Vėjo elektrinės transformatorių pasirinkimas: kolektorinė įtampa, ciklinis apkrovimas ir OLTC techniniai reikalavimai, lemiantys paleidimą eksploatacijon

Prieš dvi savaites JAV Teksase esantis EPC pirkėjas mums išsiuntė užklausą dėl vėjo elektrinės transformatoriaus vienetų, kuriose kolektorinės įtampos stulpelyje buvo įrašyta „33 kV“. Šis projektas vykdomas Jungtinėse Valstijose, kur 34,5 kV yra numatytoji kolektorinė klasė. Vienas skaitmuo atskiria du skirtingus pasaulius – izoliatorių, pernapyties apsaugos įrenginių ir jungiamųjų įrenginių – o tokia neatitiktis iškyla tik paleidimo metu. Mes nuolat stebime šį reiškinį: vėjo jėgainių parinkimui skiriama šeši mėnesiai inžinerinių darbų, o vėjo elektrinės transformatoriaus paketai – tik du el. laiškai. Tai neteisinga tvarka.

Rizika yra didesnė nei bet kada anksčiau. Pagal Pasaulinė vėjo energijos ataskaita 2026 m. pagal Pasaulinės vėjo energijos tarybos duomenis, 2025 m. kūrėjai prijungė rekordinį 165 GW naujos vėjo energijos galios – 40 procentų daugiau nei ankstesnis rekordas – padidindami bendrą pasaulinę įdiegtą vėjo energijos galią iki 1299 GW. Kiekvienas šio parko vėjo jėgainių agregatas prijungiamas prie tinklo per pakėlimo transformatorių, o kiekviena kolektorinė sistema baigiasi transformatorine elektrine. Kai transformatorių tiekimas ar techniniai reikalavimai nukrypsta nuo numatyto, viso projekto įgyvendinimas vėluoja.

 

 

 

Kodėl transformatorių techniniai reikalavimai vėluoja daugiau vėjo energijos projektų nei vėjo jėgainės

Vėjo jėgainių gamintojai standartizavo savo įrenginius, tačiau elektros kolektorinė sistema to nepadarė. Kiekvienas projektas iš naujo nustato kolektorinės linijos įtampą, įžeminimo principą, naudotojo apsaugos reikalavimus ir sertifikavimo tikslus. Būtent čia vėjo energijos projektas paprastai žlunga – retai dėl kVA skaičiavimų, kurie yra paprasti, o beveik visada dėl detalių, kurios techninėje specifikacijoje paliekamos neapibrėžtos.

Štai dalis, kurią dažniausiai praleidžia dauguma pirkėjų: varža ir įtampos reguliavimo diapazonas yra susitarimo skaičiai, o ne projektavimo rekomendacijos. Kai mūsų inžinieriai peržiūri RFQ, šie du stulpeliai tikrinami prieš kainą. kolektorinės transformatorinės pastotės transformatorius nurodytas 10 procentų varžos, bet pristatytas su 12 procentų varža, keičia trumpojo jungimo srovę, kurią apsaugos inžinierius naudojo koordinavimo tyrimui, o relės nustatymai – tai ne tas, ką perdarote įjungimo savaitės metu.

 

Vėjo elektrinėje naudojamos dvi transformatorių rūšys

Vėjo elektrinėje naudojamos dvi skirtingos transformatorių klasės, o jas laikant viena gaminių šeima dažniausiai vienas iš dviejų yra nepakankamai specifikuotas. Vėjo jėgainės pakėlimo vienetas įrengiamas prie kiekvienos vėjo jėgainės ir padidina generatoriaus įtampą iki vidutinės įtampos rinkos tinklo lygio. „ kolektorinės transformatorinės pastotės transformatorius pakelia visos vėjo elektrinės įtampą iki perdavimo įtampos jungties taške – paprastai nuo 110 kV iki 230 kV.

