Ini adalah soalan yang saya dengar daripada pemaju ladang angin dan jurutera utiliti lebih kerap daripada yang lain. Dan ia masuk akal-semua orang memberi tumpuan kepada turbin dan penyongsang, tetapi pengubah terletak betul-betul di antara muka antara penjanaan dan grid. Ia bukan pemain pasif. Ia membentuk apa yang grid lihat.
Mari kita bincangkan tentang maksud sebenarnya untuk kualiti kuasa.
Memahami Pengubah Angin-Apa Yang Mereka Lakukan Sebenarnya
Pertama, semak realiti pantas tentang pengubah ini dan bukan. Sebuah pengubah angin meningkatkan voltan daripada keluaran turbin-biasanya 690 V atau beberapa kV-kepada voltan sistem pengumpulan, selalunya 34.5 kV atau lebih tinggi. Itulah tugas utamanya. Tetapi dalam melakukan itu, ia berinteraksi dengan kualiti kuasa dengan cara yang penting.
Transformer tidak menghasilkan masalah kualiti kuasa. Tetapi ia boleh memburukkan lagi atau membantu mengurangkannya, bergantung pada cara ia direka dan digunakan.
Sumbangan Positif-Apa yang Dilakukan oleh Transformer yang Baik
Transformasi Voltan dan Antara Muka Sistem
Ini ialah fungsi asas, dan patut dinyatakan dengan jelas: pengubah membolehkan loji angin bersambung ke grid sama sekali. Tanpanya, ketidakpadanan voltan akan menjadikan penyepaduan mustahil. Transformer yang ditentukan dengan betul memadankan output turbin ke sistem pengumpulan dan sistem pengumpulan ke titik interkoneksi.
Tetapi "peraturan voltan" dalam erti kata aktif-pengubah tidak mengawal apa-apa dengan sendirinya. Ia berubah mengikut nisbah lilitannya. Peraturan sebenar datang daripada penukar pili, skim kawalan voltan, dan keupayaan kuasa reaktif daripada penyongsang. Peranan pengubah adalah untuk menyediakan antara muka yang sesuai untuk sistem tersebut berfungsi.
Pengasingan Galvanik-Memecahkan Laluan Bermasalah
Ini adalah salah satu sumbangan transformer yang paling berharga. Penggulungan menyediakan pengasingan galvanik antara bahagian turbin dan bahagian grid. Ini bermakna DC mengimbangi daripada penyongsang-dan sentiasa ada beberapa-jangan disuntik ke dalam grid. Voltan mod biasa mencari laluan kembali melalui neutral pembumian pengubah dan bukannya merambat melalui rangkaian.
Pengasingan juga menyekat laluan semasa urutan sifar. Dalam pengubah delta-wye, belitan delta memerangkap arus jujukan sifar dari sisi grid, menghalangnya daripada beredar melalui peralatan turbin. Itulah faedah kualiti kuasa sebenar.
Impedans-Pedang Bermata Dua
Setiap pengubah mempunyai impedans-penentangan yang wujud kepada aliran arus. Impedans itu mengehadkan arus kerosakan, yang bagus. Tetapi ia juga mewujudkan penurunan voltan di bawah beban. Apabila loji angin mengeksport kuasa, impedans itu menyebabkan kenaikan voltan pada titik penyambungan. Apabila loji mengimport kuasa reaktif, ia menyebabkan penurunan voltan.
Ini tidak semestinya baik atau buruk. Ia adalah ciri yang mesti diambil kira dalam kajian sistem. Transformer dengan impedans terlalu rendah mungkin melepasi arus kerosakan yang berlebihan. Impedans yang terlalu tinggi mungkin menyukarkan kawalan voltan. Melakukannya dengan betul memerlukan pemadanan pengubah dengan aplikasi tertentu.
Cabaran-Di Mana Perkara Menjadi Rumit
Harmonik-Sumbangan Inverter
Turbin angin moden menggunakan penukar elektronik kuasa. Penukar tersebut menjana arus harmonik pada frekuensi yang merupakan gandaan asas. Spektrum tepat bergantung pada topologi penukar dan strategi pensuisan.
Transformer tidak mencipta harmonik ini, tetapi ia berinteraksi dengannya dengan cara yang penting. Penggulungan delta, sebagai contoh, menyediakan laluan untuk harmonik tiga kali ganda (ke-3, ke-9, ke-15) untuk beredar, yang boleh memberi manfaat kerana ia menghalangnya daripada grid. Tetapi arus yang beredar masih menyebabkan kerugian dan pemanasan dalam pengubah.
Lebih kritikal, kearuhan pengubah bergabung dengan kapasitans sistem-termasuk kapasitans kabel dan sebarang kapasitor pembetulan faktor kuasa-untuk mewujudkan keadaan resonan. Jika frekuensi harmonik berbaris dengan frekuensi resonans, penguatan berlaku. Voltan dan arus pada harmonik itu boleh menjadi lebih besar daripada sumber yang dicadangkan.
Mitigasi bermula dengan memahami interaksi ini semasa reka bentuk. Galangan pengubah, konfigurasi belitan, dan sebarang penapisan bersepadu mesti dipilih dengan mengambil kira spektrum harmonik yang dijangkakan. Dalam sesetengah kes, penapis harmonik luaran diperlukan. Dalam yang lain, impedans pengubah yang dipilih dengan baik boleh mengalihkan frekuensi resonan daripada harmonik yang bermasalah.
