Жер астындагы жылуулук электр станциясынын трансформаторлору: H2S коррозиясына, узак мөөнөттүү жүктөмгө жана алыскы аймактарга ылайык көрсөткүчтөр

Рифт өрөөнүндөгү жер астындагы жылуулук оператору бизге 12 МВА көтөрүүчү трансформаторду иштеп баштаганынан кийин он сегиз ай өткөндөн кийин текшерүүгө жиберди. Электрдик тараптан эч нерсе бузулган эмес. Бузулган нерсе — бояма: радиатор банкасынын боюнча тезис боямасы челип, металл таза чыккан, меднин изолятордун болттору жашыл-каралык түскө өзгөрүп, дыхательдеги кремний гели баштапкы аптадан кийин кара түскө өзгөрүп кеткен. Талаа иштетүүгө баалуу болгон газ — водород сульфид (H2S) — трансформатордун бардык бөлүгүн бузуп жатат.

Бирдик туура бааланган. Ал туура көрсөтүлбөгөн. Бул айырмачылык «а» деген сөздүн алдында турган сөзгө кандай чечим кабыл алынышын чечет. жер астындагы жылуулук электр станциясынын трансформатору сизге жылдын жыйынтыгында 25 жыл бою түзүлгөн жүктөмдүү иштөөнү береби, же биринчи ири аварияда алынып салынат.

 

 

Неге жер астындагы жылуулук күчтүүрүүнүн тапшырмасы күн энергиясы же шамалдан күчтүүрүүгө караганда катуураак?

АКШ Энергетика министрлиги жер астындагы жылуулукту түзүлгөн жүктөмдүү күчтүүрүү катары санап, анын колдонуу коэффициенти деп аталган көрсөткүчү 90% чамасын түзөт. Бул ошондой эле жер астындагы жылуулук электр станциясынын максималдуу чыгышын түзүлгөн жүктөмдүү иштөө менен башкарып, шамалдан же күндөн күчтүүрүүнүн түзүлгөн жүктөмдүү иштөөсүн теңестирет. Бул бир гана сан трансформатордун иштөө тапшырмасын өзгөртөт. Толук түшүндүрмөнү DOE Жер астындагы жылуулук башкармалыгынын сайтында .

Окуңуз. Трансформатор чоң жүктөмдүү иштөөнүн аркасында жашын жоготбойт. Ал температурада болгон убакытта жашын жоготот. Күн энергиясы фермасындагы трансформатор күндүн түштөн кийинки бөлүгүндө күчтүү иштейт жана узун, суук түнүндө калыбына келет. Жер астындагы жылуулук трансформатору бул калыбына келүү мөөнөтүн эч качан албайт. Ал түнкүсүн, жуманын күндөрүндө, станциянын бардык иштөө мөөнөтүндө толук жүктөмдүү иштейт.

Төмөнкү таблицада бирдей кВА баасы үч ар кандай техникалык талаптарды билдиргенинин себеби көрсөтүлгөн:

Заводдун тиби	Колдонуу коэффициенти	Трансформатордун жүктөмүнүн шаблоны	Көбүрөөк стресс
Солнечная фотоэлектрическая	20% - 25%	Күндүзкү чуркуу, түнкүсүн тынчтыкта	Жылуулук циклдери, инверторлордон келген гармоникалар
Жогоркуу	30% - 45%	Токтогон, айрым убакытта өзгөрүп турган	Циклдөө, жүктөмдөн пайда болгон гармоникалар
Геотермалдык	приблизативдик түрдө 90%	Максималдуу жүктөмгө жакын, 24 саат/7 күн	Туруктуу оролдуруу жылуу борбор, H2S коррозиясы, алыскы сайтка кирүү

 

H2S: Спецификациялык каттоодо сейрек кездешет талаптардын бири

Суттек сульфиди геотермалдык бууда жана туздуу сууда миллиондон бир бөлүктөн баштап жүздөгөн бөлүккө чейин концентрацияда пайда болот. Бул деңгээлдеги концентрацияларда ал отко каршы коргоо талабын талап кылбайт, ошондуктан аны сатып алуу процессинде көбүнчө унутуп калат. Ал — металлдын «чалгынчысы». H2S коррозиясы мышьяк жана күмүштү башка металлдарга караганда алгачкы түрдө таасир этет, ток өткөрүү жолундагы ар бир болттолгон жана плакеттелген туташууда контракттык каршылыкты көтөрүп турган сульфид пленкаларын түзөт.

