Салхины хүчирдүүлэлтийн төсөл: Хуурай төрлийн трансформатор юм уу тосон дүүрсэн трансформатор – Аль нь сонгогдох вэ?

Зөв трансформаторыг сонгох нь салхины цахилгаан станц бүтээх үед хамгийн чухал шийдвэрүүдийн нэг юм. Салхины турбины хэрэглээнд хуурай трансформаторыг сонгох үед түүнийг шингэн дүүрүүлсэн трансформаторт солих нь аюулгүй байдал, найдвартай байдал, үнэ, урт хугацааны үйлдлийн үр дүнг шууд нөлөөлөө. Салхины цахилгаан станцууд илүү том болой (газар дээрх ба тэнгис дээрх), турбинуудын чадал 10 МВт ба түүнээс дээш хүртэл өсөж буй үед трансформаторын сонголтын процессын нарийн бүтэц илүү их төвөгтэй болой. Энэ заавар нь салхины энергетик хэрэглээнд хуурай трансформаторын хоорондын ялгааг шингэн дүүрүүлсэн трансформаторт харьцуулж, техникийн тодорхойлолт, хуульд заасан шаардлагууд, суулгах хязгаарлалтууд, орчинд үзүүлэх нөлөө зэрэг асуудлуудыг судалж, та нарын салхины цахилгаан станц бүтээх төслийн хувьд мэдлэгт суурилсан шийдвэр гаргахад туслахын тулд бүтээлж буй.

Салхинын турбины генераторууд их түвшний цахилгааныг 690 В-т үйлдвэрлэдүг, түүнийг урт зайн дамжуулалтад илүү үр дүнтэй хөөрхийн дунд түвшний цахилгаан (их түвшний цахилгаан) болгож өсгөх шаардлагатай (их түвшний цахилгаан — их түвшний цахилгаан, нүүрсний түвшний цахилгаан). Трансформаторын үүрэг нь түүн дээр оршитой — түүний ажиллах чанар нь системийн үр дүнтэй бүтээмжид шууд нөлөөлдүг, алдагдал нь хушин ба шингэн дүүрсэн загваруудын хувьд 1% -аас доош байдүг.

Трансформатор нь салхины цахилгаан станцад онцгой ажиллах нөхцөлд түрүүчдүг:

• Хэлбэлзэл ба Механик Сул зай эргэдүг салхины турбины хэсгүүдээс

• Хүчтэр температур өөрчлөлтүүд газар дээрх бүснүүдэд -40°C-с +50°C хүртэл

• Далайны талд тархаж буй давсны туман, чийгшил, коррози далай доторх орчинд

• Давтамжит ачааллын хэлбэрлүүд хувьсак салхины хурднаас

Буруу төрлийн трансформатор сонгох нь түрүүчдүг гэмтэл, үнэтэй ажиллаж буй цагийн алдагдал, мөн галын аюулд хүргэдүг. IEC 60076-16 стандарт нь салхины турбины хэрэглээнд зориулж трансформаторуудын тухайд тодорхой заалт өгдүг, түүнд 100 кВА-с 10 000 кВА хүртэлх чадал, 36 кВ хүртэлх хүчдүүд оршитой.

Ямар нь сух трансформер вэ?

Хуурай төрлийн дамжуулагчид хөхрүүлэгчийн орчин болойн агаарыг, шингэн бүрхүүл бүхий бүрхүүлд харин смола эсвэл хаягдмал цуглуулан бүрхүүлд ашигладаг. Салхины хүчний хувьд түүнд ихэвчлэн F-ангилалын бүрхүүлтэй (хаягдмал смола) загварууд ашигладаг, түүний үйлдлийн температур нь 155°C-ийн тасралтгүй ажиллах хүч чадалтай.

