Геотермалын цахилгаан станцын трансформаторууд: H2S дүүрэлт, урт хугацааны ачаалал ба холын газрын нөхцөлд тохируулалт

Рифт Долин дэх геотермалын үйлдүүрлүүр биднийг 12 МВА-ийн өсгөгч төхөөрөмжийг ашиглалтанд оруулснаас хойш арван найм сарын дараа шинжилгээнд илгээжээ. Цахилгааны хувьд юу ч гэмтээгүй. Гэтэд, будаа гэмтжээ: радиаторын цуврал дагуу савны будаа хуурай төвхөн галт зэлд хүртэл хуурайсаж, меднүүр бүхсүүрүүд хүрэн-хар өнгөтүүд болой, амьсгалын хоолойн силика гель хурдан хар өнгөтүүд болой. Бүх гэмтлийн шалтгаан — устөрөөд водород сульфид (H2S), геотермалын ордонд хөндлөн нүүрлүүр хийд бүх зүйлсийг гэмтээдэг ижил хий.

Нэгжийн хүчин зүйлийг зөв үнэлсэн. Гэтэл түүний техникийн шаардлагуудыг зөв тодорхойлоогүй. Тэр ялгаа нь та нарын геотермал цахилгаан станцны трансформатор хорин таван жилийн суурин ачаалалд үйлчилж чадах уу, эсвэл анхны том гэмтэлд хасагдах уу — гэдгийг шийдвэрлэнэ.

 

 

Геотермал цахилгааны ачаалал солар ба сүүдрийнхөөс хүнд юу?

АНУ-ын Энергетикийн Яам геотермал цахилгааныг суурин ачаалалд хамаарах цахилгаан гэж тодорхойлж, түүний бүүрдүүлэлтийн коэффициент ойролцоогоор 90% бөлгөөн, үүнээс геотермал цахилгаан станц бүх цагт дараалан хамгийн их хүчин зүйлд ажиллаж, сүүдрийн ба солар цахилгаанын хүчдүүрлүүр ачаалалд тэнцвэрт байхыг хангаж буйг ойлгуулж. Тэр нэг тоо трансформаторын ачаалалд үндэсний өөрчлөлт оруулж. Бүх тайлбарыг DOE Office of Geothermal вебсайт .

Д уншиж болно. Трансформаторын нас бүүр хамгийн их ачаалалд бүүр хүртэл үүсдүгүй. Түүний нас бүүр температурт хугацаа үүсдүгүй. Солар фермд бүүр трансформаторын хүнд ажиллалт өдрийн дунд үед бүүр, урт, хүйтэн шөнөд түүний сэдэлдүүрлүүр бүүр. Геотермал трансформаторын сэдэлдүүрлүүр бүүр бүх шөнө, бүх амралтын өдөр, станцын бүх үйлдүүрлүүр хугацаанд нь хүчин зүйлийн хязгаарт ойрхон байхыг хангаж.

Доорх хүснэгт нь ижил кВА-ийн үнэлгээ нь гурван өөр техникийн шаардлагыг илтгэдэг шалтгааныг харуулж буй.

Ургамлын төрөл	Бүүрдүүлэлтийн коэффициент	Трансформаторын ачааллын загвар	Эзлэх хүчлэл
Солар pv	20% – 25%	Өдөртөн үүсдэг өсөлт, шөнө цайх	Дулааны цикл, инвертерүүдийн гармоник дууны хүч
Салхи	30% – 45%	Зогссон, их хувьсах	Цикл, ачааллын үүсгэсэн гармоник дууны хүч
Геотермал	ойролцоогоор 90%	Хойш татаж буй хүчтүүлэлт дээр, 24/7	Урт хугацааны бүрхүүлд халуун цэг, H2S дүүрэн шүүрэл, холын бүс рүү хүрэх

 

H2S: Техникийн үзүүрлүүдийн хуудсанд ховорхон ордог гэмтэл

Устөрөгч сульфид геотермал уур ба саламуурт нүүрсүүдийн хэмжээгээр хоёр мянган хувь зууны нүүрсүүдийн хооронд агууллагддаг. Түүний түвшин галын аюул үүсгэхгүй, түүн дагуу худалдан авах үед түүнийг хаяж үлдээдэг. Гэтэл түүн дагуу металл хоргодоо. H2S дүүрэн шүүрэл түүн дагуу хүртэлхүүн ба мөнгөн дээр илүүдүүн нөлөөлдөг, гүйдэл замд бүх болтой ба гадаргуугаар хучигдсан холболтууд дээр хавтгай сульфид үүсгэдөг, түүн дагуу холболтын хүртэлхүүн нэмэгддег.

