Күн энергиясын пайдаланатын электр станциялары меншікті өндірістік электр желілері: құрғақ типті және майға батырылған трансформаторлар – қашан таңдау керек және қашан ауысу керек

Күн энергиясын пайдаланатын электр станциясын салған кезде немесе өндіріс орындарындағы электр қоректендіруді ұйымдастырған кезде ең көп таралған — және ең маңызды — шешімдердің бірі — жұмсақ трансформатор және масқа топырған трансформатор . Бұл шешімді қате қабылдаған жағдайда сіз жоғары жұмыс шығындарынан бастап өрт қауіпсіздігі бойынша тексеруден өте алмауға дейін әртүрлі қиындықтарға ұшырай аласыз. Дұрыс шешім қабылдаған жағдайда сіз ондаған жылдар бойы сенімді және тиімді электр энергиясын аласыз.

Негізгі қорытынды алдымен:

Ішкі орнатулар немесе адамдар болатын орындар үшін құрғақ типтегі трансформаторларды басымдық ретінде таңдаңыз. Ал сыртқы орналасу, үлкен қуаттылық және жоғары жүктемелі қолданыстар үшін маймен суытылатын трансформаторлар — бұл саладағы стандарт.

Зауыттарда, қоймаларда немесе офис ғимараттарында орнатылатын К&Ө жабынға орнатылған күн энергиясы жобалары үшін өрт қауіпсіздігі ең басты мәселе. Бұл жүйелер адамдар тұратын немесе көп болатын орындарға немесе оларға жақын орнатылады, сондықтан өрт қауіпсіздігі бойынша нормалар қатаң болады. Құрғақ типті трансформаторларда жанғыш май болмайды, сондықтан өрт пен ағу қаупі жоғалады. Олар сонымен қатар компактты, ұнамды дауыссыз және шектеулі жабын арасына орнатуға ыңғайлы.

Неге ол жұмыс істейді: Май болмауы ағу қаупін, өрт тексерулерін жеңілдетеді және ғимарат иелеріне тыныштық береді. Олар сонымен қатар пайдалану кезінде шамамен көрінбейтін қызмет көрсетуге қажет, бұл коммерциялық орындар үшін идеалды, себебі онда мамандандырылған қызмет көрсету персоналы болмауы мүмкін.

Үлкен, жерге орнатылған күн энергиясы электр станциялары (10 МВт және одан жоғары) әдетте шөлдерде, тауларда немесе ауыл шаруашылығы жерлерінде салынады. Бұл аймақтарда қатты сыртқы жағдайлар — күшті күн сәулесі, температураның тербелісі, тозаң және жаңбыр басым. Мұндай жағдайларда маймен суытылатын трансформаторлар өте тиімді жұмыс істейді. Олардың май айналымды суыту жүйесі ауамен суытылатын құрғақ трансформаторларға қарағанда жоғары жылу мен үздіксіз ауыр жүктемелерді әлдеқайда жақсы төтеп береді.

Неге ол жұмыс істейді: Маймен суытылатын қондырғылар берік, тұрақты және бастапқы құны төмен. Олар күн энергиясының күндік «қоңырау қисығы» шығысын — түсте пикке жетуін — қызудан немесе қуатының төмендеуінен қашықта отырып, сақтай алады. Мысалы: 10 МВт күн энергиясы электр станциясында маймен суытылатын трансформатор жазғы пик шығысы кезінде тұрақты 85°C температураны сақтады, ал сол деңгейдегі құрғақ трансформатор 105°C-қа дейін қызып, жылулық қорғаныс іске қосылып, шығысты 80%-ға дейін төмендетті.

Зауыттарда жиірек үлкен электр қозғалтқыштары, ұнтақтағыштар немесе токтың қатты секірістері мен кернеудің төмендеуіне әкелетін басқа да жабдықтар орналасады. Майлы трансформаторлар қысқа тұйықталуға төзімділігі мен жылу инерциясы жоғары болғандықтан, олар бұндай «шоктық жүктемелерден» зақымданбай өтеді. Сонымен қатар, жоғары кВА рейтингіндегі майлы трансформаторлар құрғақ типтілерге қарағанда әлдеқайда арзан болады, сондықтан олар бюджеттік шектеулері бар өнеркәсіптік кәсіпорындар үшін тиімді таңдау болып табылады.

Неге жұмыс істейді: Жоғары асыра жүктеу қабілеті + төмен құны = бюджеттік шектеулері бар қатаң өнеркәсіптік орталар үшін идеалды сәйкестік.

Егер сіздің жобаңыз өртке қаупі бар материалдардың (мысалы, шөлейт аймақтары немесе химиялық зауыттар) жанында немесе экологиялық тұрғыдан сезімтал аймақта (су көздері немесе орман аймақтарының жанында) орналасқан болса, стандартты минералды майлы трансформаторлар қабылданбайтын қауп тудыруы мүмкін.

Қарастырылатын опциялар:

Құрғақ тип: Өртке қаупі бар ішкі немесе адамдар болатын аймақтар үшін ең қауіпсіз таңдау.