Салхины төслүүдийн гол давуу талууд

1. Гал тавигч бүрхүүл

Хуурай төрлийн дамжуулагчид гал тавигч тос агуулахгүй, ийнхүү галын аюул руу хүчтэй бууралдаг. Түүнээс гадна, олон тооны дүрэм журам түүнийг хаалттай газруудад ашиглахыг шаардаж, Үндэсний Энергетик Агентлагийн «Цахилгаан үйлдвэрлэлд гал тавигч аюулд үүрд хорио тавих 25 гол шаардлага» (2023 он) салхины турбины нацелль ба башнян доторх суулгах үед хуурай төрлийн дамжуулагчдын ашиглалтыг тодорхой заалт ёсоор шаардаж буй.

2. Орчинд нь хохиргоогүй

Тосны урсгалын аюул бүхийгүй — түүнээс гадна, тэнгис дээрх салхины турбинууд ба орчинд нь хохиргоогүй газруудад онцгой чухал.

3. Жингийн буурал

Хуурай төрлийн дамжуулагчид нь ижил чадалтай шингэн дүүрсэн нэгжүүдтэй харьцуулан ерөнхийдөө хөнгөн бөлгөөн, накелльд суурьшуулахыг хөнгөвчилж, башнян дээрх бүтцүүдийн ачааллыг багасгаж.

4. Бага зэргийн үйлдүүлэлт

Шингэн (тос) хяналт, шинжилгээ, солилцоо хийх шаардлагагүй тул хуурай төрлийн дамжуулагчид урт хугацааны үйлдүүлэлтийг хялбарчилж.

Хил хязгаарлалтууд

Өндөр өртөг

Хуурай төрлийн дамжуулагчид нь ижил үнэлгээтэй шингэн дүүрсэн дамжуулагчидтой харьцуулан анхны худалдан авах үнэд өндөр бөлгөөн.

Дулааны хязгаарлалт

F-ангилалын изоляци 155°C-ийн ажилласан температурт зөвшөөрөл өгч, гэтэд шингэн хөхрүүлэлтгүй тул урт хугацааны дараа дулааны хаялтын чадал багасгаж. Энэ нь урт хугацааны дараа бүрэн чадалд ажилладаг салхины турбинын хувьд аюулд орж.

Хэсэгчлэн цахилгааныг үүрдүүлэх аюул

Смол-изоляцид хүртэлх дамжуулагчид нь хоосон зайнуудад хэсэгчлэн цахилгааныг үүрдүүлж, изоляцийн чанарыг постепенно муудуулж. Харин шингэн суурьт системүүд нь шинэ шингэн хоосон зайнууд руу нүүрдүүлж, гэмтлийн бүс рүү «само-заживление» хийж.

Тос дүүрсэн дамжуулагчид гэж юу вэ?

Тосон дүүрсэн трансформаторууд (бас шингэнд дүүрсэн трансформаторууд гэж нэрлэдэг) изоляци, хөхрүүлэх зориулалтаар минерал тос эсвэл синтетик/үнэрт үнэрт ургамлын эстер ашигладаг. Салхины үйлдвэрлэлд тэрдүүр А-ангилалын изоляц ашигладаг, түүнийг 105°C температурт тасралтгүй ажиллуулж болой.

Салхины төслүүдийн гол давуу талууд

1. Давуу хөхрүүлэх чадвар

Тос халуун дамжуулалтад онцгой сайн, иймд илүү өндөр чадал нягт, дагалдах ачаалалд илүү сайн төдийгүй тосны хүчирхүй циркуляцийн системүүд чадлыг нь нэмж өгөй.

2. Бага анхны зардал

Тосон дүүрсэн трансформаторууд нь ижил хүчин зүйлийн хуурай трансформаторуудаас ерөнхийдөө хямд, иймд суурьшуулалтын шаардлагууд нь хөөрсөн төслүүдэд тодорхой дэдэж бүтээлч дэлгэрүүлэлт үзүүлэй.

3. Өөрөө зазайгүй изоляц

Шингэн изоляцийн системүүд гэмтэл үүсгүүрт шинэ диэлектрик шингэн автоматикийн замаар дамжуулан гэмтлийн хүрээд бүүршүүрт хуучин материал орлоо хүртүүлэй — хуурай трансформаторуудын дизайн-д ингэж болой.

