نقش و ویژگی های ترانسفورماتورها در سیستم های انرژی باد
در یک سیستم انرژی باد ، ترانسفورماتورها بسیار جالب هستند ، می دانید؟ آنها به طور مستقیم با انرژی باد آشفتگی نمی کنند ، اما انسان ، شما واقعاً نمی توانید بدون آنها هنگام انتقال برق ، اتصال به شبکه و ایمن نگه داشتن چیزها ، بدون آنها انجام دهید. ببینید ، هر قدم از برق که از آن تیغه های توربین بادی در حال چرخش بیرون می آید تا آن را به صورت پایدار در شبکه اصلی برق بدست آورید - transformers درست در همان جا قرار دارد و دقیقاً کار می کند. آنها چگونه طراحی شده اند و چقدر خوب عمل می کنند؟ این مستقیماً تأثیر می گذارد که آیا کل سیستم انرژی باد می تواند به درستی و کارآمد اجرا شود.
I. نقش اصلی ترانسفورماتورها در سیستم های انرژی باد
1. تحول ولتاژ: ایجاد یک کانال کارآمد برای انتقال انرژی
توربین های بادی معمولاً ولتاژهای بسیار کمی ایجاد می کنند. مانند ، استاتور یک مضاعف- ژنراتور القایی تغذیه شده؟ حدود 690 ولت. Direct - درایو ژنراتورهای آهنربای دائمی کمی بالاتر است ، اما هنوز هم بین 400 {7} 800 ولت. سعی کنید آن ولتاژ کم را در مسافت های طولانی منتقل کنید و جریان بیش از حد زیاد می شود-یک تن برق را در خطوط از دست می دهید. این مانند آب است که از طریق یک لوله ریز ، زباله های کل جاری می شود.
این جایی است که ترانسفورماتور نصب شده pad- (ما "ترانسفورماتورهای باد" را در صنعت می نامیم) در کنار توربین وارد می شود. این مراحل است که ولتاژ کم تا متوسط {{2} معمولاً 10kV یا 35kV-} و این باعث کاهش ضرر انتقال می شود. هنگامی که برق حاصل از یک دسته از توربین ها از طریق خطوط جمع می شود ، ترانسفورماتور اصلی در مرحله مزرعه بادی-} UP به دست می گیرد. این ولتاژ متوسط را به بالا - مانند 110kV یا 220kV - افزایش می دهد تا بتواند به شبکه اصلی وصل شود. به عنوان مثال ، یک مزرعه بادی 50 مگاوات در نظر بگیرید: با این دو افزایش ، بیش از 80 ٪ برق کمتری را از دست می دهید تا اینکه فقط ولتاژ کم را مستقیماً از طریق آن ارسال کرده اید. به این ترتیب ، هر مقدار انرژی در جایی که مهم است استفاده می شود.
2. جداسازی الکتریکی: ایجاد یک مانع محافظ برای ایمنی تجهیزات
مواد الکترومغناطیسی بین توربین های بادی و شبکه بسیار پیچیده است. ولتاژ شبکه در نوسان است ، تداخل هارمونیک وجود دارد- همه آنچه را که می تواند با توربین خراب کند ، وجود دارد. و هنگامی که قدرت توربین به طور ناگهانی تغییر می کند ، مانند وقتی که یک غرق می شود؟ این می تواند شبکه را نیز از تعادل خارج کند. انزوای الکتریکی ترانسفورماتور مانند یک دیوار نامرئی است. این برق را از طریق اتصال مغناطیسی بین سیم پیچ ها ، نه سیم های مستقیم حرکت می دهد ، بنابراین مدار DC را بین توربین و شبکه قطع می کند و برخی از هارمونیک ها را مسدود می کند.
مانند ، اگر شبکه به طور ناگهانی مدارهای کوتاه - ، ترانسفورماتور می تواند این جریان را از رسیدن به توربین مسدود کند. در غیر این صورت ، این جریان زیاد توربین را آسان می کند. در مزارع بادی مرطوب در خارج از کشور ، این انزوا همچنین تأثیر گسل های زمینی را بر تجهیزات کاهش می دهد ، احتمال شکستن عایق را کاهش می دهد {3 {}} کل سیستم را صاف نگه می دارد.
