Rolul și caracteristicile transformatoarelor în sistemele de energie eoliană
Într -un sistem de energie eoliană, transformatoarele sunt destul de interesante, știi? Nu se încurcă direct cu energia eoliană, dar omule, nu poți face cu ei fără ei când vine vorba de transmiterea electricității, a conecta la rețea și de a păstra lucrurile în siguranță. Vedeți, la fiecare pas din energia electrică care iese din acele lame de turbină eoliene care se învârte pentru a -l intra în mod stabil în principala rețea de putere - Transformatoare sunt chiar acolo, funcționând precis. Cum sunt proiectate și cât de bine funcționează? Acesta afectează direct dacă întregul sistem de energie eoliană poate rula corect și eficient.
I. Rolul de bază al transformatoarelor în sistemele de energie eoliană
1. Transformarea tensiunii: construirea unui canal eficient pentru transmiterea energiei
Turbinele eoliene pun de obicei tensiuni destul de mici. Cum ar fi, statorul unui generator dublu - de inducție alimentată? În jur de 690V. Direct - Drive Generatoarele de magnet permanent sunt puțin mai mari, dar încă între 400 - 800V. Încercați să transmiteți acea tensiune joasă pe distanțe lungi, iar curentul devine mult prea mare, pierdeți o tonă de electricitate în linii. Este ca și apa care curge printr -o țeavă minusculă, deșeuri totale.
Acolo este transformatorul montat cu pad - (îi numim „Transformatoare de putere eoliană” în industrie) de lângă turbină vine. Intră că tensiunea joasă până la mediu - de obicei 10kV sau 35kv - și care reduce pierderile de transmisie de 35kv. Odată ce energia electrică dintr -o grămadă de turbine este colectată prin linii, transformatorul principal din stația de etapă a fermei eoliene - preia. Crește tensiunea medie la mare - ca 110kv sau 220kv -, astfel încât să se poată conecta la rețeaua principală. Luați un parc eolian de 50 MW, de exemplu: cu aceste două impulsuri, pierdeți peste 80% mai puțină energie electrică decât dacă ați trimis doar tensiune joasă. În acest fel, fiecare energie se obișnuiește acolo unde contează.
2. Izolare electrică: Construirea unei bariere de protecție pentru siguranța echipamentelor
Lucrurile electromagnetice dintre turbinele eoliene și rețea sunt destul de complicate. Tensiunea grilei fluctuează, există interferențe armonice - tot ceea ce se poate încurca cu turbina. Și când puterea turbinei se schimbă brusc, ca atunci când o rafală lovește? Asta poate arunca și rețeaua din echilibru. Izolarea electrică a transformatorului este ca un perete invizibil. Mută energia electrică prin cuplaj magnetic între înfășurări, nu fire directe, astfel încât reduce circuitul DC dintre turbină și grilă și blochează unele armonice.
Cum ar fi, dacă grila brusc scurtă - circuite, transformatorul poate bloca acel curent de defecțiune să ajungă la turbină. În caz contrar, acel curent ridicat ar prăji ușor turbina. În parcurile eoliene umede offshore, această izolare scade, de asemenea, impactul defecțiunilor la sol asupra echipamentelor, scade șansa de a se descompune izolarea - menține întregul sistem în funcțiune.
3. Reglarea calității puterii: asigurarea conexiunii la rețea stabilă și fiabilă
Energia eoliană este peste tot locul - vine și merge, devine mai puternică sau mai slabă. Deci tensiunea și frecvența din turbină fluctuează cu vântul. Fluctuații mici, sigur, dar rețeaua este strictă cu privire la puterea primită: tensiunea trebuie să rămână la ± 5%, frecvență în ± 0,2Hz. Pentru a atinge aceste standarde, unele transformatoare de energie eoliană au pe {- încărcături de tabter de încărcare. Acestea reglează tensiunea de ieșire în timp real pe măsură ce rețeaua se schimbă, menținând electricitatea să intre în rețea stabilă.
În plus, miezul și înfășurările transformatorului sunt special concepute pentru a strecura transmisia armonică. Care reduce armonicele de comandă - pe care le face turbina din încurcarea rețelei. Deci, energia electrică care curge în rețea rămâne de bună calitate.
Ii. Caracteristici unice ale transformatoarelor în sistemele de energie eoliană
1. Design accidentat pentru medii extreme
Fermele eoliene sunt de obicei în pete îndepărtate - pustie, platouri, coaste, chiar și pe mare. Medii dure, astfel încât transformatoarele trebuie să fie dure.