4. Сүүдлүүрт үл хүртүүлэх чадвар

Тосон дүүрсэн системүүд хуурай изоляцийн системүүдтэй харьцуулан чийглэлд илүү төвөгтүй бүүршүүрт үл хүртүүлэх чадварыг үзүүлэй, иймд чийглэлт орчинд илүү тохиромжтой.

5. Биологийн хувьд ургагдах эстер

Эстерийн үндсэн дээр үүссэн орчин үеийн шимтгэл (жишээ нь, MIDEL® 7131 зэрэг хиймэл эстерийг) нь "хурдан биологийн хувьд ургах боломжтой" болон усны аюултай биш, 300 °C-ээс дээш дулаантай (K анги) байгаль орчин,

Хил хязгаарлалтууд

Гал түймрийн эрсдэл, дүрэм журам

Хувьсгалт ашигт малтмал нь шатахуун байдаг бөгөөд эстерийн усыг ч илүү аюулгүй боловч шатахуунтай байдаг. Хятадад одоогийн дүрэм журмаар хуурай хэлбэрийн трансформатор нь эрэг дээр суух дийлбэр болон цамхаг байгууламжид хэрэглэгддэг. Зөвхөн оффшор төслүүд нь газрын тос дүүрсэн нэгжүүдийг ашиглаж, зөвхөн K ангиллын тусгаарлах бодисыг ашиглаж болно.

Жин ба хэмжээ

Газрын тосээр дүүргэгдсэн трансформатор нь хуурай төрлийн ижил төстэйхээс хүнд байдаг бөгөөд энэ нь жин хязгаар нь нягт байдаг дийлбэрт суурилуулсан суурилуулалтад чухал хязгаарлалт болж болно.

Газрын тосны хяналт-шинжилгээ, засвар үйлчилгээ

Ургамлын үр дүнг тогтоох, үйл ажиллагааны зардал нэмэгдүүлэх, эвдрэл эсвэл эхлэх алдааг илрүүлэхэд газрын тосны тогтмол шинжилгээ, ууссан хийний шинжилгээ (DGA) шаардлагатай.

Дээжийн эрсдэл

Орчин үеийн загварууд нь ихэвчлэн найдвартай бөлгөөнүүд бөлгөөнүүдийн харуулт алдагдаж, тосны гоожилт үүсгэж, орчин-средын хохирол ба үнэтэй цэвэрлэх ажил үүсгэж болзоо.

Газар дээрх салхины фермүүд

Хятадын Үндэсний Энергетик Сайдын газрын «Цахилгаан үйлдвэрлэлт дүүрэн гэмтлийг саархуулахын тулд хорин таван чухал шаардлага» (2023) бүтээл нь тодорхой зааж өгсөн:

Башня гаднах трансформаторуудын хувьд:

• Хэрэв башня хүртэлх зай < 10 м: хуурай төрлийн трансформатор шаардлагатай

• Хэрэв зай ≥ 10 м: шингэн дүүрүүлсэн трансформаторууд зөвшөөрөгдөнө

• Башня гадна тогтоосон трансформаторуудын хувьд: хуурай төрлийн трансформатор ба автомата гал унтраагч шаардлагатай

Далайн сүүдэр турбины талбай

Далайн байгууламжууд нь эрсдлийн өөр өөр профилийн улмаас илүү уян хатан байдаг. Мөн энэ тогтоолд:

Энэхүү онцгой байдлын хүрээнд утасны аюулгүй бодисыг ашигласан тохиолдолд хүчилтөрөгч далайн орчинд утасны далд системүүдийн илүү өндөр хүйтэнжих хүчин чадал, найдвартай байдлыг хүлээн зөвшөөрдөг.

Тэнхийн төслийн дотор трансформаторын байршил нь технологийн сонгон шалгаруулалтын гол хүчин зүйл юм.