Žingsnio padidinimo įrenginio parinkimas prasideda nuo turbinos, o ne nuo apytikslės taisyklės. 3 MW galios turbinai, eksportuojančiai su 0,95 galių koeficientu, reikia maždaug 3,2 MVA, todėl įrenginys dažnai projektuojamas apie 3,5 MVA su atsarga pagalbiniams įrenginiams ir reaktyviosios galios gebėjimui. Šiaurės Amerikoje šie ant žemės montuojami įrenginiai atitinka IEEE C57.12.34-2022 standartą, kuriame dabar nustatyti trisfaziai skystuojuose dielektrikuose aušinami įrenginiai iki 10 MVA ir iki 34,5 kV įtampų; tarptautiniu mastu IEC/IEEE 60076-16:2018 yra nuoroda dėl vėjo turbinų žingsnio padidinimo transformatorių.

Parametras	VTG žingsnio padidinimo įrenginys	Kolektorinės transformatorinės pastotės transformatorius
Tipiškas reitingas	1,5–6 MVA	20–100+ MVA
Įtampų lygiai	Generatoriaus pusė iki 34,5 kV kolektorius (NA) arba 33 kV (EU/azija)	34,5/33 kV iki 110–230 kV
Reguliuojanti norma	IEC/IEEE 60076-16:2018; IEEE C57.12.34 (NA)	IEC 60076 / IEEE C57.12.00 + naudotojo specifikacija
Montavimas	Žemėje montuojama arba bokšto pagrindo apsauginė dėžė	Paviljoninės elektrinės pamatas, aptverta vieta
Pagrindinis projektavimo veiksnys	Kompaktiškas plotas, ciklinis vėjo apkrova, korozija	Impedansas, OLTC įtampų valdymas, naudingumo koeficientas
Perjungimo įranga	Išorinės grandinės perjungimo taškai – tipiška schema	Varomasis varikliu apkrovoje veikiantis perjungimo įrenginys – tipiška schema

 

Kolektorius – įtampa ir ją reglamentuojantys standartai

Kolektoriaus įtampa yra pirmasis sprendimas, nes viskas, kas eina po to, priklauso nuo jos: laidai, jungikliai, apsauginiai įrenginiai nuo perįtampų ir transformatoriaus izoliacijos klasė. Jungtinėse Amerikos Valstijose dažniausiai pasirenkama 34,5 kV kolektorius ; Europoje ir daugumoje Pietryčių Azijos šalių – 33 kV; jūrų elektrinėse įrenginių parkas pereina prie 66 kV. Prieš pradedant kviesti pasiūlymus, patvirtinkite nominalią sistemą su tiekėju – laidai, jungikliai ir transformatoriaus izoliacijos klasė visi priklauso nuo 34,5 kV kolektorius sprendimo – ir įrašykite šią reikšmę į prašymo dėl pasiūlymo pavadinimą.

2018 m. leidimas IEC/IEEE 60076-16 įvedė tris pakeitimus, kurie svarbūs pirkėjams: vardinė galia dabar susieta su generatoriaus išvesties srove, įvestas šiluminis pataisymas efektyviam aušinimo terpės parametrui ir stiprinamas bandymų režimas šiurkščiai elektros aplinkai, būdingai turbinoms. Praktikoje tai reiškia, kad vėjo naudojimui skirtas transformatorius nėra pramoninis transformatorius su vėjo logotipu. Šiluminis modelis ir bandymų sertifikatas yra kitokie, o skirtumas pasireiškia apvijų temperatūros elgsenoje esant kintamos apkrovos sąlygoms, kuriuos sukelia vėjo gūsiai.

Dar vienas Šiaurės Amerikos patikrinimas: jei pakėlimo įrenginys yra skystyje panardintas 10–2500 kVA galios pasiskirstymo transformatorius, veikiantis iki 34,5 kV įtampų, jis patenka į JAV Energetikos departamento reguliavimo sritį, o pakeistos naudingumo normos, kurių laikymosi terminas – 2029 metai, taikomos įrenginiams, skirtiems diegti JAV, nebent projektavimas atitinka nustatytą išimtį – dažniausiai vėjo elektrinėms skirti specialūs impedanso ir platių jungiklio diapazonų projektavimai. Paprašykite tiekėjo raštu nurodyti JAV Energetikos departamento naudingumo lygmenį arba išimtį. Apibrėžimai pateikti JAV Energetikos departamento pasiskirstymo transformatorių normų puslapyje .

