Подбор мощности масляных трансформаторов S13 с учетом изменчивой выработки ветропарка

При изменчивой выработке ветроэлектростанции подобрать трансформатор сложнее, чем просто соотнести его номинальную мощность с установленной мощностью турбин. Выбор масляного силового трансформатора серии S13 для ветропарка требует сбалансировать передачу пиковой мощности, колебания нагрузки, тепловые ограничения и потери за весь срок службы, не закладывая избыточную мощность. На это решение влияют профили выработки, требования к реактивной мощности, условия на площадке и технические условия подключения к сети. После их определения инженерные группы могут оценить поставщиков, таких как Jiangsu Shengda Power Equipment Co., Ltd., на соответствие требованиям конкретного проекта, а не только обозначению серии.

Определите, какую часть ветропарка обслуживает трансформатор

Повышающий трансформатор турбины, трансформатор фидерной линии коллекторной сети и главный трансформатор выдачи мощности в сеть работают в разных условиях. Трансформатор турбины должен соответствовать выходному напряжению генератора или преобразователя и диапазону его рабочих режимов. Трансформатор коллекторной сети передает суммарную мощность подключенных к нему турбин. Главный трансформатор выдачи мощности должен соответствовать параметрам коллекторной сети и точки подключения к сети, часто имея иные уровни напряжения и мощности.

Это различие важно учитывать до выбора модели S13. Обозначение серии само по себе не подтверждает совместимость с формами сигналов преобразователя, требуемыми коэффициентами трансформации или любой мощностью ветропарка. Проверьте фактическую схему обмоток, номинальные напряжения, способ охлаждения и доступную номинальную мощность. Наличие в каталоге оборудования на 10 кВ и 35 кВ не означает, что в него автоматически входят трансформаторы для подключения к сети более высокого напряжения.

Также определите границу потока мощности. Ограничение выдачи мощности в точке подключения к сети может уменьшить передачу мощности на последующих участках, но не обязательно ограничивает работу каждого вышестоящего трансформатора. Электрическая схема и система ограничения выработки должны подтверждать, где именно действует это ограничение.

Подбирайте мощность по полной мощности, а не по средней выработке

Коэффициент использования установленной мощности ветропарка описывает выработку энергии за определенный период; он не является коэффициентом для подбора мощности трансформатора. Ветропарк с умеренной средней годовой выработкой все равно может длительное время работать почти на полной мощности. Соседние турбины могут испытывать схожие ветровые условия, поэтому предположение о неодновременности пиковых нагрузок должно подтверждаться исследованиями выработки для конкретной площадки.

Расчет начинается с полной мощности:S = √(P² + Q²), где P — активная мощность, а Q — реактивная мощность на выводах трансформатора. Если задан определенный коэффициент мощности, используется формула S = P / коэффициент мощности. Проверьте одновременные требования к активной и реактивной мощности, а не складывайте максимальные значения, возникающие в разное время.

Только для иллюстрации: передача 2 MW при коэффициенте мощности 0.95 требует приблизительно 2.11 MVA до учета снижения мощности из-за условий площадки и других проектных поправок. Это пример расчета, а не рекомендуемая номинальная мощность трансформатора. Выбранный трансформатор также должен соответствовать требованиям к колебаниям напряжения, нагреву от гармоник и согласованному тепловому режиму.

Реактивная поддержка может потребоваться и при низкой выработке ветра. Определите, обеспечивают ли ее преобразователи турбин, отдельное оборудование компенсации или оба варианта, а также выясните, через какой трансформатор проходит этот ток. Низкая активная мощность не всегда означает малую нагрузку трансформатора.

Проверяйте тепловые ограничения по хронологическому профилю нагрузки

Кривая продолжительности нагрузки помогает оценить потери, но не показывает, приходятся ли часы высокой выработки на последовательные периоды. Для тепловой оценки нужен хронологический профиль, поскольку температура наиболее нагретой точки обмотки и температура масла зависят не только от текущей нагрузки, но и от предыдущих нагрузок.

Предоставьте производителю временные ряды активной и реактивной мощности, температуру окружающей среды, ожидаемое рабочее напряжение и доступность охлаждения. Запросите оценку нагрузки по применимому стандарту IEC 60076-7 или соответствующему стандарту проекта. В оценке должны быть указаны исходные допущения, температурные пределы и влияние на старение изоляции.

На графике, где полная мощность трансформатора сопоставлена с температурой окружающей среды и расчетной температурой наиболее нагретой точки, легче выявить продолжительные периоды высокой нагрузки.

