Жел энергиясын өндүрүүчү долбоорлор: Кургак типтеги же май менен толтурулган трансформатор – Кайсысын тандашыңыз керек?

Туура трансформаторду тандаш — жер астында жана жер үстүндөгү шамал электр станцияларын иштеп чыгууда эң маанилүү чечимдердин бири. Шамал турбиналары үчүн кургак трансформатор же май менен толтурулган трансформатор тандаш — коопсуздук, надеждүүлүк, баасы жана узак мөөнөттүү иштөөнүн сапатына туурасынан таасир этет. Шамал электр станцияларынын көлөмү чоңойгон сайын — жер астында жана жер үстүндөгү — турбиналардын кубаты 10 МВт жана андан да жогору болгон сайын трансформаторду тандаш процесси бардыкка караганда татаалдашып бара жатат. Бул колдонмо шамал энергиясында кургак трансформаторлор менен май менен толтурулган трансформаторлордун ортосундагы айырмачылыктарды салыштырат, техникалык талаптарды, нормативдик талаптарды, орнотуу чектөөлөрүн жана экологиялык жагдайларды талдоот, андагы маалыматтар сиздин шамал электр проектиниз үчүн туура чечим кабыл алууңузга жардам берет.

Шамал турбиналарынын генераторлору жалпысынан электр энергиясын 690 В де өндүрөт, ал алыс аралыкка эффективдүү ташылуу үчүн орто күчтүү кернеуге (жалпысынан 35 кВ же жогору) көтөрүлүшү керек. Бул трансформатордун милдети — жана анын иштешүүсү тутумдун эффективдүүлүгүн туздан таасирлээт, жылдыз-жылдыз чыгымдары кургак жана май менен толтурулган моделдер үчүн 1% ден төмөн болот.

Трансформатор шамал энергиясына гана таандык экстремалдуу иштешүү шарттарына чыдамдуу болушу керек:

• Талаңчылык жана механикалык чыдамдуулук айланып турган турбина компоненттеринен

• Кең температура диапазону жерде жайгашкан объекттерде -40°C дан +50°C га чейин

• Туздуу булуттар, нымдуулук жана коррозия деңизде жайгашкан объекттерде

• Жыш күчтүүлүк талаалануулары айланып турган шамалдын ылдамдыгынан

Туура эмес типти тандоо иштебей калууга, кыйынча кызмат көрсөтүүгө же түз учурунда от коркунучуна алып келет. IEC 60076-16 стандарты шамал турбиналары үчүн трансформаторлорго арналган, 100 кВА дан 10 000 кВА га чейинки күчтүүлүктөр жана 36 кВ га чейинки кернеулерди камтыган талаптарды белгилейт.

Куруштуу трансформаторлор деген не?

Кургак трансформаторлор жылуулукту чачыратуу үчүн аба, изоляция үчүн эрүтүлгөн смола же коктунган орамды колдонот, суюктуктардын ордуна. Шамал энергиясында алар көбүнчө F-класс изоляциялык смола менен иштеген (коктунган смола) конструкциялар болуп саналат жана 155°C температурада үзгүлтүз иштөөгө жарамдуу.

Шамал долбоорлору үчүн негизги артыкчылыктар

1. Өрт коопсуздугу

Кургак трансформаторлордун ичинде жанып кетүүчө май жок, бул өрттүн пайда болуу коркунучун көп ирээт төмөндөт. Бул — көптөгөн нормалардын аларды жабык мейкиндиктерде колдонууга талап кылуусунун негизги себеби: Улуттук энергетикалык башкармалыктын «Электр энергиясын өндүрүүдөн 25 негизги аварияны болтурбоо талаптары» (2023-жыл) шамал турбинасынын накеллисисинде же кууларында орнотулган трансформаторлор үчүн кургак трансформаторлорду колдонууга талап кылат.

2. Экологиялык тазалык

Топуракка же сууга май сыгып чыгып кетүү коркунучу жок — бул айрыкча деңиз аркылы шамал фермаларында жана экологиялык тазалык талап кылынган жерлерде маанилүү.

3. Салмагынын азайышы

Кургак трансформаторлор жалпысынан ошол эле кубаттуулуктагы майлуу трансформаторлорго караганда жеңил, бул накелдин орнотулушун жеңилдетет жана куудун түзүлүштүк жүктөмүн азайтат.