 

Ciklinis apkrovimas ir jungiklio eksploatacija: vėjo elektrinės transformatorių techniniai reikalavimai, kuriuos pirkėjai vertina per žemai

Vėjo energijos gamyba yra ciklinė pagal prigimtį: pilna apkrova vėjo gūsio metu, beveik nulinė 3 val. ryto. Transformatorius gali išlaikyti šiuos smūgius, jei jo šiluminė masė ir aušinimas tai leidžia – tikroji riba yra apvijų karščiausios vietos temperatūra, o tokiam apkrovos režimui įvertinti sukurti apkrovos gebėjimo nustatymo vadovai, pvz., IEEE C57.91 (skystuojuose transformatoriuose) ir IEC 60076-7. Pirkėjai turėtų reikalauti apkrovos gebėjimo kreivės, atitinkančios faktinį vėjo profilių, o ne tik vardinės galios reikšmės. Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į tuščiosios eigos nuostolius vėjo energijos režimu: įrenginys veikia įjungtas per silpno vėjo naktis, kai varinės nuostoliai minimalūs, o šerdies nuostoliai dominuoja.

Atlikite aritmetiką skaidriai: 100 MW elektrinė, eksportuojanti su 0,95 galios koeficientu, tiekia apie 105 MVA, todėl rinkimo stotis dažniausiai statoma su dviem vienetais – pavyzdžiui, 2×60 MVA – arba vienu vienetu, kurio nominalusis galingumas žymiai viršija 105 MVA. Toliau tvarkykite įtampos valdymą. Rinkimo stoties įtampa svyruoja kartu su elektrinės išvestimi ir tinklo standumu, o tiekimo organizacija tikisi, kad sąveikos taško įtampa bus palaikoma nustatytoje riboje. Todėl kolektorinės transformatorinės pastotės transformatorius paprastai turi varomąjį varikliuką perjungiklis apkrovoje , dažnai nurodomą kaip ±10 procentų diapazoną septyniolikoje padėčių, tuo tarpu vėjo turbinų (WTG) pakėlimo transformatorių jungtys yra neveikiančios grandinės jungtys, nes turbinos keitiklis valdo savo įtampą. Aiškiai nurodykite OLTC eksploatacijos režimą: veiksmų skaičių per parą, valdymą per SCADA sistemą ir nuotolinę padėties indikaciją. perjungiklis apkrovoje yra dėvintis komponentas, kuriam reikia numatyti techninės priežiūros grafiką – įtraukite jį į viso gyvavimo ciklo sąnaudas, o ne tik į pradinę kainą.

Abu sprendimai priklauso gamyklinių bandymų srities veiklos apimčiai. Įprastinio bandymo ataskaitoje turi būti nurodytos išmatuotos varžos, tuščiosios eigos nuostolios, apkrovos nuostolios ir – vienetams, kuriems tai nustatyta, – temperatūros kilimo bandymo duomenys pilna apkrova. Ši ataskaita yra jūsų įrodymas paleidžiant sistemą į eksploataciją, o tai tas pats dokumentas, kurio pirmaisiais prašys naudingumo tarnybos inžinierius.

 

 

 

Patikrinimo sąrašas, kurį mes naudojame vėjo elektrinės RFQ peržiūrai

Žemiau pateiktas patikrinimo sąrašas, kurį mūsų inžinieriai taiko kiekvienam vėjo elektrinės transformatoriaus RFQ, kuris patenka į gamyklą. Jei jūsų tiekėjas negali atsakyti į trečią ir ketvirtą eilutę remdamasis dokumentais patvirtintais bandymų duomenimis, kaina nėra esminis klausimas.

