wspomagając rozwój energii wiatrowej. Podczas projektowania należy naukowo wybierać transformatory dla farm wiatrowych. Dzięki głębszym badaniom eksperci integrują IT, tworząc metody takie jak algorytmy genetyczne, roju cząsteczek i sieci neuronowych. Ich zastosowanie pomaga zaprojektować lepiej dopasowane transformatory.

2 Charakterystyka i wymagania techniczne transformatorów wiatrowych

Obecnie transformatory wiatrowe często mają kombinowany układ. Ich wygląd i skrzynki sterujące napięciem wysokim i niskim są ułożone w kształcie „szpilki” lub „siatki”, w zależności od miejsca instalacji. Skrzynka niskiego napięcia łączy się z wyjściami turbin wiatrowych.

Linie przesyłowe między turbinami a transformatorami mogą mieć krótkie połączenia fazowe. Turbiny mają automatyczną ochronę, która chroni transformatory. Na stronie ochronnej transformatora montuje się przełącznik ostrzynowy. Projektanci dodają ograniczniki prądu i przełączniki sterujące obciążeniem na stronie wysokiego napięcia. Ze względu na wysokie napięcie i podatność strony sieciowej na impulsy przepięcia linii przesyłowych, montuje się ochronę przed piorunami na stronie wysokiego napięcia.

2.1 Charakterystyka pracy

Generatory mają małą pojemność. Silne wiatry mogą przekroczyć parametry turbiny, aktywując automatyczną ochronę, która ogranicza lub zatrzymuje pracę. Wtedy połączony transformator działa przy niskim obciążeniu, prowadząc do krótkich okresów przeciążenia ogólnego.

Transformatory potrzebują solidnego projektu konstrukcyjnego. Farmy wiatrowe znajdują się w skomplikowanych obszarach, takich jak płaskowyże, Gobi czy wybrzeża. To wymaga profesjonalnego projektu konstrukcyjnego i funkcji (patrz Rysunek 1, zasady projektowania konstrukcji transformatora).

3 Wymagania techniczne

• Niska generacja ciepła:Farmy wiatrowe są silnie wpływowane przez pory roku, a transformatory mają długie okresy bez obciążenia. Dlatego podczas projektowania należy zmniejszyć straty bezobciążeniowe. Naukowo wybierz lokalizację montażową, aby zapewnić efektywną dyssypację ciepła, umożliwiając szybką pracę nawet pod obciążeniem.

• Odporne na warunki pogodowe, erozję i korozję:W nadmorskich obszarach bogatych w wiatr, surowe warunki klimatyczne mogą uszkodzić transformatory. Bez urządzeń ochronnych generatora, ekspozycja i korozja mogą powodować awarie w pracy.

• Lekkie, kompaktowe, wysokiej wytrzymałości i łatwe w montażu/obsłudze:Z uwagi na małe, nieregularne przestrzenie montażowe, przy wyborze transformatorów należy brać pod uwagę bezpieczny odstęp między urządzeniami, pojemność jednostki i wagę. Projektuj na kompaktowe rozmiary, kształt i odpowiednią wagę. Jednostki turbin wiatrowych wymagają dostosowanego transportu/wciągu, biorąc pod uwagę odległości, aby uniknąć kolizji/wibracji i zwiększyć wytrzymałość mechaniczną.

• Cechy techniczne transformatora:W niektórych farmach wiatrowych, turbiny wiatrowe napotykają trudności związane z ruchem i środowiskiem naturalnym, co utrudnia i drogo kosztuje konserwację. Duże remonty powodują długie przerwy, obniżając efektywność. Dlatego wybieraj ekonomiczne, niezawodne i bezpieczne transformatory. Projekty podejmowane są z wielu perspektyw: stosuj konstrukcje zbiorników podzielonych dla połączeń przełączników obciążeniowych-transformator. Zbiorniki muszą spełniać narodowe standardy dotyczące rozmiarów i szczelności. Dla kabli wysokiego napięcia stosuj zasady „jeden wejście, jedno wyjście”. Montuj chłodnice z urządzeniami ochronnymi, aby zapobiec kolizjom i przeciekom oleju. Konstrukcja zbiornika transformatora pokazana jest na Rysunku 2.

4 Wybór i optymalne projektowanie głównych transformatorów w farmach wiatrowych
4.1 Metody chłodzenia transformatorów

Transformatory wykorzystują różne metody chłodzenia, głównie zamoczone w oleju, suchotnicze i gazowe. Zamoczone w oleju są małe, odporne na wysokie napięcia i dobrze dyssypują ciepło, ale ryzyko przecieku, wstrzykiwania lub spalania oleju w przypadku awarii wysokich temperatur, zużywają dużo energii i zanieczyszczają środowisko – więc wybieraj ostrożnie. Suchotnicze są bezpieczne, czyste, odpornościowe na ogień, łatwe w utrzymaniu i odpornościowe na zwarcia, jednak duże i trudne do montażu. Gazowe wykorzystują nietoksyczny, niepalny gaz jako medium, z konstrukcją podobną do zamoczonych w oleju. Unikają powyższych wad, są łatwe w utrzymaniu i warto je promować.

4.2 Ochrona skrzydeł chłodzących

Skrzynie transformatorów w farmach wiatrowych mają trzy części: radiator, zbiornik oleju i przedział przedni, z radiatorami wymagającymi kluczowej ochrony. Ponieważ są często instalowane w surowych dzikich terenach nadmorskich, podatnych na uszkodzenia ludzkie, zwykle ustawia się wokół radiatorskiej płytę stalową. Zapobiega ona kolizjom i zapewnia dyssypację ciepła, więc skrzynia i pokrywa wymagają naukowego projektowania.

4.3 Podzielona konstrukcja skrzyni dla przełączników obciążeniowych

Z uwagi na warunki pracy i eksploatacji transformatorów w farmach wiatrowych, przełączniki obciążeniowe i transformatory wymagają podzielonej konstrukcji skrzyni:

• Połącz wyjście transformatora z linią główną; zapewnij wysoką efektywność pracy przełączników obciążeniowych w zwykłych transformatorach kombinowanych.

• Łuki elektryczne z wewnętrznymi przełącznikami obciążeniowymi podczas pracy powodują starzenie się izolującego oleju i osadzanie węgla, szkodząc izolacji. Dlatego stały zbiornik oleju, oddzielony od własnego zbiornika transformatora i niezależnie zaprojektowany, może zapewnić stabilną pracę.

5 Praktyczne zastosowanie optymalnego projektowania

Optymalizacja parametrów, zmiennych i warunków pracy za pomocą ulepszonego algorytmu roju cząsteczek daje optymalny projekt transformatora. W porównaniu z zwykłymi schematami, redukuje zużycie materiałów i koszty, a także poprawia straty obciążeniowe, prąd bezobciążeniowy i wzrost temperatury cewki-oleju. Choć zużycie materiałów spada, straty obciążeniowe rosną. Dlatego projektuj na podstawie rzeczywistej pracy, analizując materiał, straty i koszty projektowe, aby wybrać najlepszy schemat.

6 Podsumowanie

W budowie i eksploatacji farm wiatrowych, zapewnij stabilną pracę systemu energetycznego, wybierając transformatory naukowo zgodnie z rzeczywistymi potrzebami i standardami, aby maksymalizować ich rolę. Ze względu na specjalny projekt i warunki pracy, projektuj naukowo zgodnie z narodowymi standardami, doświadczeniem i szczegółami; optymalizuj procesy, integruj nowe koncepcje i porównuj schematy, aby upewnić się, że końcowy spełnia wymagania.