4. Төмөн карау

Майды көзөмөлдөө, сыноо же алмаштыруу керек эмес болгондуктан, кургак трансформаторлор узак мүддәт иштегенде карау иштерин жөнөкөйлөтөт.

Кыйынчылыктар жана мүмкүнчүлүктөрүнүн чектелүү болгону

Жогорку баа

Кургак трансформаторлордун баштапкы баасы ошол эле кубаттуулуктагы майлуу трансформаторлорго караганда жогору болот.

Термалдык чектөөлөр

F-класс изоляциясы 155°C температурасында иштөөгө мүмкүндүк берсе да, суюктуу оорутуу жок болгондуктан, узак мүддәт иштегенде жогорку жүктөмдө жылытканы чачыратуу мүмкүнчүлүгү чектелген. Бул жышыраак толук кубатта узак мүддәт иштеген шамал турбиналары үчүн кабатталган проблема болушу мүмкүн.

Жарымчалык разрядга сезгичтик

Резиналык изоляциялуу трансформаторлордо жарымчалык разряддар боштуктарда жыйланып, изоляцияны постепенно талкалоого алып келет. Ал эми суюктуу системаларда жаңы суюктуу талаа аймагына жылдырып, «өзүн-өзү түзөтүш» мүмкүнчүлүгү бар.

Майлуу трансформаторлор деген эмне?

Май менен толтурулган трансформаторлор (аянтында суюктукка батырылган трансформаторлор деп да аталат) изоляциялоо жана суутуруу үчүн минералдык май же синтетикалык/өсүмдүк эфирлерин колдонот. Желдики трансформаторлордо алардын көпчүлүгү 105°C температурада үзгүлтсүз иштөөгө арналган А-класс изоляциясын колдонот.

Шамал долбоорлору үчүн негизги артыкчылыктар

1. Жогорку сапаттагы суутуруу капаситети

Май жылуулуктун жакшы өткөрүлүшүн камсыз кылат, бул жогорку кубаттун тыгыздыгын жана жакшы көбөйтүлгөн жүктөмдүн ташуу мүмкүнчүлүгүн берет. Майдын талаа токтотулган циркуляциясы системасы капаситетти тагыда жакшырта алат.

2. Төмөн баштапкы баасы

Бирдей кубаттагы трансформаторлорго салыштырганда май менен толтурулган трансформаторлор кургак трансформаторлорго караганда арзан болот; бул орнотуу талаптары гибрид болгон долбоорлор үчүн ачык экономикалык артыкчылык түзөт.

3. Өзүн-өзү түзөтүүчү изоляция

Суюктук изоляциясынын системасы токтотулган аймактарга таза диэлектрик суюктукту автаматтык түрдө жөнөтүп, токтотулган материалдын ордуна коюу мүмкүнчүлүгүн берет — бул кургак трансформаторлордун конструкциясында жок функция.

4. Жакшы нымга чыдамдуулугу

Майга батырылган системалар кургак изоляцияга караганда нымдын киришине аз чыдамдуу, бул аларды нымдуу шарттарда иштетүүгө ыңгайлуу кылат.

5. Биоразлагылгыч эфирдын варианттары

Модерн эфирга негизделген суюктуктар (мисалы, MIDEL® 7131 сыяктуу синтетикалык эфирлер) «жеңил биоразлагылгыч» жана сууга зыяндуу эмес деп классификацияланат, алардын от түзүш көрсөткүчү 300°C дан жогору (К-классы) — бул чөйрөгө таасирин жана от кооптогунун маселелерин чечет.

Кыйынчылыктар жана мүмкүнчүлүктөрүнүн чектелүү болгону

От кооптогу жана эрежелер

Традициялык минералдуу май отко төзүмдүү, ал эми эфирдүү суюктуктар, башка тараптан, кооптуу болгондой, жануучу запас катары да иштейт. Кытайдын караңгысында, накель же куубактагы трансформаторлор үчүн кургак трансформаторлор колдонуу милдеттүү. Бирок деңиздеги долбоорлорго гана май менен толтурулган трансформаторлорду колдонууга уруксат берилет, бирок К-классындагы изоляциялык суюктуктар менен гана.