Arus Masuk-Peristiwa Pembangkit Tenaga
Setiap kali anda memberi tenaga kepada pengubah, ia mengeluarkan arus masuk magnet yang boleh mencapai 8 hingga 12 kali arus beban penuh untuk beberapa kitaran. Pada pengubah loji angin yang besar, itu adalah peristiwa penting. Ia menyebabkan penurunan voltan yang boleh menjejaskan peralatan lain yang disambungkan ke bas yang sama.
Keterukan bergantung pada titik pada gelombang voltan apabila pemutus ditutup, fluks sisa dalam teras, dan reka bentuk pengubah. Transformer moden dengan keluli teras yang dipertingkatkan sebenarnya mempunyai potensi inrush yang lebih tinggi kerana sifat magnet yang lebih baik bermakna kurang setara jurang udara dalam teras.
Pensuisan terkawal-menutup pemutus pada titik optimum pada gelombang-adalah satu pengurangan. Satu lagi adalah hanya menerima bahawa kemasukan berlaku dan memastikan penyelarasan perlindungan membolehkannya tanpa perjalanan yang mengganggu. Kami menyediakan data masukan terperinci dengan setiap pengubah supaya kajian sistem boleh mengambil kiranya.
Sumbangan Flicker-The Wind
Angin berubah-ubah. Kebolehubahan itu menyebabkan kuasa keluaran turbin berubah-ubah, yang menyebabkan turun naik voltan pada titik sambungan. Jika turun naik tersebut berada pada frekuensi tertentu, ia menyebabkan kelipan-perubahan yang boleh dilihat dalam keamatan pencahayaan.
Transformer tidak menyebabkan kelipan, tetapi impedansnya menentukan berapa banyak turun naik kuasa yang diberikan diterjemahkan kepada turun naik voltan. Impedans yang lebih rendah bermakna perubahan voltan yang lebih kecil untuk variasi kuasa yang sama. Itulah salah satu sebab pengubah impedans rendah kadangkala ditentukan untuk aplikasi angin.
Tetapi ada pertukaran. Impedans yang lebih rendah bermakna arus kerosakan yang lebih tinggi dan koordinasi perlindungan yang berpotensi lebih mencabar. Pilihan yang tepat mengimbangi prestasi kelipan terhadap keperluan sistem lain.
Apa Sebenarnya Penting dalam Pemilihan Transformer
Apabila seseorang bertanya kepada saya cara memilih transformer untuk projek angin, saya memberitahu mereka untuk melihat di luar penilaian asas.
Impedans. Ini menjejaskan peraturan voltan, tahap kerosakan dan sumbangan kelipan. Ia perlu sesuai untuk aplikasi tertentu.
Konfigurasi penggulungan. Delta-wye adalah perkara biasa, tetapi pilihan itu mempengaruhi tingkah laku harmonik dan pembumian. Sambungan penggulungan sekunder (sebelah grid) menentukan cara loji berinteraksi dengan pembumian sistem.
Reka bentuk teras. Teras kehilangan yang lebih rendah adalah cekap, tetapi ia boleh menjejaskan ciri-ciri inrush. Perkara tukar ganti.
Aksesori. Bushing CT untuk pemeteran dan perlindungan. Penahan lonjakan disepadukan ke dalam pengubah atau dibekalkan secara berasingan. Pemantauan peruntukan jika loji memerlukannya.
Menguji. Bukan sahaja ujian rutin, tetapi ujian khas jika aplikasi menuntutnya - kenaikan suhu, tahap bunyi, tahan litar pintas.
Apa yang Kita Lihat di Lapangan
Saya telah melihat industri ini berkembang selama bertahun-tahun membekalkan transformer kepada projek angin. Hari-hari awal adalah lebih mudah-ambil pengubah pengedaran standard, masukkan ke dalam kepungan yang dipasang pada pad, panggil sehari. Itu tidak berfungsi lagi.
Tumbuhan angin moden menolak transformer dengan lebih kuat. Arus yang lebih tinggi, kandungan yang lebih harmonik, keperluan kod grid yang lebih ketat. Transformer yang berjuang adalah yang direka tanpa realiti itu dalam fikiran.
Yang berprestasi direka bentuk untuk konfigurasi penggulungan tugas yang mengendalikan harmonik, impedans yang dipilih untuk sistem pengumpulan khusus, dan margin yang mencukupi untuk bertahan daripada transien yang tidak dapat dielakkan berlaku.
Garis Bawah
Pengubah angin bukan sekadar peranti peningkatan voltan. Ia adalah antara muka antara pembolehubah, sumber kuasa-elektronik dan grid. Ia membentuk voltan, menapis harmonik, mengehadkan arus kerosakan dan mempengaruhi cara loji berinteraksi dengan rangkaian.
Lakukan dengan betul, dan ia melakukan semua perkara itu tanpa disedari. Silap faham, dan ia menjadi sebab kilang tidak dapat memenuhi kewajipan kod gridnya atau mengalami gangguan berulang.
Jika anda sedang mengusahakan projek angin dan ingin bercakap melalui pilihan-pilihan impedans transformer, konfigurasi penggulungan, keperluan ujian-saya gembira untuk mengadakan perbualan itu. Butiran lebih penting daripada yang ditunjukkan oleh katalog.
Rujukan
- IEC 60076-6, Pengubah kuasa - Bahagian 6: Reaktor.
- IEEE Std C57.159, Panduan IEEE untuk Aplikasi Transformer di Ladang Angin.
- Brosur Teknikal CIGRE 770, Interaksi Transformer dengan Penukar Elektronik Kuasa.
