Суқыр теңіз желді трансформаторының сипаттамасы: Тұзды бұрқылдақ, платформаның салмағы және түрлендіргіштің гармоникалары

Платформа жұмыс істетушісі бізге электрлік талаптардан тұратын 132 кВ экспорттық қондырғының сипаттамасын тоқсан бетке сыйғызып жіберді, ал көлікке арналған талап — бір ғана жол — максималды көтеру салмағы 240 тонна. Біздің бірінші дизайнымыз маймен толтырылған кезде 262 тонна болды. Біз резервуарды қайта жасадық, консерваторды бөлдік және 238 тоннаға жеткіздік. Электрлік сипаттама ешқашан өзгермеді. Дизайнды шешкен сан — кран шегі.

Суқыр теңіз желінің дамуы құрлықтағы сатып алу топтарының әлі жетіп алғаны жоқ рекордтар орнатуда әрі қарай жалғасуда. 2025 жылы әлем бойынша суқыр теңіз желінің жаңа 9,3 ГВт қуаты торға қосылды , бұл әлем бойынша жалпы көрсеткішті 92,5 ГВт құрады, сонымен қатар орнатылған турбиналардың орташа қуаты тұңғыш рет 10 МВт-тан асты, деп хабарлайды GWEC-тің 2026 жылғы «Әлемдегі суқыр теңіз желінің дамуы» есебі осы көрсеткіштегі әрбір мегават кемінде екі трансформатор арқылы өтеді: турбина немесе массив платформасындағы көтергіш құрылғы және экспорттық трансформатор жинау кернеуін су асты кабелі үшін 132 кВ немесе 220 кВ-қа көтеретін құрылғы.

Қазіргі кезде тапсырыс берілген экспорттық құрылғылар негізінен жер бетіндегі электр энергиясы трансформаторы сияқты, бірақ қосымша қорғаныс қабаты бар бояу жүйесімен белгіленеді. Дәл осы жерде жобалар зиян көреді. Трансформатордың теңізде орналасқан нұсқасын жер бетіндегі қорғалған алаңда орналасқан кез келген трансформатордан үш шектеу факторы ажыратады: тұз, салмақ және қуат электроникасының гармоникалық сипаттамасы. теңізде орналасқан жел энергиясы трансформаторы жер бетіндегі қорғалған алаңда орналасқан кез келген трансформатордан ажыратады: тұз, салмақ және қуат электроникасының гармоникалық сипаттамасы.

 

 

Жинау және экспорттық функциялар — бірдей емес міндеттер

 

Жинау трансформаторы 33 кВ немесе 66 кВ кернеуде жұмыс істейді және сегізден он беске дейінгі турбинаның біріктірілген шығысын қабылдайды. Бір экспорттық трансформатор жинау кернеуін берілу деңгейіне дейін көтеретін қадамдар — әдетте 132 кВ, 220 кВ немесе 275 кВ — және барлық жел электр станциясын бір актив арқылы тасымалдайды. 1 ГВт жобасында бұл әдетте параллель жұмыс істейтін екі немесе үш 300 МВА класындағы құрылғы немесе 400 МВА құрылғысын қосымша резервтік стратегиямен қамтамасыз ету, бірақ көпшілік иелер оның қажеттілігін негіздей алмайды.

Жауаптылық профилі — бұл дизайнды өзгертетін фактор. Жылу электр станциясындағы жер үстіндегі генератордың кернеуін көтеретін құрылғы ондаған жыл бойы тұрақты 85–95% жүктемеде жұмыс істейді. Ал теңізде орналасқан құрылғы желге сәйкес жұмыс істейді: орташа жүктеме 40%, ұзақ уақыт бойы 20%, сосын жел соғып, экспорт кабелі қолжетімді болған кезде апталар бойы 100% жүктемеде. Сондай амплитудалы термиялық циклдау изоляция мен бекіту құрылымын жұмыс істейтін базалық жүктемелі құрылғыда ешқашан бастан өтпейтін тәсілмен жүктейді. дәл осы себептен біз орамдардың бекіту қысымын және өзек болттарының айналдыру моментін тұрақты жұмыс режимі емес, циклдық жұмыс режимі үшін орнатамыз.