Көкөніс майы (табиғи эфир) трансформаторлары: Бұл ойынды өзгертетін фактор. Өсімдік майының жану температурасы жоғары (шамамен 360°C), биологиялық түрде ыдырайды (шамамен 100%) және улы емес. Ол майға батырылған құрылғының суыту қабілетін ұсынады, бірақ өрт пен экологиялық қаупі көпшілік минералды маймен салыстырғанда әлдеқайда төмен, сондықтан ол минералды май қолдануға тыйым салынатын сезімтал аймақтарға сәйкес келеді.

Жоғарыда келтірілген таңдау логикасына сүйене отырып, ауысу мағынасы бар негізгі сценарийлер мыналар:

1. Ашық алаңға орналастыру: Егер сіз трансформаторды ішкі орналасу орнынан өрт нормалары құрғақ типті талап етпейтін ашық сыртқы алаңға көшірсеңіз, ауысу ірі қуаттылықтар үшін бастапқы және жұмыс істеу шығындарын әлдеқайда азайтады.

2. Қуаттылықты көтеру қажет: Егер сіздің зауытыңыз немесе күн энергиясын пайдаланатын ферманыңыз кеңейіп келе жатса және қолданыстағы құрғақ типті трансформатор жеткіліксіз болса, орнату орны рұқсат етсе, оны ірі майға батырылған трансформаторға ауыстыру өте ірі құрғақ типті трансформаторды сатып алуға қарағанда көбінесе тиімдірек.

3. Жиі кездесетін қызу мәселелері: Егер сіздің құрғақ типті трансформаторыңыз жаздың ең жоғарғы жүктемелері кезінде жоғары температура бойынша жиі тревога берсе — бұл күштік төмендеу немесе тоқтатуға әкеледі — онда жылу шашуы жақсырақ болатын майлы трансформатор осы мәселені шешеді.

4. Жоғары қуат коэффициенті мен гармоникаларға қатысты мәселелер: Фотоэлектрлік жүйелерде инверторлар гармоникалар мен тербелмелі жүктемелерді туғызады. Күн энергиясына арналған арнайы жасалған майлы трансформаторлар гармоникаларға төзімдіріек және кернеу тербелістеріне шыдамды.

Қауіпті ескерту — Сіз МАЙЛЫ ТРАНСФОРМАТОРДЫ АУЫСТЫРА АЛМАЙСЫЗ:

Майлы трансформаторды ішкі орындарға, су қоймаларына, көпқабатты ғимараттарға немесе жергілікті өрт қауіпсіздігі ережелері отқа ұшырайтын сұйықтарды тыйым салатын кез келген басқа пайдаланылатын орынға орнатпаңыз.

Су көздерінің жанында немесе тұрғын аймақтарда минералды майлы трансформаторларды орнатпаңыз — егер сізде төгілудің қаупіне қарсы толық қорғаныс (бассейндер/май құдықтары) және жергілікті рұқсаттар болмаса.

С1: Майлы трансформатор әрқашан құрғақ типті трансформатордан арзан ба?

Әрқашанда емес, бірақ әдетте. Бірдей қуаттылық пен кернеу деңгейі үшін майлы трансформаторлардың алғашқы құны минералды маймен жұмыс істейтіндерге қарағанда 15–20% арзан болады. Алайда, міндетті өрт қауіпсіздігін қамтамасыз ету шығындарын (өрт қабырғалары, майды ұстау орындары және өрт сөндіру жабдықтары) ескерген кезде жалпы орнатылған құны салыстырмалы болуы мүмкін. Ірі ашық алаңдардағы жобалар үшін майлы трансформаторлар әлі де жалпы экономикалық тиімділік бойынша жеңіп шығады.

Сұрақ 2: Егер мен «аз жанғыш» көкөніс майын пайдалансам, майлы трансформаторды ішкі орынға орнатуға бола ма?

Көптеген аймақтарда мұндай орнатуға рұқсат беріледі — бірақ белгілі шарттармен. Табиғи эфирлер (көкөніс майы) құрамындағы трансформаторлардың жану нүктесі 300°C-тан жоғары (минералды майда — шамамен 140°C), олар IEC 60076-14 және IEEE C57.147 стандарттарына сәйкес «аз жанғыш» деп жіктеледі. Кейбір жергілікті өрт қауіпсіздігі ережелері оларды ішкі орынға орнатуға рұқсат етеді, егер екіншілік сақтау құрылғысы мен автоматты өрт сөндіру жүйесі орнатылса. Дегенмен, әрқашан жергілікті өрт қауіпсіздігін бақылайтын органды (AHJ) түсіндіріп алыңыз — рұқсаттар аймаққа байланысты өзгеруі мүмкін.

3-сұрақ: Қай трансформатордың қызмет ету мерзімі ұзағырақ — құрғақ немесе майлы?