Нүүрсээр суурилуулсан трансформатор

Салхины турбин 10МВт-д хүрч, дирижүүлэгчээр суурилуулсан трансформатор нь техник технологийн тэргүүлэх чиглэл болсон. Гол зүйл нь:

• Жин хязгаарлалт: Нүүрний нэг килограмм нь илүү хүчтэй (өөр үнэтэй) цамхаг, суурь шаарддаг. Усан хуурай хэлбэртэй нь илүү хөнгөн байдаг.

• Багц бөхөлдүүр: Товчхон загвар нь чухал. Хоёр төрлийн нь аль аль нь байдаг боловч нарийн инженерчлэл шаардлагатай.

• Шинжлэх амьдрал: Нацеллийн трансформатор нь эргэлтийн бүрэлдэхүүн хэсгээс үргэлжлэн урсаж, динамик ачааллыг тэвчиж байх ёстой.

• Хууль зүйн зохицуулалт: Нүүр газрын галт тэрэгний суурилуулалтад дүрмийн дагуу хуурай хэлбэрээр ашиглах ёстой.

Дугуйны бааз (дэвхид)

Дугуйны баазад суурилуулсан трансформатор нь жингийн хязгаарлалыг зайлсхийх боловч орон зай, агааржуулалтын бэрхшээлтэй тулгардаг. Хуурай болон тос дүүрсэн нэгж нь аль аль нь сонголт бөгөөд хүйтэн загвар нь чухал ач холбогдолтой.

Гадаад хөрсний суурилуулга

Гадаад трансформатор нь бага хязгаарлагдмал байдалтай тулгардаг боловч дутагдалтай дутагдалтай зай шаарддаг. Газрын тос дүүрсэн нэгжүүд нь замын зайны шаардлагыг хангасан тохиолдолд зардлын шалтгаанаар энэ хэлбэрт ихэвчлэн ашиглагддаг.

Далайн салхины салхины фермүүд нь трансформаторуудын сонгон шалгаруулалтад нөлөөлөх онцгой сорилтуудтай тулгардаг.

Далайн орчин хүнд

Давсны цацраг, 100% чийглэгт ба дүрсүүрдүүр нөхцөлд тогтвортой дизайн шаардлагатай. Хуурай ба шингэн дүүрсэн трансформаторууд хоёулхан тохиромжтой дүрсүүрдүүр хамгаалалттай бүрдүүлж болой.

Биологийн задармуйн шингэнүүд

Тэнгис доторх тос дүүрсэн трансформаторуудын хувьд орчин-хамгаалалтын дүрэмжүүд ба галын аюулгүй байдлын шаардлагуудын улмаас эстер суурьт шингэнүүд (синтетик эсвэл байгалийн эстер) илүү дүрэмжүүд. Синтетик эстерүүд, жишээ нь MIDEL® 7131, «хурдан биологийн задармуйн» ба усанд аюулгүй гэж ангилагдаж, 135 МВА ба 238 кВ хүртэлх хүчтүүнд баталгаажуулжүүд.

Хаалттай оронд галын аюул

Тэнгис доторх турбины нацеллүүд нь зугаа олж болойн зам бага бүхий хязгаарлагдсан оронд юм. Дүрэмжүүд К-ангилалт тос дүүрсэн нэгжүүдийг зөвшөөрөөд, галын йүрүүд нь аюулгүй байдлын онцгой чухал асуудал үлдэжүүд.

Дүрсүүрдүүр трансформатор (SST) — шинэ технологи

Судалгаанууд тэнгис доторх хэрэглээнд хуучин бага давтамжт трансформаторуудын оронд дүрсүүрдүүр трансформаторуудыг судалжүүд; түүн дотроо жин, хэмжээ ба үнэд холбогдсон давуу талуудыг санал болгожүүд.

Та өөрийн салхины хүчний төсөлд зөв хувиртагч сонгохын тулд дараах алхам алхамаар арга хэмжээг дага.

1-р алхам: Суурьлуулалтын байршлыг тодорхойлох

• Населль эсвэл цамхагийн дотор тал (газар дээрх): Дүүрэн төрлийн хувиртагч нь хуульд заасан шаардлага.

