El paper i les característiques dels transformadors en els sistemes d’energia eòlica
En un sistema d’energia eòlica, els transformadors són força interessants, saps? No s’emboliquen directament amb l’energia eòlica, però l’home, realment no es pot prescindir d’ells quan es tracta de transmetre electricitat, enganxar -se a la xarxa i mantenir les coses segures. Mireu, cada pas de l’electricitat que surt d’aquelles fulles de l’aerogenerador que giren fins a incorporar-les de manera estable en els principals transformadors de la xarxa elèctrica hi ha, treballant precisament. Com estan dissenyats i fins a quin punt funcionen? Afecta directament si tot el sistema d’energia eòlica pot funcionar correctament i de manera eficient.
I. El paper principal dels transformadors en els sistemes d’energia eòlica
1. Transformació de tensió: Construir un canal eficient per a la transmissió d’energia
Els aerogeneradors solen posar tensions força baixes. Igual que l’estator d’un generador d’inducció doblement alimentat? Al voltant de 690V. Els generadors d’imants permanents de tracció directa són una mica més altes, però només entre 400-800V. Proveu de transmetre aquesta baixa tensió a llargues distàncies i el corrent és massa elevat: perdeu una tona d’electricitat a les línies. És com l’aigua que flueix a través d’una petita canonada, residus totals.
És allà on es produeix el transformador muntat amb coixinet (anomenem "transformadors de potència eòlica" a la indústria) al costat de la turbina. Un cop recollida l’electricitat d’un grup de turbines a través de les línies, el transformador principal de l’estació de pas del parc eòlic es fa càrrec. Augmenta la tensió mitjana a 110kV de forma alta o 220kV, de manera que es pot connectar a la xarxa principal. Agafeu un parc eòlic de 50MW, per exemple: amb aquests dos augments, perdeu més del 80% menys d’electricitat que si acabeu d’enviar baix voltatge directament. D’aquesta manera, s’utilitza cada tros d’energia allà on importa.
2. Aïllament elèctric: Construir una barrera protectora per a la seguretat dels equips
Les coses electromagnètiques entre els aerogeneradors i la xarxa són força complicades. La tensió de la xarxa fluctua, hi ha interferències harmòniques que poden embolicar-se amb la turbina. I quan la potència de la turbina canvia de sobte, com quan es colpeja una ratxa? Això també pot llançar la xarxa fora de l'equilibri. L’aïllament elèctric del transformador és com una paret invisible. Mou l’electricitat a través de l’acoblament magnètic entre els bobinats, no els cables directes, de manera que talla el circuit de corrent continu entre la turbina i la xarxa i bloqueja alguns harmònics.
Com, si la graella de sobte de curtcircuits, el transformador pot bloquejar el corrent de falla d’arribar a la turbina. En cas contrari, aquell gran corrent fregiria la turbina fàcil. En els parcs eòlics en alta mar, aquest aïllament també disminueix l'impacte de les falles del sòl sobre els equips, redueix la possibilitat que l'aïllament es produeixi un manteniment de tot el sistema.
3. Reglament de qualitat de potència: garantir la connexió de quadrícula estable i fiable
L’energia eòlica està a tot arreu dels llocs i es fa, es fa més fort o més feble. De manera que la tensió i la freqüència de la turbina fluctuen amb el vent. Petites fluctuacions, segur, però la xarxa és estricta sobre la potència entrant: la tensió ha de romandre dins del ± 5%, freqüència dins de ± 0,2Hz. Per assolir aquests estàndards, alguns transformadors de potència eòlica tenen canviadors de tap de càrrega. Ajusten la tensió de sortida en temps real a mesura que canvia la xarxa, mantenint que l’electricitat entri a la xarxa estable.
A més, el nucli i els enrotllaments del transformador estan especialment dissenyats per a la transmissió harmònica. Això redueix els harmònics d’alt ordre que la turbina fa des de la xarxa. De manera que l’electricitat que flueix cap a la xarxa es manté de bona qualitat.
II. Característiques úniques dels transformadors en sistemes d’energia eòlica
1. Disseny robust per a entorns extrems
Els parcs eòlics solen estar en punts remots, al pla, altiples, a les costes, fins i tot al mar. Ambients difícils, de manera que els transformadors també han de ser difícils.