Адатта, бул көпчүлүк учурда бушинг таянычтары, токтун ортосундагы өзгөртүүчү контакттары, башкаруу сымдарынын аягындагы бириктирүүлөрү жана терминалдык коробканын ичиндеги кандайдыр бир күмүш менен капталган бириктирүүлөрдү билдирет. Биз геотермалдык агрегаттарды ачканда, орамдын изоляциясы идеалдуу тесттен өткөн, бирок токтун ортосундагы өзгөртүүчү контакттары агрегаттын кызматтан чыгышына себепчи болгон. Чечим – материалдын тандалышы: геотермалдык тапшырымдар үчүн күмүш менен каптоону толугу менен жокко чыгарыңыз, ордуна жылдызча (тinned) меднин же никель менен капталган контакт беттерин колдонуңуз жана башкаруу шкафын лouvered vent (желдетүүчү тескериш) ордуна силикондук салынган (gasket) тыгыз каптап коюңуз.

Майдын сакталышы системасы да ошончолук маанилүү. Эркин тынчырган консерватор резервуардын башындагы көлөм кичирейген сайын, ар күнү майга H2S-багытталган аба тартып алат. Геотермалдык иштөө үчүн биз абаны кургатуучу заты бар тыгыз тынчырган (sealed breather) же туруктуу герметик тыгыздалган майга чөгүп турган трансформатор дизайнды көрсөтөбүз, эгер рейтинг ушулдай дизайнды камтыса. Бул жалгыз чечим май, изоляция жана токтун ортосундагы өзгөртүүчү контакттарды бирге коргойт.

 

Геотермалдык электр станциясынын трансформаторун 90% капаситет фактору үчүн өлчөө

Баа тандоодон мурун арифметикалык эсептөөлөрдү иштетиңиз. 90% де колдонуу коэффициенти , жер астындагы жылуулук бирдиги жылына дээрлик 7880 жүктөлгөн саатта иштейт. 25% түзүлгөндөгү күн энергиясынын электр станциясы жылына дээрлик 2190 саат иштейт. Ошентип, жер астындагы жылуулук трансформатору жылына температурада иштеген убакыты 3,5 эсе узун болот, жана термалдык жашаруу жыйналмалуу болот.

Ошол учурда биз жер астындагы жылуулук үчүн 65 К чыңалуу температурасынын ордуна 55 К чыңалуу температурасын көрсөтөбүз, ал эми көпчүлүк таратуу техникалык шарттарында 65 К чыңалуу температурасы көрсөтүлөт. Төмөн чыңалуу температурасы төмөн чоку температурасын берет, ал эми төмөн чоку температурасы изоляциянын өмүрүн узартат. Бул алмашуу чындык: ошол эле кВА үчүн ирээшкен негиз, көбүрөөк радиатор аянты жана авыр бактын болушу күтүлөт.

Генератордун жогорулатылган трансформаторлары (flash жана бинардык электр станцияларында) генератордун кернеосун 4,16 кВдан 13,8 кВга чейин алып, 34,5 кВ коллекторго же 69 кВдан 138 кВга чейинки өткөрүүчү туташтырууга жеткирет. Бирдиктин өлчөмүн генератордун МВАсы жана станциянын паразиттик жүктөмү — суутун салынышы, циркуляциялоочу суу насостору, вакуумдук системалар жана газдын чыгарылышы — боюнча белгилөө керек, андан кийин жүктөм профили боюнча, бир гана паспорттук сан боюнча эмес, рейтингин текшерүү керек. Эгерде станция буу бай доорлордо паспорттук көрсөткүчтөн жогору иштөөнү күтсө, IEEE C57.91 жүктөмдүн баалоо көрсөтмөсү боюнча жүктөмдүн ашырылган мүмкүнчүлүгүн документтештирүүнү талап кылыңыз, ал айтылбаган деп эсептебиңиз.