Майлы трансформаторлар әдетте ұзағырақ қызмет етеді — 20–30 жыл, ал құрғақ трансформаторлар үшін бұл көрсеткіш 15–20 жыл. Себебі қарапайым: май жылу реттеуін жақсартады, осылайша изоляцияның температурасын төмендетіп, қартаю процесін баяулатады. Дегенмен, салқын, таза ішкі ортада жұмыс істейтін құрғақ трансформатор 25 жылға дейін қызмет етуі мүмкін, ал нашар ұсталатын майлы трансформатор су немесе шаң-тозаң жиналуына байланысты ерте шығып қалуы мүмкін.

4-сұрақ: Таңдалған трансформатор фотовольттық электр станциясыңыздың жалпы тиімділігіне әсер етеді ме?

Иә, трансформатордың жоғалтулары арқылы. Екі түр де толық жүктемеде ұқсас тиімділік көрсеткіштеріне ие (қазіргі заманғы қондырғылар үшін әдетте 98%–99%), бірақ жоғалту қисығы әртүрлі. Майлы трансформаторларда жоқ жүктемедегі (өзек) жоғалтулар төменірек, ал жүктемелі (мыс) жоғалтулар сәл жоғары болады. Күн энергиясын пайдаланатын электр станциясы күннің ұзақ мерзімді бөлігінде жартылай жүктемеде жұмыс істейтіндіктен, жалпы энергия жоғалтуларын уақыт өте келе азайту үшін таңдау нақты жүктеме профиліне негізделуі керек. Сондықтан біз әдетте жоғары қуат коэффициенті бар күн электр станциялары үшін майлы қондырғыларды ұсынамыз.

Сұрақ 5: Құрғақ типтен майлы типке ауысу кезіндегі ең үлкен жасырын шығын не?

Тұрақты жөндеу және сақталу шығындары. Сізге жыл сайынғы ерітілген газдарды талдау (DGA) үшін май сынағы, кезекті сүзгілеу және май төгілуіне арналған резервті жоспар қажет. Сонымен қатар, көптеген аймақтарда ресми экологиялық төгілулерге қарсы жауап беру жоспары мен сыйымдылық құдықтарының редеулі тексерілуі талап етіледі. Бұл шығындар бастапқы CAPEX салыстыру кезінде жиі ескерілмейді, бірақ трансформатордың қызмет ету мерзімінде OPEX-ке маңызды үлес қосады.

Сұрақ 6: Алмастыру қаншалықты тиімді екенін қалай есептеуге болады?

Қарапайым қайтарым мерзімін талдау жақсы нәтиже береді. Формула мынадай:

Қайтарым мерзімі (жыл) = (Жаңа майлы трансформатордың құны + Ескі құрғақ типті трансформатордың алып тастау/тастап кету шығыны) / (Жылдық энергия үнемі + Жоғарылатылған жөндеу шығындары + Кеңейтілген қуаттың қажеттілігінен болатын шығындар).

Егер қайтарым мерзімі 5 жылдан аз болса, алмастыру әдетте экономикалық тиімді деп есептеледі. Көптеген күн энергиясын пайдаланатын және өнеркәсіптік жобаларда қайтарым мерзімі әдетте 3–7 жыл аралығында болады, бұл жергілікті электр энергиясының бағасына байланысты.

Осы үш сұраққа өзіңізге жауап беріңіз:

1. Ол қайда орнатылады?

Ішкі орналасу / адамдар тұратын орын / өртке сезімтал → Құрғақ тип

Ашық алаң / электр станциясы → Майлы (тәжірибелік орындар үшін көкөніс майын қарастырыңыз)

2. Кернеу мен жүктеме сипаттамасы қандай?

35 кВ-ға дейін және орташа жүктеме → Құрғақ типті трансформатор жарамды

35 кВ немесе 3 150 кВА немесе жоғары/үздіксіз жүктеме → Майлы трансформатор анық таңдау

3. Сіздің басымдығыңыз — ең төмен CAPEX немесе ең төмен қауіп/OPEX?

Ең төмен құны және техникалық қызмет көрсету персоналы бар → Майлы

Өрт қауіпін және техникалық қызмет көрсетудің қиындығын азайту → Құрғақ типті (бастапқы құны жоғары, бірақ ұзақ мерзімді OPEX төмен)

Әмбебап "жақсы" трансформатор жоқ — тек сіздің нақты жоба шарттарына сәйкес келетін дұрыс трансформатор бар. Ірі ашық алаңдағы күн энергиясын пайдаланатын фермалар мен ауыр өнеркәсіптік жүктемелер үшін майлы трансформаторлар құны, суыту және артық жүктемеге төзімділік бойынша жеңіске жетеді. Ішкі коммерциялық үйлердің төбесі мен тұрғыны бар ғимараттар үшін құрғақ типті трансформаторлар қауіпсіз, нормативті талаптарға сай және техникалық қызмет көрсетудің аз болуымен ерекшеленеді. Ал экологиялық сезімталдық пен өрт қауіпсіздігі бірігетін жағдайда көкөніс майымен толтырылған трансформаторлар екі әлемнің де ең жақсысын ұсынады.

Ескеріңіз: Таңдау орнату ортасына, жүктеме талаптарына және қағидаларға сәйкестілікке негізделуі керек — тек әдетке немесе бағаға ғана емес .