Zones fora de mar o costanera? El vent té un polvoritzador de sal. Per tant, els tancaments i sistemes de refrigeració del transformador han de ser 316 resistents a la corrosió d'acer inoxidable. Dins de les parts d’aïllament? Necessiten un tractament especial de polvorització anti-sal, en cas contrari, els ions de clorur destrossarien els equips ràpidament. Zones d’altitud o fred? El temps baix fa que l’oli aïllant sigui gruixut, difícil de fluir. Per tant, els transformadors necessiten dispositius de calefacció per funcionar al fred. Deserts? Molta sorra i pols poden obstruir els canals de refrigeració, de manera que els equips necessiten cobertes de pols i bons filtres d’aire. I els aerogeneradors vibren quan es fan que la vibració arriba al transformador. És per això que els enrotllaments són ajustats i hi ha pastilles que absorbeixen xoc entre el nucli i el recinte. Impedeix que les parts es deixin anar amb el pas del temps.
2.
Wind Energy és inestable, de manera que la potència de sortida de la turbina salta molt. Això significa que els transformadors han de gestionar tot tipus de canvis de càrrega. Quan la velocitat del vent passa de sobte per sobre del valor nominal, la sortida de la turbina pot afectar 1,2-1,5 vegades la potència nominal. En aquest moment, el transformador d’energia eòlica ha de gestionar aquesta sobrecàrrega durant més de 2 hores sense trepitjar el corrent alt.
Quan el vent és baix, la turbina podria superar el 30% de la càrrega nominal durant molt de temps. Fins i tot aleshores, el transformador ha de mantenir-se eficient al 98% amb una càrrega del 20% -100%. No hi ha "utilitzar un cavall gran per tirar un carro petit" aquí, que perdés energia. Per a les turbines de velocitat variable amb convertidors, els transformadors han de gestionar els canvis d’alta freqüència en les formes d’ona actuals. Els seus nuclis utilitzen majoritàriament fulls d'acer de silici de baixes pèrdues (com el 30q130) per reduir les pèrdues quan s'executen a freqüències altes.
3. Configuració convenient integrada i intel·ligent
Els parcs eòlics se solen repartir i lluny de tot. Per facilitar la instal·lació in situ, els transformadors d’energia eòlica solen utilitzar un disseny integrat. Els transformadors muntats per PAD són un bon exemple: envasen el transformador, els interruptors d’alta tensió i els armaris de control de baixa tensió en una caixa segellada. No cal que hi hagi una sala de commutació independent, fa que la instal·lació sigui més senzilla.
I intel·ligència? Característica gran. Molts transformadors tenen sensors de temperatura, monitors de nivell de petroli i terminals intel·ligents. Recullen la temperatura superior de petroli en temps real, la resistència a l’aïllament, la càrrega de corrent i l’envien al sistema de control del parc eòlic. Els treballadors poden consultar els equips de lluny. Si alguna cosa és una temperatura de petroli de més de 85 graus, el sistema comença a refredar els ventiladors automàticament. Si el nivell de petroli baixa estranyament, alarma de seguida i tanca la sortida de la turbina per evitar que els equips es trenquin.
4. Diverses formes estructurals
El transformador que trieu depèn de la capacitat, la disposició del parc eòlic i la manera de connectar -se a la xarxa. Cada turbina sol obtenir un transformador de coixinet que coincideix amb un transformador, una turbina de 3MW amb un muntatge de coixinet de 3,3 MVVA. Està instal·lat a la base de la torre o a prop, compacte real.
A les línies de recollida, on l’electricitat de diverses turbines s’agrupa per un segon impuls, utilitzem transformadors de recollida de la línia de recollida. La majoria són de tres fases dobles, amb capacitat basada en la potència total de la línia. Com, 10 unitats de turbines de 3MW? Un transformador de 35MVA funciona. Parcs eòlics fora del mar? No hi ha gaire espai, de manera que els transformadors són més petits. Utilitzen majoritàriament el refredament d’aigua en lloc de l’aire per manejar la humitat elevada i el ruixat de sal.
Iii. Sumari
En els sistemes de potència eòlica, els transformadors són com el "canal eficient" per a l'energia, la "barrera protectora" per als equips i el "tutor" de l'estabilitat de la xarxa, tot en un. Fan més que canviar la tensió: han de gestionar els alts i baixos de l’energia del vent, amb entorns durs i compleixen els estàndards estrictes de la xarxa. A mesura que l’energia eòlica es fa més gran (les turbines superiors a 15MW) i s’allunyen a la costa, els transformadors continuaran millorant: més eficients, més intel·ligents, més durs contra les condicions extremes. Seguiran donant suport al creixement de l’energia neta, sens dubte