• Населль эсвэл цамхагийн дотор тал (далай дээрх): Хоёр төрлийн хувиртагч хүлээн зөвшөөрөгдөнө; хөхрүүлэх шаардлагуудыг жинхэнэ хязгаарлалттай харьцуул.

• Цамхагийн гадаа (бүтэн бүтэцтэй): Дүүрэн төрлийн хувиртагч нь хуульд заасан шаардлага.

• Газар дээрх (зай ≥ 10 м): Хоёр төрлийн хувиртагч хүлээн зөвшөөрөгдөнө.

Алхам 2: Орчин нөхцлийг үнэлэх

• Тунд хүчтэй чийглэг буюу тэнгис дээрх бүснүүд: Эстер шингэнт маслаар дүүрсэн трансформаторууд чийглэгт илүү төвөгтүй төлөөрүүлж чадна.

• Галд майхан бүснүүд: Хуурай төрлийн юмуу эстер шингэнт маслаар дүүрсэн трансформаторууд.

• Орчинд майхан бүснүүд: Хуурай төрлийн юмуу биологийн задаргаагүй эстер шингэнт маслаар дүүрсэн трансформаторууд.

Алхам 3: Ачааллын профилийг үнэлэх

• Давтамжтай өндөр ачаалал юмуу дайралт ачаалал: Маслаар дүүрсэн трансформаторууд илүү сайн хөхрүүлэх чадвар үзүүрлэж чадна.

• Типичн хувьсах ачаалал: Хоёр төрлийн бүхэлд нь хангалттай үзүүлэлт бүхий.

4-р алхам: Төсөв хязгаарлалтыг харуулах

• Бага анхны зардал: Тосон дүүрсэн нэгжүүд ерөнхийдөө илүү хямд.

• Бага амьдралын циклд зарцуулалт: Засвар үйлчилгээ, хяналт, солих зардлыг харуулах.

5-р алхам: Хуульд нийцүүлэх шаардлагыг шалгах

Бүх хүчин төрийн, улсын, олон улсын стандартуудын хангагдаж буйг баталж.

6-р алхам: Үйлдвэрлэгчтэй зөвлөлдөх

Hitachi Energy ёсоор туршлагатай поставшик үйлдвэрлэгчид эсвэл тусгай салбарын сүүд трансформаторын үйлдвэрлэгчидтэй хамтран ажиллах, дизайн турбины тодорхой шаардлагад нийцүүлэх.

Асуулт 1: Хуурай төрлийн дамжуулагчид яагаад газар дээрх салхины турбины нацеллд шаардлагатай вэ?

Хариулт: Галын аюулгүй байдлын дүрэм — 2023 оны Үндэсний Энергетик Удирдлага хуурай төрлийн дамжуулагчид газар дээрх нацелл юм удаа башняд суурилуулахыг шаардаж, түүнийг хязгаарлагдмал оронд галын аюул үүсгэж болох тул тогтоожээ.

Асуулт 2: Түүлшт дамжуулагчид далайд ашиглаж болох уу?

Хариулт: Тийнхүү, далайд ашиглах дамжуулагчид түүлшт бөөрөнхий бүтээд (К ангилал, ≥300°C галын цэг) ашиглаж болох ба биологийн хувирдаг изоляцион шингэн ашиглах ёстой.

Асуулт 3: Аль төрлийн дамжуулагчид илүү үнэт вэ?

Хариулт: Хуурай төрлийн дамжуулагчид нь ижил чадалтай түүлшт дамжуулагчдад харьцуулж анхны зардал илүү өндөр байдаг.

Асуулт 4: Салхины турбины дамжуулагчдад түүнд тохиромжтой чадал ямар вэ?

Хариулт: Салхины турбины дамжуулагчдад түүнд тохиромжтой чадал нь 2.5 МВА-ас 10 МВА-хүртэл хэлбэртүүлж, 690 В-с 35 кВ юм удаа түүнээс дээш хүчдэлд дамжуулж.

Асуулт 5: Изоляционы температур хязгаарын ялгаа юу вэ?