Импеданстың қатарында тыныш шешім қабылданады. 180 МВА, 220/66 кВ бірлігіндегі 12,5% импеданстың платформалық қосқыш құрылғысындағы апаттық токты шектеуі мүмкін, бірақ ол жүктеме кезіндегі кернеу төмендеуін де арттырады және платформаның орнын толтыруға қабілетсіз реактивті қуатты сіңіреді. Сондықтан импедансты трансформатордың конструкциясын соңғы рет бекітпес бұрын кабель мен қосқыш құрылғысы инженерлерімен келісуге тура келеді. Сонымен қатар ескеріңіз: IEC/IEEE 60076-16 72,5 кВ-ға дейінгі жел турбиналарына арналған трансформаторларды қамтиды; экспорттық бірлік әдетте оның қолданылу аясынан тыс қалады және IEC 60076-1 стандарты бойынша, жобалық қосымшамен белгіленеді.

Тұз шашылуы: Коррозияға қарсы қорғау — бұл бояу түсі емес, спецификация

 

Оффшорлық атмосфера ISO 12944 бойынша C5-M немесе CX деп жіктеледі. Бұл жіктеу — тек декорация емес: ол минималды құрғақ пленка қалыңдығын, бояу жүйесін және сынақтың ұзақтығын белгілейді — C5-M үшін әдетте 1440 сағат бейтарап тұз шашырату, ал CX үшін одан да көп. Солтүстік теңіз платформасында екі-үш жыл ішінде жерде қолданылатын C3 жүйесімен боялған резервуардың дәнекерлеу орындарында көпіршіктер пайда болады.

Жұмыс істейтін C5-M жүйесі — шамамен 80 мкм цинк-байытылған бастапқы қабат, 120 мкм эпоксидті ортаңғы қабат және 60 мкм полиуретанды жоғарғы қабаттан тұрады — барлығы шамамен 260 мкм. CX үшін осы қабаттар жиынтығы 320 мкм немесе одан да көп болады, сонымен қатар әрбір дәнекерлеу орны, бұранда және жиекте жолақты қабаттар қолданылады, себебі осы орындарда қорытынды қорғау қалыңдық алғаш рет құлайды.

Боя — жұмыстың жартысы. Терең балқытылған цинктелген немесе 316 маркалы коррозияға төзімді болат құрылғылар, коррозияға төзімді бекіткіштер мен алюминийлі суытқыштар арасындағы изоляциялық сақиналар, консерваторға тұзды ауа кірмеуі үшін арналған демалу құрылғысы және бақылау жабдықтары үшін IP66 дәрежелі шкафтар — барлығы бір ғана тармаққа жатады. Біздің зауытта платформа жұмыс істейтін компаниялармен пікірталастар негізінен орамдар туралы емес — тақташа кронштейні, жерге қосу төсемдері мен кабельдік өткізгіш тақтасының бояу кестесіне енгізілгенін немесе енгізілмегенін талқылауға арналған.

Салмақ және платформа аралығы

 

Платформа декасының салмағы үстіңгі құрылым мен орнату кемесінің краны арқылы қатаң шектелген. Трансформатор осы декадағы ең ауыр жеке бұйым болып табылады, ал көтеру шегінен асатын әрбір килограмм дизайннан алынуы керек — оны кран операторымен келісуге болмайды. 1-кестеде 180 МВА, 220/66 кВ экспорттық бірлік үшін нақты бөліну көрсетілген. Келтірілген сандар әмбебап емес, бірақ пропорциялар сақталған.

Компонент	Типтік масса (т)
Орталық темір өзегі мен орамдар	104
Резервуар, қақпақ және қатайтқыштар	42
Изоляциялық май	58
Радиаторлар және салқындату желімдері	12
Бушингтер және қосымша бөлшектер	6
Негізгі рама және көтеру табаны	4
Жалпы, маймен толтырылған	226

Осы кестеден екі шешім шығады. Біріншісі — қондырғының маймен толтырылған күйінде немесе барабандардағы маймен тасымалданатыны. Майды төгудің нәтижесінде көтеру кезінде 50–60 тонна салмақ азаяды; бұл стандартты немесе ауыр көтергіштік кранды таңдауға әсер етуі мүмкін; ал оның құны — азотпен басып тұру, тасымалдау үшін қосымша бекітпе және платформада іске қосу процесінің ұзақтығының артуы. Екіншісі — ауырлық центрі қай жерде орналасқаны. Ауырлық центрін белгілеу, көтеру ілгектерінің орны және көтеру табаны — бұл конструкциялық инженерге сызбаларды қарау кезінде қажетті интерфейстік деректер, жеткізу кезінде емес.