Салмагы жана өлчөмү

Май менен толтурулган трансформаторлор кургак трансформаторлорго караганда авыр, бул накельге орнотулган трансформаторлор үчүн маанилүү чектөө болуп саналат, анткени авырлык чектөөлөрү татаал.

Майдын көзөмөлдөнүшү жана техникалык кызмат көрсөтүү

Майдын талаасын алуу жана эриген газдардын анализи (DGA) — бул майдын талаасын же башталган айыптарды аныктоо үчүн талап кылынат, бул иштеп турган чыгымдарга кошумча тийиш.

Чечүүнүн коркунучу

Модерн дизайндер өтө надеждуу болгондой, бирок герметиктердин бузулушу майдын агып кетишине алып келет, бул чөйрөгө зыян көрсөтүшү жана кыйынчылыктуу тазалоо иштерин талап кылат.

Жер үстүндөгү жел фермалары

Кытайдын Улуттук энергетика башкармалыгы тарабынан чыгарылган «Күч өндүрүшүнүн окуяларын болтурбоо үчүн жыйынтыгындагы жыйырма беш негизги талаптар» (2023-жыл) төмөнкүлөрдү айтып берет:

Мачта сырткы трансформаторлор үчүн:

• Эгер мачтадан аралык 10 м ден аз болсо, кургак трансформатор талап кылынат

• Эгер аралык ≥ 10 м болсо, майлуу трансформаторлорго уруксат берилет

• Мачтанын сырткы жагына орнотулган трансформаторлор үчүн, кургак трансформатор жана автаматтык от сөндүрүү системасы милдеттүү

Деңиздеги жел фермалары

Оффшордук орнотмалардын башка риск профилдерине ылайык көбүрөөк иштөө өзгөрүшүнө мүмкүндүк берет. Ошол эле нормативтик акты түзөтүп берет:

Бул исключениe суу астындагы катуу шарттарда суюктук менен толтурулган системалардын жакшыракы суутуу капаситетин жана надеждүүлүгүн тааныйт, бирок өрткө төөрүмдүү суюктуктар колдонулушу керек.

Трансформатордун шамал проектиндеги физикалык жайгашуусу технологияны тандоодо негизги фактор болуп саналат.

Накелге орнотулган трансформаторлор

Шамал турбиналары 10 МВт+ чейин өскөн сайын, накелге орнотулган трансформаторлор алгы чыңгыста турган техникалык маршрут болуп калды. Негизги карап чыгуу чеклөөлөрү:

• Салмаа чектөөлөрү: Накелде ар бир килограмм күчтүүрөк (жана кымбатыраак) кулпуна жана негиз талап кылат. Кургак типтеги трансформаторлор жеңил.

• Жай чектөөлөрү: Компакттук дизайндар негизги талаптардын бири. Эки түр да бар, бирок алардын инженердик эсептөөлөрүн чыдамдуу жана так аткаруу керек.

• Титирөө: Населле трансформаторлору айлануучу компоненттерден келип чыккан үзгүлтүзсүз вибрацияга жана динамикалык жүктөмгө чыдамдуу болушу керек.

• Регуляторлук талаптар: Жер үстүндөгү населле орнотулуштары регуляторлук талаптарга ылайык кургак түрдөгү трансформаторлорду колдонушу керек.

Кулпуна негизи (ичке)

Трансформаторлор кулпуна негизине орнотулганда салмаа чектөөлөрүнөн кутулса болот, бирок мейкиндик чектөөлөрү жана жылуулук чыгаруу кыйынчылыктары туугузат. Бул жерде кургак жана май менен толтурулган трансформаторлор иштей алат, бирок суутуруу системасынын дизайны – маанилүү талап.

Сырткы жерге орнотуу

Сырткы трансформаторлорго талаптар аз болгондуктан, аларды орнотууда өрттөн ажыратуу аралыгын сактоо гана керек. Май менен толтурулган трансформаторлор бул конфигурацияда көпчүлүк учурда баасынын арзан экендиги үчүн колдонулат, бирок аралык талаптарын сактоо шарт.

Деңиздин астындагы шамал электр станциялары трансформаторлорду тандаонун өзгөчөлүгүн таасир эткен уникалдуу кыйынчылыктарды түзөт.

