Kako svijet snažno gura prema čistijim, dekarboniziranim energetskim mrežama, energija vjetra je postala jedan od velikih stubova koji sve to drže. Naravno, ljudi imaju tendenciju da se uzbude zbog tih masivnih lopatica koje se okreću i ogromnih gondola smještenih na vrhu tornjeva. Ali pravi neopjevani heroj zbog kojeg sve funkcionira-dovođenjem te snage u stvarnu mrežu-je transformator vjetroturbine ušuškan unutra.
Ovi transformatori preuzimaju relativno nizak napon koji dolazi direktno iz turbinskog generatora i podižu ga na srednji-naponski nivo koji ima smisla za kolektorske sisteme i duže dalekovode. Rad unutar vjetroturbine je potpuno drugačija igra s loptom u poređenju sa vašim tipičnim stabilnim-dok-ona-transformatorom distribucije sjedi u tihoj trafostanici. Ovaj članak se bavi jedinstvenim izborom dizajna, adaptacijama okoliša i praktičnim razmatranjima koja se odnose na moderne transformatore vjetroturbina.
Funkcionalna uloga i integracija mreže
Većina modernih vjetroturbina proizvodi energiju na naponima
između 690 V i 3,3 kV. Pokušaj propuštanja struje kroz kolektorsku mrežu farme na tim niskim nivoima bio bi katastrofa-masovni I²R gubici i smiješno debeli (i skupi) kablovi. Tu dolazi transformator vjetroturbine: on povećava napon do 11 kV, 22 kV, 33 kV ili čak 66 kV u većim offshore postavkama.
Ispravan omjer{0}}pojačanja je ključan. Na primjer, za prelazak sa 690 V na 33 kV potreban je omjer okretaja od otprilike 1:48. To dovodi do ozbiljnog dielektričnog naprezanja izolacije, posebno kada se turbina nosi s naglim promjenama opterećenja.
Paradigme dizajna: tečni-uronjeni vs. suvi-tip
Inženjeri moraju da biraju između tečnih-uronjenih transformatora (koji koriste mineralno ulje ili esterske tečnosti) i suvog-tipa (livene smole). Odluka se obično svodi na to gdje će jedinica živjeti-unutar gondole, u podnožju tornja ili vani na betonskoj podlozi.
Tehnološko poređenje dizajna jezgara transformatora
| Parametri i karakteristike | Tečnost{0}}uronjena (ester/tečnost) | Suhi{0}}tip (livena smola) |
|---|---|---|
| Efikasnost hlađenja | High; prirodna ili prisilna konvekcija s tekućinama osigurava vrhunsko rasipanje topline. | Umjereno; se u velikoj mjeri oslanja na sisteme ventilacije prisilnog zraka (AF) u skučenim prostorima. |
| Profil zaštite od požara | Requires synthetic/natural esters to achieve high fire points (>300 stepeni). Mineralno ulje predstavlja opasnost od požara. | Inherentno siguran; samogasivi-i ne-eksplozivni. Idealno za instalaciju gondole. |
| Rizik za životnu sredinu | Potencijal za curenje tečnosti, iako je minimiziran upotrebom biorazgradivih prirodnih estera. | Nulti rizik od curenja; potpuno čvrsta-izolaciona matrica. |
| Physical Footprint | Kompaktniji u odnosu na kVA nazivnu vrijednost zbog superiorne toplotne provodljivosti fluida. | Potrebne su veće dimenzije za održavanje odgovarajućeg zračnog razmaka i puzne staze. |
| Tipični životni vijek | 25–30 godina sa redovnom analizom fluida i dielektričnim praćenjem. | 20–25 godina; u velikoj mjeri ovise o vlažnosti okoline i naponu cikličkog termičkog pucanja. |
Teški operativni izazovi
Za razliku od običnog transformatora koji se nalazi u stabilnom okruženju, transformator vetroturbine mora da se nosi sa veoma promenljivim uslovima koje pokreće sam vetar.