Не рассматривайте допустимую перегрузку как бесплатный запас непрерывной мощности. Для любого допуска по перегрузке должны быть определены продолжительность, начальная температура, условия охлаждения и меры оперативного контроля. Если проект зависит от ограничения выработки для защиты трансформатора, это условие необходимо включить в спецификацию системы управления и эксплуатационное соглашение.

Учитывайте ограничения площадки и сети до окончательного выбора номинальной мощности

Большая высота над уровнем моря, повышенная температура окружающей среды или ограниченный воздушный поток вокруг компактной подстанции могут уменьшить допустимую тепловую нагрузку. Загрязнение прибрежной среды, риск коррозии и эксплуатация при низких температурах также требуют дополнительных проектных решений, даже если напрямую не меняют номинальную мощность в MVA.

• Гармоники преобразователя: запросите ожидаемый спектр токов и оцените дополнительные потери в обмотках и рассеяния. Обозначение «низкие потери» не подтверждает пригодность трансформатора для работы с гармониками.
• Импеданс и ток короткого замыкания: согласуйте сопротивление короткого замыкания с регулированием напряжения, уставками защит и уровнями токов короткого замыкания в сети. Требования к стойкости при коротком замыкании подтвердите отдельно.
• Регулирование напряжения: определите диапазон ответвлений и достаточность регулирования без возбуждения. РПН следует предусматривать на основании исследования регулирования напряжения, а не по умолчанию.
• Изоляция и заземление: задайте уровни изоляции, группу соединения обмоток, схему нейтрали и защиту от перенапряжений на основании проекта коллекторной системы.

Маслосбор, противопожарные разрывы, доступ и ограничения на транспортировку также необходимо рассмотреть заранее. Трансформатор, подходящий по электрическим параметрам, но требующий поздней переделки фундамента или кожуха, может нарушить график проекта.

Сравнивайте потери с учетом профиля эксплуатации

Трансформатор завышенной мощности обеспечивает запас, но может иметь более высокие потери холостого хода и стоимость. Трансформатор недостаточной мощности может ограничивать тепловую нагрузку или вынуждать снижать выработку. Сравнивайте варианты номинальной мощности с учетом годовых потерь энергии и эксплуатационных ограничений, а не только закупочной цены.

Для предварительного расчета потери можно оценить по формуле P₀ + Pk × x², где P₀ — потери холостого хода, Pk — потери короткого замыкания при номинальной нагрузке, а x — относительная нагрузка в долях единицы. Примените формулу к профилю нагрузки с учетом времени нахождения трансформатора под напряжением. При подробной оценке при необходимости следует учитывать температуру, гармоники и собственные нужды системы охлаждения.

Масляный силовой трансформатор серии S11 от Shengda представляет собой подходящий для сравнения вариант: для него указаны номинальные мощности от 30 до 2,500 kVA и конструкция с полностью герметичным гофрированным баком. Указанные холоднокатаная электротехническая сталь и бескислородная медь — это особенности конструкции, а не замена гарантированных значений потерь. Сравнивайте его с предложением по S13 только при одинаковых электрических режимах и условиях испытаний; характеристики S11 нельзя переносить на оборудование S13.

Проводите оценку поставщика с достаточной детализацией, чтобы исключить замену оборудования

Jiangsu Shengda Power Equipment Co., Ltd. разрабатывает, производит и продает трансформаторное оборудование, включая серию S13 и другие серии с низкими потерями, компактные подстанции, сухие трансформаторы и трансформаторы с регулированием под нагрузкой. Такой ассортимент позволяет обсуждать как трансформатор, так и окружающую его установку, однако пригодность каждой предлагаемой модели для условий эксплуатации ветропарка должна быть подтверждена документацией.

Компания указывает наличие сертификации ISO9001 и ссылки на стандарты GB1094.1-2-1996 и GB/T6451-2008. Это ссылки на китайские стандарты; уточните редакции и дополнительные стандарты, требуемые проектом. Сертификация системы менеджмента качества не заменяет подтверждающие документы по испытаниям конкретного изделия.

До утверждения номинальной мощности запросите гарантированные значения потерь, пределы превышения температуры, допуски по импедансу, чертежи, интерфейсы защит и согласованную программу заводских испытаний. Уточните, распространяются ли соответствующие протоколы типовых испытаний на предлагаемую конструкцию и какие испытания будут проводиться в присутствии заказчика. Окончательно утверждайте номинальную мощность трансформатора только после согласования результатов электрических и тепловых расчетов, условий площадки и гарантий поставщика. Если они не согласуются, устраните расхождение, изменив номинальную мощность или систему охлаждения либо установив четкое эксплуатационное ограничение, а не вводя незафиксированный запас мощности.