 

Суутун салынышы, жабыкка түшүрүү жана боямдын системасынын техникалык шарттары

Жер астындагы жылуулук объекттери көбүнчө жээкте же вулкандык аймакта жайгашкан, ошондуктан эки коррозия фактору бирге таасир этет: технологиялык процесс тараптан сутеги сульфиди жана деңиз аймагынан хлордуу аба. Жабыкка түшүрүү системасы — бүтүрүү деталы эмес, техникалык шарттарга ылайык талап кылынган элемент. Техникалык талаптардын тийиштүүлүгүн аныктоо үчүн RFQда коррозияга каршы төзүмдүүлүк категориясын көрсөтүңүз жана поставщикти бул талапка ылайык тургузуңуз. ISO 12944-2 чөйрлөрдүн классификациясы c1-CX категорияларын аныктайт жана бул сатып алуучулар менен өндүрүүчүлөр өз ара иштей алган жалпы тил; C5-M – бул жээктеги жана деңиздеги таасирге каршы категория.

Жээктеги геотермалдык тапшырыш үчүн биз эпоксиддик баштапкы катмар, эпоксиддик ортоңку катмар жана полиуретандык жогорку катмар системасын сунуштайбыз, жалпы кургак пленканын калыңдыгы 320 микрометрге жетет, бул горячий цинкование же абразивдик тазалоо үчүн даярдалган негизге түшүрүлөт. Радиатордун канатчалары өзүнчө иштетилет: геотермалдык станцияда канатчалар топурак жана сульфид жыйнайт, жана ичке канатчалардын сырьёсу ичке аймакта жакшы иштесе да, эки мезгил ичинде жоголуп кетет. Канатчалардын коррозияга каршы коргоосун айрыкча көрсөтүңүз.

Сууттуруу өзүнчө да кайра карап чыгылышы керек. 40–50 °C айланадагы температурада 24 саат бою толук жүктөмдө иштеген биримдиктин чыдамдуулугуна аз гана чеги бар. Эсептелген орамдын ысык нүктасын 30 °C эмес, айланадагы температурада текшерип, тастыктаңыз; шамалдатуу менен сууттуруу стадияларын башка электр бакчасы менен камсыз кылып белгилөңүз, анткени башкаруу тизмегинин токтотулуу себебинен экинчи сууттуруу стадиясын жоготпоңуз.

 

Бийиктик, жер титиртүү зондору жана биримдикти объектке жеткирүү

Дүйнөнүн көпчүлүк геотермалдык талаалары 1000 метрден жогору бийиктикте жайгашкан: Кениядагы Олкария комплекси, Индонезиянын бир нече бөлүгү жана Чыгыш Африка рифти. Изоляциянын чыдамдуулугу жана сууттуруу эффективдүүлүгү бийиктик менен төмөндөйт, ошондуктан деңиз деңгээлинде белгилөнгөн биримдик 2000 метр бийиктикте ошол эле биримдик болбойт. Изоляция деңгээлине жана сууттуруу эсебине төмөндөтүү коэффициенттери колдонулушу керек, ал эсептөө тест долбоорунда расмий түрдө таянч берилбей, айтылышы керек.

Сейсмикалык долбоорлоо — экинчи географиялык чектөө. Рифт-Долина, Исландия, Индонезия жана Калифорниядагы талаалар бардыгы активдүү сейсмикалык зоналарда жайгашкан, ал эми трансформатор — подстанциядагы эң оор зат. Бул анкердөө долбоорлоосу, база плитасынын бердиги жана коммуналдык долбоорлордо IEEE 693 боюнча сейсмикалык квалификацияны талап кылат. Жалпы түрдөгү докондук түзүлгөн скит сейсмикалык долбоорлоо эмес.

Андан сонор логистика — бул электр параметрлеринен көп учурда сатып алуучуларды таң калдырат. Жер астындагы жылуулук талаалары адатта узун, жаман жолдор менен жетилет, ал жолдордун ар бир осьүчүнөн туруучу салмагы чектелген. 40 тонналык толугу менен жыйналган бирдикти алыскы талааға жеткирүү мүмкүн эмес болушу мүмкүн. Практикалык чечим — бөлүктөрдө жеткирүүгө ыңгайлуу долбоор: цистерна мацелерден тазаланып жеткирилет, радиаторлор айрым жашылдарга салынат, изоляторлор өзгөчө кутуларга салынат, ал эми сайтта жыйналуу тартиби документтелген, анын ичинде бургулау күчүнүн маанилери да көрсөтүлгөн. Биздин май менен толтурулган трансформаторлордун диапазону алыскы генерация долбоорлору үчүн түзүлгөн бул конфигурацияда тез-тез поставкаланат.