Termički ciklus i mehaničko naprezanje
Brzine vjetra mogu varirati posvuda, tako da transformator može prijeći sa nulte na punu snagu i natrag nekoliko puta dnevno. Sve to zagrijavanje i hlađenje uzrokuje da se namotaji (bakar ili aluminij) stalno šire i skupljaju. Vremenom, ovo opterećuje stezne strukture i istroši izolaciju brže nego što biste videli u normalnoj postavci.
Harmonici i čvrsti{0}}invertori
Vjetroturbine koriste energetsku elektroniku za pretvaranje varijabilne-izlazne frekvencije u nešto što mreža može koristiti. Nažalost, ti pretvarači bacaju hrpu harmonika nazad na niskonaponsku-stranu transformatora. Ove dodatne frekvencije stvaraju dodatne vrtložne struje i lutajuće gubitke, što znači da dizajneri moraju biti pametni s oblicima jezgra, štitom i posebnim materijalima.
Mreža{0}}Faktori naprezanja na nivou i dizajn ublažavanja
| Faktor operativnog naprezanja | Uticaj na standardni transformator | Dizajn ublažavanja transformatora vjetroturbine |
|---|---|---|
| Transient Overvoltages | Probijanje izolacije / kvar dielektrika | Ojačani elektrostatički štitovi i poboljšane margine izolacije |
| Visok harmonijski sadržaj | Pretjerano zagrijavanje jezgra i stvaranje vrućih-tačaka | Dizajn filtera K-faktora i optimizirano laminirano jezgro od čelika |
| Dimenzije ograničenog prostora | Termički bijeg zbog ograničenog protoka zraka | Integrirani vodo{0}}hlađeni izmjenjivači topline (rashlađene ploče) |
| Visoko vibracijsko okruženje | Otpuštanje strukturnih stezaljki i kratkih spojeva | Otporni prigušni nosači i strukturalna vijci s ojačanim jezgrom |
Offshore vs. Onshore specifikacije
Gdje se nalazi turbina čini ogromnu razliku u tome kako transformator treba da se izgradi.
Instalacija na kopnu:Oni često koriste pod{0}}jedinice punjene tekućinom{1}}ili tornje{2}}bazne dizajne. Troškovi, smanjenje buke (posebno u blizini kuća) i opšta praktičnost su glavne brige.
Instalacija na moru:Na moru stvari postaju mnogo teže. Ovi transformatori se obično nalaze unutar gondole ili na prelaznom dijelu. Ušteda na težini je veoma važna, pa se inženjeri oslanjaju na morske-C5{4}}M epoksidne premaze, rezervoare od nehrđajućeg čelika i nezapaljive sintetičke esterske tekućine za rukovanje slanim zrakom, smanjenje rizika od požara i očuvanje okoliša.
Zaključak
Stalno poboljšanje tehnologije transformatora vjetroturbina bio je veliki razlog zašto sada možemo izgraditi zaista masivne vjetroelektrane s više{0}}megavata. Rješavajući teške probleme kao što su harmonijska distorzija, ludi termalni ciklusi, skučeni prostori i oštra okruženja-kroz bolje livene-materijale od smole i pametnije esterske tekućine-ovi specijalizovani transformatori osiguravaju da se čista energija generirana na nebu bezbedno pojačava i dovodi u mrežu. Oni nisu najsjajniji dio vjetroturbine, ali su apsolutno neophodni.
FAQ
P: Koliko brzo možete isporučiti transformator?
O: Zavisi od količine i kapaciteta transformatora, obično u roku od mjesec dana od datuma koji je kupac potvrdio.
P: Koliko dugo možete dati garanciju kvaliteta?
O: 24 mjeseca od datuma rada transformatora.
P: Koji način plaćanja prihvatate?
O: T/T (bankovni transfer) preferirano, akreditiv oba prihvaćena.