3. تنظیم کیفیت قدرت: اطمینان از اتصال پایدار و قابل اعتماد شبکه
انرژی باد در همه جا - می آید و می رود ، قوی تر یا ضعیف تر می شود. بنابراین ولتاژ و فرکانس از توربین با باد در نوسان است. نوسانات کوچک ، مطمئناً ، اما سختگیرانه شبکه در مورد قدرت ورودی: ولتاژ باید در 5 ٪ پوند باقی بماند ، فرکانس در 0.2 هرتز. برای رسیدن به این استانداردها ، برخی از ترانسفورماتورهای باد در -} Changers Tap Tap. آنها ولتاژ خروجی را در زمان واقعی با تغییر شبکه تنظیم می کنند و برق را به داخل شبکه پایدار نگه می دارند.
به علاوه ، هسته و سیم پیچ های ترانسفورماتور به طور خاص برای جابجایی انتقال هارمونیک طراحی شده اند. این باعث کاهش HARMONICS HARMONICS- سفارش توربین می شود که از ایجاد شبکه استفاده می کند. بنابراین برق که به داخل شبکه جاری می شود ، کیفیت خوبی باقی می ماند.
ii. ویژگی های منحصر به فرد ترانسفورماتورها در سیستم های انرژی باد
1. طراحی ناهموار برای محیط های شدید
مزارع بادی معمولاً در نقاط از راه دور - بیابان ، فلات ، سواحل ، حتی در دریا قرار دارند. محیط های سخت ، بنابراین ترانسفورماتورها نیز باید سخت باشند.
مناطق دریایی یا ساحلی؟ باد در آن اسپری نمکی قرار گرفت. بنابراین محفظه های ترانسفورماتور و سیستم های خنک کننده باید 316 فولاد ضد زنگ - Super Corrosion - مقاوم باشند. داخل قطعات عایق؟ آنها به درمان اسپری نمکی به ضد {5} ویژه نیاز دارند ، در غیر این صورت یونهای کلرید تجهیزات را سریع خراب می کنند. ارتفاع {7- ارتفاع یا مناطق سرد؟ دمای کم باعث می شود روغن عایق ضخیم و جریان آن سخت باشد. بنابراین ترانسفورماتورها برای کار در سرما به دستگاه های گرمایش نیاز دارند. بیابان ها؟ بسیاری از شن و ماسه و گرد و غبار می توانند کانال های خنک کننده را مسدود کنند ، بنابراین تجهیزات به روکش گرد و غبار و فیلترهای هوای خوب نیاز دارند. و توربین های بادی هنگام اجرا- ارتعاش می کنند که لرزش به ترانسفورماتور می رسد. به همین دلیل سیم پیچ ها محکم هستند ، و پدهای جذب کننده {13 {}}} بین هسته و محفظه وجود دارد. قطعات را از شل شدن به مرور زمان متوقف می کند.
2. ویژگی های توربین مطابق با عملکرد پویا
ناپایدار انرژی باد است ، بنابراین انرژی خروجی توربین بسیار زیاد پرش می کند. این بدان معناست که ترانسفورماتورها باید انواع تغییرات بار را کنترل کنند. هنگامی که سرعت باد به طور ناگهانی بیش از مقدار امتیاز {{2} مانند یک gust-}} خروجی توربین ممکن است 1.2-1.5 برابر قدرت امتیاز باشد. در آن مرحله ، ترانسفورماتور انرژی باد مجبور است بیش از 2 ساعت بدون اینکه از جریان زیاد برسد ، بیش از 2 ساعت از آن استفاده کند.