Specialusis prekės vienetas	Kodėl tai svarbu	Ką klausti
Generatoriaus ir kolektoriaus įtampų reikšmės	Užfiksuokite izoliacijos klasę, izoliacinius įtaisus, pernapyties apsaugas ir taikomą standartą	Patvirtinkite nominalią sistemos įtampą abiejose apvyniojimuose; vietovėje – 34,5 kV arba 33 kV
kVA ir veikimo režimo pagrindas	Įvertinimas turi apimti matomąją galią, o ne tik MW	Pateikite turbinos MW, galios koeficientą ir apkrovos profilį, kuris buvo naudotas matmenims nustatyti
Impedansas (%) ir leidžiamoji paklaida	Kelia gedimo srovę ir relės derinimą	Nurodykite %Z reikšmę ir leidžiamosios paklaidos pagrindą (IEEE arba IEC); paprašykite matuotos reikšmės iš bandymų ataskaitos
Reguliavimo diapazonas ir tipas	Įtampos valdymas prieš dėvėjimosi detalių sąnaudas	OLTC ±10 % / 17 padėčių transformatoriams, skirtiems elektrinėms; neveikiantis reguliavimas transformatoriams, skirtiems vėjo jėgainėms
Aušinimas ir aplinkos sąlygos	Techninėje plokštelėje nurodytos numatytosios aplinkos temperatūros ir aukščio reikšmės	Nurodykite didžiausią aplinkos temperatūrą, aukštį virš jūros lygio ir aušinimo klasę (ONAN/ONAF)
Standartai ir sertifikavimas	UL/CSA reikalaujama JAV/Kanadoje; IEC kitur	Nurodykite sertifikavimo tikslą, leidimą ir žymėjimo reikalavimus
Bandymo apimtis	Bandomasis ataskaita yra pristatymo įrodymas	Paprašykite įprastų bandymų pagal IEEE C57.12.90 / IEC 60076-1, įskaitant išmatuotus nuostolius ir impedansą
Priedai ir stebėjimas	Nustato eksploatavimo ir priežiūros išlaidas po paleidimo	Apvijų temperatūros jutikliai, DGA imties vožtuvas, SCADA paruošta perjungimo padėtis

 

Kaip Ryan Electric gamina vėjo transformatorius su bandymų duomenimis kiekvienoje techninėje lentelėje

Ryan Electric nuo 2007 m. gamina transformatorius Dziansu provincijoje, 120 000 kvadratinių metrų plote, turėdama daugiau kaip 180 gamybos ir bandymo įrengimų bei 37 patentus. Mes gaminame skystybe aušinamus pasiskirstymo ir galios transformatorius iki 200 MVA, UL/CSA sertifikuotus šiaurės amerikos rinkai pad-mounted vienetus ir sausosios būklės linijas patalpoms. Nuo 2023 m. veikiame kaip Eaton bendroji įmonė, kas vienu konkrečiu būdu svarbu vėjo energijos pirkėjams: komponentų atranka ir bandymų disciplina laikomasi Eaton kokybės sistemos, o ne žemiausios kainos detalių sąrašo.

Šiaurės Amerikos energijos tiekėjai įprastai reikalauja matuotų tuščiosios eigos ir apkrovos nuostolių verčių, prieš leisdami siuntinį. Šios vertės pateikiamos įprastinio bandymo ataskaitoje, o mes jas laikome komercinės sutarties dalimi – garantuotos vertės pasiūlyme, išmatuotos vertės ataskaitoje, tarp jų nėra jokios skirtumų.

Mūsų inžinierių praktiniai patarimai trumpi. Anksti užfiksuokite kolektorinę įtampą ir varžą, kartu su paklausos pareiškimu (RFQ) pateikite vėjo jėgainių tvarkaraštį ir vietos sąlygas bei tuo pačiu metu paprašykite gamybos laiko – transformatorių gamybos galios pramonėje yra ribotos, todėl vėjo elektrinė, kuri anksčiau nustato technines sąlygas, įprastai įjungiama pagal grafiką.

Jei nustatote vėjo elektrinės transformatorius 2027 m. prijungimo datos atveju mes užduosime šiuos klausimus. Per RyanTransformers.com pateikite savo turbinų grafiką, kolektorius įtampą ir vietos sąlygas ryantransformers.com , o mes grįšime su specifikacijų peržiūra ir realistišku gamybos laiku – ne bendru pasiūlymu.

Apie autorių: Šį straipsnį parašė Ryan Electric inžinerijos komanda (Džiangsu, Kinija), UL/CSA sertifikuota transformatorių gamintoja ir Eaton bendradarbiavimo partnerė, kuri aptarnauja vėjo, saulės, energijos kaupimo ir naudingųjų išteklių projektus Šiaurės Amerikoje, Pietryčių Azijoje, Vidurio Rytuose ir Afrikoje.