Выбор оптимального проектирования и ключевые аспекты трансформаторов ветровых электростанций

1 Значение выбора и оптимального проектирования трансформаторов ветрогенераторов на ветропарках

С ростом распространения систем ветроэнергетики увеличивается количество интегрируемых силовых трансформаторов, что повышает общую мощность оборудования и эксплуатационные потери. Трансформаторы, изготовленные в основном из дорогостоящих силиконовых стальных листов, медных обмоток и фольги, также трудно проектировать. Поэтому для удовлетворения технических, национальных стандартов и требований пользователей необходимы оптимальное проектирование и научный выбор.

Для обеспечения стабильной работы трансформаторов необходимо изучить их условия эксплуатации, сценарии использования, процессы проектирования и принципы. Необходимо создать оптимальную модель проектирования, использовать научные методы анализа и решения проблем, а также формировать экономически эффективное проектирование.

В кратце, оптимальное проектирование повышает использование ветроэнергии, продвижение чистой энергии, контроль потерь в сети, качество продукции и устойчивость трансформаторов, способствуя развитию ветроэнергетики. При проектировании следует научно выбирать трансформаторы для ветропарков. С более глубокими исследованиями специалисты интегрируют IT-технологии, создавая методы, такие как генетические, алгоритмы роя частиц и нейронные сети. Применение этих методов помогает разработать более подходящие трансформаторы.

2 Характеристики и технические требования к силовым трансформаторам ветропарков

Текущие силовые трансформаторы ветропарков часто используют комбинированную структуру. Их внешний вид и коробки управления высоким и низким напряжением располагаются в виде "штырей" или "сетки", в зависимости от мест установки. Коробка низкого напряжения подключена к выходам ветрогенераторов.

Между турбинами и трансформаторами могут возникнуть межфазные замыкания. Турбины имеют автоматическую защиту, чтобы защитить трансформаторы. Установите ножевой предохранительный выключатель на стороне защиты трансформатора. Проектировщики добавляют ограничители тока и выключатели управления нагрузкой на стороне высокого напряжения. Из-за высокого напряжения и уязвимости со стороны сети к скачкам напряжения на линиях передачи, установите защиту от молний на стороне высокого напряжения.

2.1 Эксплуатационные характеристики

Генераторы имеют малую мощность. Сильные ветры могут превышать номинальные значения турбин, вызывая автоматическую защиту, которая ограничивает или приостанавливает работу. В этом случае связанный трансформатор работает на низкой нагрузке, что приводит к короткому времени перегрузки в целом.

Трансформаторам требуется прочная конструкция. Ветропарки находятся в сложных районах, таких как плато, Гоби или побережье. Эти районы требуют профессионального конструктивного проектирования и функций (см. Рисунок 1 для принципов конструктивного проектирования трансформаторов).

3 Технические требования

• Низкое тепловыделение: Ветропарки сильно зависят от сезонности, и трансформаторы имеют длительные периоды без нагрузки. Поэтому при проектировании необходимо снизить потери без нагрузки. Научно выберите место установки для эффективного рассеивания тепла, что позволит работать на высоких скоростях даже под нагрузкой.

• Высокая устойчивость к погодным условиям, старению и коррозии: В прибрежных районах с сильными ветрами суровые климатические условия могут повредить трансформаторы. Без защитных устройств генераторов воздействие и коррозия могут привести к отказам в работе.

• Легкий, компактный, высокопрочный и легкий в установке и эксплуатации: Учитывая малые и нерегулярные места установки, при выборе трансформаторов следует учитывать безопасное расстояние между оборудованием, мощность и вес блока. Дизайн должен быть компактным, правильной формы и с надлежащим весом. Блоки ветрогенераторов нуждаются в индивидуальном транспортировке и подъеме, исходя из расстояния, чтобы избежать столкновений и вибраций и повысить механическую прочность.

• Технические характеристики трансформаторов: В некоторых ветропарках ветрогенераторы сталкиваются с транспортными и природными препятствиями, что затрудняет обслуживание и делает его дорогим. Крупные ремонты приводят к длительным простоем, снижая эффективность. Поэтому выбирайте экономичные, надежные и безопасные трансформаторы. Проектируйте с разных углов: используйте разделенные баки для подключения выключателей нагрузки и трансформаторов. Баки должны соответствовать национальным стандартам по размеру и герметичности. Для высоковольтных кабелей следуйте принципу "один вход, один выход". Установите радиаторы с защитными устройствами, чтобы предотвратить столкновения и утечки масла. Конструкция бака трансформатора показана на рисунке 2.

4 Выбор и оптимальное проектирование основных трансформаторов в ветропарках
4.1 Методы охлаждения трансформаторов

Трансформаторы используют различные методы охлаждения, в основном маслонаполненные, сухие и газонаполненные. Маслонаполненные трансформаторы компактны, устойчивы к высокому напряжению и хорошо рассеивают тепло, но при высокотемпературных неисправностях рискуют протечкой, впрыском или горением масла, потребляют много энергии и загрязняют окружающую среду — поэтому выбирайте их осторожно. Сухие трансформаторы безопасны, экологичны, огнестойки, легко обслуживаются и устойчивы к коротким замыканиям, однако они крупные и трудно устанавливаются. Газонаполненные трансформаторы используют нетоксичный, негорючий газ в качестве среды, с конструкцией, похожей на маслонаполненные. Они избегают вышеупомянутых недостатков, легко обслуживаются и заслуживают продвижения.

4.2 Защита радиаторов

Корпуса трансформаторов ветропарков состоят из трех частей: радиатор, масляный бак и передняя камера, причем радиатор требует ключевой защиты. Поскольку они часто устанавливаются в суровых прибрежных условиях, подверженных человеческому воздействию, вокруг радиатора обычно устанавливается стальная пластина. Она предотвращает столкновения и обеспечивает рассеивание тепла, поэтому корпус и крышка требуют научного проектирования.

4.3 Раздельный дизайн корпуса для выключателей нагрузки

Учитывая условия эксплуатации и окружающую среду трансформаторов ветропарков, выключатели нагрузки и трансформаторы требуют раздельного дизайна корпуса:

• Подключите выход трансформатора к главной линии; обеспечьте высокую эффективность работы выключателей нагрузки в обычных комбинированных трансформаторах.

• Дуги от внутренних выключателей нагрузки во время работы вызывают старение изоляционного масла и образование углеродных отложений, нарушая изоляцию. Таким образом, фиксированный масляный бак, изолированный от собственного бака трансформатора и спроектированный независимо, может обеспечить стабильную работу.

5 Практическое применение оптимального проектирования

Оптимизация параметров, переменных и условий эксплуатации с помощью усовершенствованного алгоритма роя частиц позволяет получить оптимальное проектирование трансформатора. По сравнению с обычными схемами это уменьшает использование материалов и затраты, а также улучшает потери при нагрузке, ток без нагрузки и повышение температуры обмотки относительно масла. Хотя использование материалов уменьшается, потери при нагрузке увеличиваются. Поэтому проектирование должно основываться на фактической эксплуатации, анализируя материалы, потери и затраты на проектирование, чтобы выбрать наилучшую схему.

6 Заключение

При строительстве и эксплуатации ветропарков обеспечьте стабильную работу системы электроснабжения, научно выбирая трансформаторы в соответствии с фактическими потребностями и стандартами, чтобы максимально использовать их возможности. Учитывая их особенности конструкции и условий эксплуатации, проектируйте их научно в соответствии с национальными стандартами, опытом и конкретными особенностями; оптимизируйте процессы, интегрируйте новые концепции и сравнивайте схемы, чтобы окончательная схема соответствовала требованиям.