 

 

Тасымалдау жүктемелері өздерінің өзіндік конструкциялық жағдайларын құрайды. Жобалық талаптарда жиі көрсетіледі: 3 g тік және 2 g бойлық үдеу теңіз арқылы тасымалдау кезінде, бұл көбінесе Еуропаның көптеген аймақтарындағы сейсмикалық жағдайдан қаталырақ. Орталық қысу, орамдардың қысуы және резервуардың ішкі қолдауы барлығы осыған қарсы тексерілуі тиіс, және бұл тексеру жеткізу ескертпесінде емес, өзіндік жобалау есебінде болуы тиіс.

Трансформаторлық түрлендіргіштің гармоникалары мен жылулық шегі

 

Қазіргі заманғы теңіз арқылы орналасқан жел электр станциясындағы экспорттық трансформатор ұзақ уақыт бойы таза синусоидалдық толқынды көрмейді. HVDC байланыстары, STATCOM-дар және турбина түрлендіргіштері эдди жоғалтулары арқылы орамдарды қыздыратын гармоникаларды енгізеді, ал спектр желі конфигурациясына қарай өзгереді. IEEE C57.110 стандарты гармоникалық жоғалту коэффициентін есептеу тәртібін белгілейді; практикалық нәтиже — немесе қуаттың төмендетілуі, немесе салқындату класының жақсартылуы.

Бұл бөлім — сатып алушылардың көбісі қарапайым түрде ұмытатын бөлім. Суыту класы — тұрақты белгі емес. Сорғыштар жұмыс істеген кезде 180 МВА жүктеме өткізетін ONAN/ONAF қондырғысы, сорғыштар сөндірілген кезде тек 130 МВА ғана өткізеді. Егер платформа N+1 сорғыш резервтілігін талап етсе, трансформатордың бір суыту тобы қызметтен шығарылған кезде оның номиналдық көрсеткішін көрсетуі тиіс — ал бұл талап радиатор ауданын, ыдыс өлшемдерін және соңында крандың көтеруі керек болатын салмақты өзгертеді. Суыту, салмақ және номинал — бұл үш емес, бір ғана мәселе.

Температураның көтерілуі — тұтынушы тарапынан тағайындалған талаптарға сай келетін негізгі көрсеткіш. 40°C ауа температурасында 65 K-ге дейін көтерілу қолайлы көрінеді, бірақ қондырғы акустикалық қабырғада орналасқан кезде жергілікті ауа температурасы 50°C-қа дейін көтерілуі мүмкін. Теңіз бойындағы қондырғылар жиі 60 K-ге дейінгі жобалау немесе кепілдікте нақты ауа температурасына қатысты түзету көрсеткішін талап етеді, себебі 60 K пен 65 K арасындағы айырма шамамен үздіксіз номиналдың сегіз пайызын құрайды. Трансформатордың гармоникалық құрамы осы аралықты маңызды ету үшін — гармоникалық шығындар қамтамасыз етілген кепілдікке сәйкес қызған нүктеге түседі.

Сыртқы теңізде тіршілік етуін шынымен болжайтын зауыттық сынақтар

 

Рутиндық сынақ куәлігі құрылғыштың өзінің дизайнына сәйкес келетінін растайды. Бірақ ол құрылғыштың тұзбен және термиялық циклмен 25 жыл төтеп беретінін растамайды. Сыртқы теңізде жұмыс істеу үшін теңізде орнатылатын жел электр станциясының трансформаторына зауыттық қабылдау сынағында төмендегі элементтер қамтылуы тиіс, оны иесінің инженері немесе DNV немесе Bureau Veritas сияқты үшінші тарап бақылайды.