 

 

Райан Электрик бирдикти жер астындагы жылуулук үчүн даярдаганда кандай иштейт

Ар бир жер астындагы жылуулук тартиби стандартдык таратуу бирдигинен айрым техникалык талаптардын тизмеси менен өтөт. Материалдардын алмаштырылышы материалдардын тизмесинде жазылып, сатып алуучу аларды текшерэ алат: күмүштөлгөн контакттар жок, майдын герметик сакталышы, C5-M чапташы, тастыкталган бийиктикке ылайык кемитилген күч, документтелген сейсмикалык анкердөө. Андан кийин рутиндык сыноо долбоорунда иштетүү үчүн керектелген суукка чыдамдуулук жана коэффициент маалыматтары берилет, алар берилген чын тап-позицияларга карата өлчөнгөн.

Биз 120 000 квадрат метр аянтта, 180-дон ашык өндүрүш жана сыноо жабдуулары менен 37 патент менен иштейбиз, ошондой эле UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS жана CE сертификаттарында барбыз. 2023-жылдан баштап Ryan Electric Eaton компаниясынын расмий жалпы иштешүү партнёры болуп иштейт, бул мамиле биздин документация стандартын катуураак кылды. Биз жогорку коррозиялык, жогорку бийиктикте жана алыскы сайттарга жөнөткөн бирдиктер - бул дата-орто, коммуналдык жана казылуу клиенттери үчүн түзүлгөн ошол эле платформа, ал сайттын чыныгы шарттарына ылайык белгиленген.

 

Жер астындагы жылуулук трансформатору үчүн RFQ-га не кошуу керек

Бизге келген көпчүлүк жер астындагы жылуулук RFQ-ларында керне, рейтинг жана импеданс көрсөтүлөт, андан ары токтойт. Бул үч нерсе жер астындагы жылуулуктун милдетин сүрөттөбөйт. Бул жети киргизүүнү кошунуз, анда сизге кайтарылган санктар түзүлүштүк түрдө поставщиктер боюнча салыштырууга мүмкүнчүлүк берет:

H2S концентрациясы. Буу же брина ичиндеги өлчөнгөн ppm, ошондой эле сайт жээктин бойунда жайгашканбы.

Сайттын сырткы абанын температурасы жана бийиктиги. Дизайн боюнча максималдуу сырткы абанын температурасы (°C) жана деңиз деңгээлинен жогору бийиктик.

Коррозияга каршылык категориясы жана сырлау системасы. ISO 12944-2 категориясы жана талап кылынган кургак пленка калыңдыгы.

Жүктөм профили жана капаситет фактору. Болжолдонгон жылдык жүктөлгөн сааттар, номинал kVA гана эмес.

Орамдын температуралык көтөрүлүшү жана ысык нукта чеги. Көтөрүлүштүн кандай деңгээлини каалаганыңызды айтыңыз же поставщикке стандартдык деңгээлди негиздөөнү сураңыз.

Сейсмикалык талап. IEEE 693 белгилөөсү талап кылынган же сайтка ылайык белгилөөлөр колдонулган.

Ташуу чектер. Максималдуу бөлүк салмагы, жолдун чектерине ылайыктуулугу жана сайтта жыйнап турганын көрсөтүңүз.

 

Кийинки геотермалдык агрегатты тандаардан мурда

Бизге талаа маалыматтарын жөнөтүңүз – H2S концентрациясы, айлана-чөйрө, бийиктик, сейсмикалык зона жана жүктүн профили. Андан кийин биздин инженердик тобу материалдардын алмаштырылышын, суутуруу эсебин жана ташуу планын көрсөткөн техникалык спецификацияны даярдап берет. Биз талаада радиатордун блогун алмаштырууга караганда, боёк системасы боюнча кагазда талашып жүрөбүз.

Автор тууралуу: Бул макала Ryan Electric (Jiangsu Ryan Transformers) компаниясынын инженердик тобу тарабынан жазылган. Ал 2007-жылдан бери электр тармагына, дата-ортошторго, жаңыртуулугу мүмкүн болгон энергия генерациясына жана өнөрөсөнө кызмат көрсөтүүчү литой смолалуу, май менен толтурулган жана жерге орнотулган трансформаторлорду өндүрөт. Топ күн сайын IEEE C57 жана IEC 60076 талаптары менен иштейт жана трансформаторлордун техникалык талаптарын түзүүдөн баштап, заводдук сыноолорго жана объектте ишке киргизүүгө чейин өнүктүрүүчүлөрдү жана EPC контракторлорду колдойт.