Хариулт: Хуурай төрлийн (F ангилал) изоляционы хязгаар 155°C, түүлшт (A ангилал) изоляционы хязгаар 105°C.

Асуулт 6: Салхины турбинасны хувиргагчидын хамгийн тохиромжтой хөхрүүлэх арга юу вэ?

Хариулт: Салхины энергийн загварын код нь өөртөө хөхрүүлэх (бүрхүүлд байгаа дундаж конвекц), бага алдагдалт, үйлдүүлэх шаардлагагүй хувиргагчдыг зөвлөж буй. Хийн хөхрүүлэх (ONAN – тосон хувиргагчдад тос, хуурай хувиргагчдад агаар) арга нь салхины хөхрүүлэх төхөөрөмжүүдийн үйлдүүлэх шаардлагагүй бөөрсөн хүртэл бүрхүүлд байгаа дундаж конвекц, надад бат бүтээмжтүүдийн аюулгүй байдлын асуудлыг саархуулж буй.

Асуулт 7: Гадаад хувиргагч ба суурин хоорондын хамгийн бага зай хэд вэ?

Хариулт: Зай нь ≥10 м байх ёстой; хэрэв <10 м бол хуурай хувиргагч шаардлагатай.

Салхины энергийн төслүүдэд хуурай хувиргагч ба тосон хувиргагчдын сонголт нь хялбар «тийн» эсвэл «үгүй» шийдвэр биш – түүнд суурин байршил, хуульд заасан шаардлагууд, орчин нөхцөлүүд ба төслийн эдийн засгийн үзүүлэлтүүд нөлөөлж буй.

Газрын доторх накелл эсвэл цамхагт суурилуулах үед зөвлөмүүр шаардлага тодорхой: хуурай төрлийн трансформаторууд шаардлагатай. Тэрдүүр нь галын аюулгүй бүс, хөнгөн жин, бага засварын шаардлага — бүх үүн нь түүн дээрх хүнд нөхцөлд онцгой чухал шинж чанарууд. Анхны зардал илүү өндөр бөл, галын аюулгүй бүс болон бүтцүүдийн бага ачаалал нь ихдүүр нь оправдаг.

Далайн доторх сүүдрийн фермүүдийн хувьд шийдвэр илүү нарийн. Хуурай төрлийн ба тосон дүүрсэн трансформаторууд хоёул хүлээж авагдаж, К-ангилалын биологийн задарч бүүрдэг эстер шингэнүүд ашиглагдаж буй үед тосон дүүрсэн трансформаторууд илүү дуртай. Тосон дүүрсэн трансформаторууд далайн орчинд илүү сайн хөхрүүлэх чадвар, чийгт төвөгтүүр бүс үзүүлдэг — мөн үеийн эстер шингэнүүд галын аюул, орчинд хохиргооны асуудлыг шийддэг.

Газрын доторх гадаад трансформаторуудын хувьд тосон дүүрсэн трансформаторууд ихдүүр нь хүлээж авагдаж, галын тусгаарлалын зайг хадгалж буй үед икономик санаа оправдаг.

Сүүлд салхины турбины технологи том хэмжээний чадал, далай доторх суурьшилт рүү хөдөлж буй тул трансформаторын загварууд мөн үл тасралтгүй хөгжин буй. Эстер суурьт шингэнд суурилан үүсгэсэн шинэ технологи, бүтэн хуурай төрлийн бүтэц, түүнчлэн хатуу бүтэцтэй трансформаторын шинэ загварууд төслийн хөгжүүлэгчдийн сонголтын хүрээг өргөтгөж буй. Үүн дотроо хамгийн зөв сонголт нь аюулгүй байдлыг, найдвартай байдлыг, үнэгүй байдлыг, орчинд үзүүлэх нөлөөг тэнцвэртэй харилцан уялдуулж, тухайн төсөлд хүчин төгөлдүр дүрэмжүүлэлтүүд болон төсөлд тодорхойлогдсон хязгаарлалтуудын хүрээнд хийгдмүүр.