• Әрбір таптағы қатынас пен полярлық, сонымен қатар фаза бойынша орам кедергісі

• 100% және 50% номиналды токтағы импеданстық және жүктемелік шығындар, сонымен қатар жүктемесіз шығын мен ток

• 100% және 110% номиналдағы температураның көтерілуі, орам градиенті жазылады

• 1,3 Um/√3 кезіндегі жартылай разряд, маймен толтырылған құрылғыштар үшін шекті мән — 100 пК

• Жоғары кернеу орамындағы найзағай импульсы, сонымен қатар резервуардың вакуумдық және қысымдық сынағы

• 1 м қашықтықтағы дыбыс деңгейі, әдетте осы номиналда 75–80 дБ(А)

• Майдың диэлектрлік беріктігі, сонымен қатар температураның көтерілуін сынағаннан кейін ДГА (газ хроматографиясы) үлгісі

Олардың екеуі көбірек назарға ие болуы керек. Бір жыл ішінде циклданғаннан кейін пайда болатын изоляция ақауларын көрсететін ең жақсы көрсеткіш — бөлшекті разряд. Температураның көтерілуінен кейінгі газдық химиялық талдау (DGA) — термопаралардың ешқашан көрмеген жергілікті қызуын анықтайды. біз осы екі сынақты әрбір экспорттық класстың құрылғысы үшін жүргіземіз және өлшенген мәндерді бағалау белгісі орнына есепке енгіземіз.

Су асты желді трансформаторының техникалық сипаттамасына не енгізу керек

 

Егер сіз теңізде орналасқан жел энергиясы трансформаторы үшін техникалық сипаттама құрастырып отырсаңыз, осы бес тармақ жалпы талаптардың тағы бір бетіне қарағанда көбірек жұмыс атқарады.

• Көлік салмағының шегі мен крандың көтеру радиусы — май күйі анықталған, нақты сандық көрсеткіш ретінде көрсетіледі.

• ISO 12944 стандарты бойынша сырлау жүйесі — жалпы DFT, жолақты сырлау талабы және тұзды су бұрқылдағының ұзақтығы көрсетіледі.

• Суыту резервтілігі — платформаның нақты амбиенттік температурасында бір суыту тобы қызметтен шығарылған кездегі рейтинг ретінде көрсетіледі.

• Түрлендіргіш пен HVDC тұтынушысының гармоникалық спектрі — ұсыныста жоғалту коэффициентін есептеу талап етіледі.

• FAT куәлік құқықтары, PD шегі және температураның көтерілуінен кейінгі DGA сынама нүктесі.

Райан Электрик қайда орналасады

 

Біз 2007 жылдан бастап Цзянсу провинциясында майға батырылған және құрғақ типтегі трансформаторларды құрып келеміз; ол үшін 120 000 м² аумақта 180-нан астам өндіріс пен сынау жабдықтары мен орамдар мен салқындату дизайндарын қамтитын 37 патент қолданылады. 2023 жылдан бастап біз Eaton компаниясының ресми қосымша кәсіпорны ретінде әрекет етеміз, сондықтан біздің құжаттамамыз бен процестерді бақылауымыз клиенттің аудиты емес, серіктестің аудиты режимінде жүргізіледі.

Су айдындары мен теңіз жағалаулары үшін жобаларда бояу өз құрамында орындалады, сондықтан C5-M жүйесі мен жолақты бояулар біздің бақылауымызда қалады, ал әрбір экспорттық класстық құрылғы шығарылмас бұрын дербес разряд өлшеуі мен температураның көтерілуінен кейінгі DGA өтеді. Біздің инженерлеріміз резервуардың дизайнін қатаңдатуға дейін сіздің құрылымдық және кабельдік командаларыңызбен платформалық интерфейс сызбаларын қайта қарауға дайын. Бұл әңгіме неғұрлым ерте болса, салмақтың азаюы соғұрлым арзан болады.

Егер сіз теңізде орналасқан жел энергиясы трансформаторы немесе жағалаулық экспорттық құрылғы үшін бағалауды, платформаның салмақ шегін, ауа температурасын және гармоникалық спектрді жіберіңіз. Біз салмақтың бөлінуін, қаптау кестесін және сынақ жоспарын қайтарып береміз — бұл үш құжат, олар платформаға құрылғы сыйғызылатынын шешеді, ал кейін құны туралы талас болады. Топқа байланысқаныз үшін ryan-transformers.com немесе [email protected] электрондық поштасы арқылы.

Автор туралы: Бұл мақала Ryan Electric (Jiangsu Ryan Transformers) компаниясының трансформаторлар инженерлік тобы құрған. Бұл Eaton серіктесі және UL/CSA-сертификатталған өндіруші, ол Солтүстік Америка, Еуропа, Орта Шығыс пен Оңтүстік-Шығыс Азиядағы коммуналдық, жаңартылатын және өнеркәсіптік жобаларға маймен толтырылған, құрғақ типті және пад-монтаждалған трансформаторлар шығарады.