Zonele offshore sau de coastă? Vântul are spray de sare în el. Deci, carcasele de transformare și sistemele de răcire trebuie să fie 316 Oțel inoxidabil - Super coroziune - rezistent. În interiorul pieselor de izolare? Au nevoie de un tratament special anti - spray de sare, altfel ionii de clorură ar distruge rapid echipamentul. Ridicat - altitudine sau zone reci? Timpul scăzut face ca uleiul izolant să fie gros, greu de curgere. Deci, transformatoarele au nevoie de dispozitive de încălzire pentru a lucra la frig. Deșerturi? O mulțime de nisip și praf pot înfunda canale de răcire, astfel încât echipamentele au nevoie de capace de praf și filtre de aer bune. Iar turbinele eoliene vibrează atunci când rulează - că vibrația ajunge la transformator. De aceea, înfășurările sunt strânse și există șoc - absorbante de absorbție între miez și incintă. Oprește piesele să se slăbească în timp.
2.. Performanță dinamică care potrivesc caracteristicile turbinei
Energia eoliană este instabilă, astfel încât puterea de ieșire a turbinei sare foarte mult. Asta înseamnă că transformatoarele trebuie să gestioneze tot felul de modificări de încărcare. Când viteza vântului trece brusc peste valoarea nominală - ca o rafală - ieșirea turbinei ar putea atinge 1,2-1,5 ori puterea nominală. În acel moment, transformatorul de energie eoliană trebuie să gestioneze această suprasarcină timp de peste 2 ore, fără a declanșa de la curent ridicat.
Când vânt este scăzut, turbina ar putea rula sub 30% din sarcina nominală pentru o lungă perioadă de timp. Chiar și atunci, transformatorul trebuie să rămână eficient - peste 98% pe 20% - 100% încărcare. Nu „folosirea unui cal mare pentru a trage un cărucior mic” aici, asta ar risipi energie. Pentru turbine de viteză variabile - cu convertoare, transformatoarele trebuie să gestioneze High - Modificări de frecvență în formele de undă curente. Nucleele lor folosesc în mare parte foi de oțel cu siliciu scăzut (cum ar fi 30q130) pentru a reduce pierderile atunci când se desfășoară la frecvențe mari.
3. Configurație convenabilă integrată și inteligentă
Fermele eoliene sunt de obicei răspândite și departe de toate. Pentru a face mai ușor instalarea site -ului -, transformatoarele de putere eoliană folosesc adesea un aspect integrat. Transformatoarele montate {- sunt un exemplu bun: ambalează transformatorul în sine, întrerupătoarele de tensiune - și dulapurile de control de tensiune scăzute - într -o cutie sigilată. Nu este nevoie de o sală de comutare separată, simplifică instalarea.
Și inteligență? Caracteristică mare. Multe transformatoare au senzori de temperatură, monitoare la nivel de ulei și terminale inteligente. Colectează datele de timp reale - {-, cum ar fi temperatura uleiului de top, rezistența la izolare, curentul de încărcare - și le trimit la sistemul de monitorizare al fermei eoliene. Muncitorii pot verifica echipamentele de departe. Dacă ceva este oprit -, cum ar fi temperatura uleiului de peste 85 de grade - Sistemul începe să răcească ventilatoarele automat. Dacă nivelul uleiului scade ciudat, acesta alarmează imediat și blochează ieșirea turbinei pentru a împiedica echipamentul să se rupă.
4. forme structurale diverse
Ce transformator pe care îl alegeți depinde de capacitatea, aspectul parcului eolian și de modul în care se conectează la rețea. Fiecare turbină primește de obicei o placă potrivită - transformatorul montat - ca, o pereche de turbină 3MW cu o placă de 3,3mva -. Este instalat la baza turnului sau în apropiere, reală compactă.
În liniile de colectare, în care energia electrică din mai multe turbine este grupată pentru un al doilea impuls, folosim linia de colectare pas - Up Transformers. Majoritatea sunt trei - fază dublă - șerpuirea, cu capacitate bazată pe puterea totală a liniei. Cum ar fi, 10 unități de turbine 3MW? Un transformator de 35mva funcționează. Fermele eoliene offshore? Nu prea mult spațiu, deci transformatoarele sunt mai mici. În mare parte folosesc răcirea cu apă în loc de aer pentru a face față umidității ridicate și spray -ului de sare.
Iii. Rezumat
În sistemele de energie eoliană, transformatoarele sunt ca „canalul eficient” pentru energie, „bariera de protecție” pentru echipamente și „păzitorul” stabilității rețelei, toate într -una. Ei fac mai mult decât doar tensiunea de schimbare - trebuie să se ocupe de ascensiunile și coborâșurile energiei eoliene, medii dure și să îndeplinească standarde stricte de grilă. Pe măsură ce energia eoliană devine mai mare (turbine de peste 15 MW) și merge mai departe în larg, transformatoarele vor continua să se îmbunătățească: mai eficient, mai inteligent, mai dur față de condiții extreme. Vor continua să sprijine creșterea energiei curate, fără îndoială