Катуу деңиз айланасы

Туздуу шамал, 100% сымалтуулук жана коррозиялык шарттар күчтүү конструкцияларды талап кылат. Коррозияга каршы коргоо менен жасалган кургак жана суюктук менен толтурулган трансформаторлор бар.

Биологиялык чачырана токойлор

Деңизде иштеген май менен толтурулган трансформаторлор үчүн, чөрөк-негиздүү токойлор (синтетикалык же табигый эстерлер) экологиялык нормалар жана өрт коопсуздугу үчүн күчтүү талап кылынат. MIDEL® 7131 сыяктуу синтетикалык эстерлер «жеңил чачырана» деп классификацияланган жана сууга зыяндуу эмес; алар 135 МВА жана 238 кВ чейинки кубатта далилденген иштешүүнү камсыз кылат.

Жабык мейкиндиктердеги өрт курчунуу

Деңизде иштеген турбина накелдеринде чектелген чыгуу жолдору бар жабык мейкиндиктер бар. Регламенттер К-классындагы май менен толтурулган бирдиктерди уруксат кылса да, өрттүн ылдамдыгы ошол эле учурда коопсуздук үчүн маанилүү фактор болуп саналат.

Катуу заттык трансформатор (SST) – жаңы технология

Исследования деңизде иштеген трансформаторлор үчүн кадимки төмөн жыштыктагы трансформаторлорго альтернатива катары катуу заттык трансформаторлорду изилдөөгө башталган; алар салмагы, өлчөмү жана баасы боюнча потенциалдуу артыкчылыктарды берет.

Жел электр проектиниз үчүн туура трансформаторду тандаңыз — бул кадам-кадамдык ыкманы улантпагыла:

1-кадам: Орнотуу жайын аныктоо

• Насель же кулпу (жерде): Кургак типтеги трансформаторду мыйзам талап кылат.

• Насель же кулпу (деңизде): Эки тип да уруксат берилген; суутуну чыгаруу керектөөлөрүн жана салмақ чектөөлөрүн эсепке алыңыз.

• Кулпунун сыртында (бекитилген): Кургак типтеги трансформаторду мыйзам талап кылат.

• Жерге орнотулган (аралык ≥ 10 м): Эки түрү да уруксат берилген.

2-адым: Чөйрөнүн шарттарын баалоо

• Жогорку ылгамдык же жээкте жайгашкан аймактар: Эстер мацелеринде толтурулган майлуу трансформаторлор суу бууларына каршы жогорку чыдамдуулук көрсөтөт.

• Отко сезгич аймактар: Кургак типтеги же эстер мацелеринде толтурулган майлуу трансформаторлор.

• Чөйрөгө сезгич аймактар: Кургак типтеги же биологиялык чыдамдуу эстер мацелеринде толтурулган трансформаторлор.

3-адым: Жүктүн профилин баалоо

• Жыш кездешүүчү жогорку жүктөр / ашыкча жүктөр: Май менен толтурулган моделдер жакшырака суутуу мүмкүнчүлүгүнө ээ.

• Типтик өзгөрмө жүктөмдөр: Эки түр да жакшы иштейт.

4-адым: Бюджеттик чектөөлөрдү караңыз

• Капиталдын төмөн баасы: Май менен толтурулган бирдиктер жалпысынан арзан.

• Төмөн циклдүү чыгымдар: Сактоо, көзөмөл жана алмаштыруу чыгымдарын эсепке алыңыз.

5-адым: Регулятордук ыңгайлуулукту текшерип көрүңүз

Бардык жергиликтүү, улуттук жана эл аралык стандарттардын талаптарына ыңгайлуулугун тастыктаңыз.

6-адым: Производитель менен кеңешүү

Турбиналардын өзгөчө талаптарына ылайык конструкцияны камсыз кылуу үчүн Hitachi Energy же жеке ветроэлектр трансформаторлорунун өндүрүшчүлөрү сыяктуу тажрыйбалуу поставщиктер менен иштегиле.

Суроо 1: Неге жерде жайгашкан ветроэлектр турбинанын накеллеринде кургак трансформаторлор керек?

Жообу: Өрт коопсуздугу боюнча талаптар — 2023-жылдагы Улуттук энергетикалык башкармалыктын талаптары жерде жайгашкан накель же кулпура орнотулуштары үчүн чектелген мейкиндиктерде өрт коопсуздугуна байланыштуу кургак трансформаторлорду милдеттүү түрдө колдонуу керек деп белгилеген.