هنگامی که باد کم است ، توربین ممکن است برای مدت طولانی زیر 30 ٪ از بار رتبه بندی شده باشد. حتی در این صورت ، ترانسفورماتور باید بیش از 98 ٪ در 20 ٪- بار 100 ٪ کارآمد بماند. نه "استفاده از یک اسب بزرگ برای کشیدن یک سبد کوچک" در اینجا ، که انرژی را هدر می دهد. برای توربین های متغیر - با مبدل ها ، ترانسفورماتورها باید تغییرات فرکانس - را در شکل موج های فعلی نیز کنترل کنند. هسته های آنها بیشتر از ورق های فولادی سیلیکون با ضرر کم (مانند 30Q130) استفاده می کنند تا هنگام کار در فرکانس های زیاد ضرر را کاهش دهند.
3. پیکربندی مناسب یکپارچه و هوشمند
مزارع بادی معمولاً از همه چیز پخش می شوند. برای نصب- نصب سایت آسانتر ، ترانسفورماتورهای بادگیر اغلب از یک طرح یکپارچه استفاده می کنند. ترانسفورماتورهای نصب شده PAD- مثال خوبی هستند: آنها خود ترانسفورماتور ، سوئیچ های ولتاژ بالا- و کابینت های کنترل ولتاژ کم- را در یک جعبه مهر و موم شده بسته بندی می کنند. نیازی به اتاق سوئیچ جداگانه نیست ، نصب را ساده تر می کند.
و هوش؟ ویژگی بزرگ بسیاری از ترانسفورماتورها دارای سنسورهای دما ، مانیتور سطح روغن و پایانه های هوشمند هستند. آنها داده های واقعی - time- را مانند دمای روغن بالا ، مقاومت عایق ، بارگیری می کنند {4- را بارگیری می کنند و آن را به سیستم نظارت مزرعه بادی ارسال می کنند. کارگران می توانند تجهیزات را از دور بررسی کنند. اگر چیزی خاموش باشد - مانند دمای روغن بیش از 85 درجه-} سیستم به طور خودکار طرفداران خنک کننده را شروع می کند. اگر سطح روغن به طرز عجیبی کاهش یابد ، بلافاصله هشدار می دهد و خروجی توربین را قفل می کند تا از شکستن تجهیزات جلوگیری شود.
4. اشکال ساختاری متنوع
کدام ترانسفورماتور را انتخاب می کنید به ظرفیت ، چیدمان و نحوه اتصال آن به شبکه بستگی دارد. هر توربین معمولاً یک ترانسفورماتور نصب شده - - مانند ، یک جفت توربین 3MW با یک پد 3.3mva - mount می شود. آن را در پایه برج یا مجاور ، جمع و جور واقعی نصب می کند.
در خطوط جمع آوری ، که در آن برق از توربین های متعدد برای افزایش دوم گروه بندی می شود ، ما از ترانسفورماتورهای مرحله -} استفاده می کنیم. بیشتر آنها سه- فاز دو برابر- سیم پیچ ، با ظرفیت مبتنی بر قدرت کل خط هستند. مانند ، 10 واحد توربین 3 مگاوات؟ یک ترانسفورماتور 35MVA کار می کند. مزارع بادی دریایی؟ فضای زیادی نیست ، بنابراین ترانسفورماتورها کوچکتر هستند. آنها بیشتر به جای هوا از خنک کننده آب استفاده می کنند تا رطوبت بالا و اسپری نمک را کنترل کنند.
iii خلاصه
در سیستم های انرژی باد ، ترانسفورماتورها مانند "کانال کارآمد" برای انرژی ، "سد محافظ" برای تجهیزات و "نگهبان" ثبات شبکه هستند ، همه در یک. آنها بیش از تغییر ولتاژ - انجام می دهند که باید فراز و نشیب های انرژی باد ، محیط های سخت را کنترل کنند و استانداردهای سخت شبکه را رعایت کنند. با بزرگتر شدن نیروی باد (توربین های بالای 15 مگاوات) و دورتر از خارج از کشور می رود ، ترانسفورماتورها بهتر می شوند: کارآمدتر ، باهوش تر ، سخت تر در برابر شرایط شدید. آنها بدون شک از رشد انرژی پاک حمایت می کنند