Суроо 2: Океандагы орнотулуштарда майлуу трансформаторлорду колдонууга болобу?

Жообу: Океандагы орнотулуштарда майлуу трансформаторлорду колдонууга болот, бирок алар класс К (өрт чыгышынын температурасы ≥300°C) биоразлагыч изоляциялоочу суюктуктарды колдонушу керек.

Суроо 3: Кайсы түрүнүн баасы жогору?

Жообу: Кургак трансформаторлордун баштапкы баасы ошол эле кубаттагы майлуу трансформаторлорго караганда жогору болот.

Суроо 4: Ветроэлектр турбинанын трансформаторлорунун типтік кубаттары кандай?

Жообу: Ветроэлектр турбинанын трансформаторлорунун кубаты татыктуу 2,5 МВАдан 10 МВАга чейин, кернеэни 690 Вдан 35 кВ же андан жогору деңгээлге көтөрөт.

Суроо 5: Изоляциянын температуралык чектеринде кандай айырмачылык бар?

A: Kurutulган типтагы (F-класс) изоляция 155°C үчүн, ал эми май менен толтурулган (A-класс) изоляция 105°C үчүн чыдамдуу.

С6: Жел турбинасынын трансформаторлору үчүн эң жакшы суутуруу ыкмасы кандай?

A: Жел энергиясын проекттөө коду өзүнчө суутуруулуга (табигый конвекция), азы ток чыгымдуу, карау талап кылбаган трансформаторлорду көрсөтөт. Табигый аба суутуруусу (май үчүн ONAN же кургак типтеги үчүн аба) вентилятор/насос караууну жана надеждуулук маселелерин болдуруудан сактандырат.

С7: Сырткы трансформатор менен кулач ортосундагы минималдуу аралык канча?

A: Аралык ≥10 м болушу керек; эгерде <10 м болсо, кургак типтеги трансформатор колдонуу зарыл.

Жел энергиясы проекттери үчүн кургак типтеги же май менен толтурулган трансформаторлорду тандау жөнүндөгү чечим жөнөкөй «ооба» же «жок» эмес — бул орнотулган жайгашуу, нормативдик талаптар, экологиялык шарттар жана проекттин экономикасына байланыштуу.

Кургак типтагы трансформаторлор оншор накелле же кулачык орнотулуштары үчүн талап кылынат. Алар өзүнчө өрт коопсуздугун, жеңил салмакты жана төмөн карау чыгымдарын камсыз кылат — бул талапкерликке толук жооп берет. Баштапкы баасы жогору болгондуктан, кошумча коопсуздук жана төмөн структуралык жүктөм ашыкча бааны оправдаган.

Оффшор шамал электр станциялары үчүн чечим тагдыры татаал. Кургак жана май менен толтурулган трансформаторлор экиси да уруксат берилет, бирок K-классындагы биологиялык чачырангыч эстер майы колдонулганда, май менен толтурулган трансформаторлорга артыкчылык берилет. Май менен толтурулган трансформаторлор деңиз айланасында жакшы суутуу капаситетин жана нымга чыдамдуулукту камсыз кылат, ал эми заманбап эстер майлары өрт жана экологиялык маселелерди чечет.

Жерге орнотулган сырткы трансформаторлор үчүн май менен толтурулган трансформаторлор экономикалык түрдө маанилүү, эгерде өрттөн ажыратуу аралыгы сакталса.

Жел өсүмдүгүнүн технологиясы чоң кубаттуулукка жана деңиз аркылы орнотууга ылгерилеген сайын, трансформаторлордун долбоорлору да өзгөрүп жатат. Эстер негиздүү суюктуктар, компакттуу кургак түрдүү долбоорлор жана татаал кыймылсыз трансформаторлор сыяктуу жаңылыктар долбоордун иштетүүчүлөрүнө көп тандоо мүмкүнчүлүгүн берет. Акыркысында, эң жакшы тандоо коопсуздук, надеждуулук, баа жана чевре үстүндөгү таасири — бардыгы да колдонулуучу нормалар жана долбоорго ылайыктуу чектөөлөр чеңгелинде — тең салыштырып караш керек.