Үүнийг нь практикт хэрэгжүүлэх гэдэг нь бушингын болт, тап-чанжерийн хавсаргын гадаргуу, уламжлалт холболтын утасны төгсгөл ба терминал хайрцагт бүх серебр хуудаслагдсан холболт гэдгийг хэлнэ. Бид геотермал төхөөрөмжүүдийн ороомог изоляци төгс шалгаж, тап-чанжерийн хавсаргын гадаргуу нь төхөөрөмжийн үйлдлийн зогсолтод шалтгаан болж байгаа тохиолдлуудыг илрүүлж бүүр. Шийдэл нь материал сонгох явдал: геотермал захиалганд серебр хуудаслагдсан гадаргууг бүүр хэрэглэх, оронд нь цайрлан хучигдсан меднүүн эсвэл никель хуудаслагдсан хавсаргын гадаргууг ашиглах, мөн хяналтын шкафыг лувр вентиляторын оронд герметик уурхайгаар хаалтлах.

Тосны хадгалалт систем нь мөн тийнхүү чухал. Чөлөөт амьсгалуур танкын доторх толгойн зай сууж буй үед үүрд хүртэл H2S-аар дүүрсэн агаарыг тосонд татаж оруулж бүүр. Геотермал ажилд бид агаарын хуурайшуулагчтай герметик амьсгалуур, эсвэл хүчин зүйл зөвшөөрөх хүртэл бүтнэд герметик хаалтлах тосонд живсэн трансформатор загварыг тодорхойлж бүүр. Түүн дээрх шийдэл нь тос, изоляци ба тап-чанжерийн хавсаргын гадаргууг нэг зэрэг хамгаалж бүүр.

 

Геотермал цахилгаан станцын трансформаторын хүчин зүйл 90% бүүр

Үнэлгээ сонгохын өмнө арифметик үйлдлийг гүйцэтгүүр. 90%-ийн бүүрдүүлэлтийн коэффициент , геотермал төхөөрөмж жилд ойролцоогоор 7,880 ачаалалт цаг хурдатгаж. 25%-ийн наран электростан ойролцоогоор 2,190 цаг хурдатгаж. Тийнхүү геотермал трансформатор жилд дунджаар гурван дахин илүү цаг халуун байдлаа хадгалж, дулааны ахимшил накоплятив (нийлбэрлэгдсэн) юм.

Түүнээс шалтгаалан бид геотермал ажиллах горимд 65 К-ийн нөхцөлд тархивчийн температурт өсөлтийн стандарт утга биш, 55 К-ийн өсөлтийн утга зааж өгдөг. Дутуу зүйлсийн өсөлт бага байх нь халуун цэгийн температурт бага өсөлт, халуун цэгийн температурт бага өсөлт нь изоляцины үйлчилж буй хугацааг уртасгаж. Худалдааны солилцоо бодит: ижил кВА-д томорч, радиаторын талбай их, саван хүнд бүхисүүр.

Генераторын даралтыг нэмэгдүүлэх трансформаторууд нь газрын дулааны цахилгаан станцад (флэш ба бинар) нь ихэвчлэн генераторын хүчдлийг 4,16 кВ-с 13,8 кВ хүртэлх даралтаас 34,5 кВ-н цуглуулах шугам эсвэл 69 кВ-с 138 кВ хүртэлх дамжуулалтын холболтод нэмэгдүүлдэг. Нэгжийн хэмжээг генераторын МВА-д нэмж, станцын хөхрүүлэх башни, тойрон бүрэн усны насос, вакуум систем, хийн сүүлдүүлэх зэрэг хүрээлэн бүрхүүлдүүлэх ачаалалд тооцож тодорхойлно; дараа нь номиналь хүчдлийн тоон утга бүхнээс илүү, ачаалалын профильд үндэслэн баталгаажуулна. Хэрэв станц уур баян үеүдэд номиналь хүчдлийн тоон утга бүхнээс илүү ачаалалд ажиллах төлөвлөгөөтэй бол, IEEE C57.91 ачаалалын зааврын дагуу дүрсэлж, таамаглаж авахын оронд дүрсэлж өгөх чадварыг шаардуулна.

 

Хөхрүүлэх, давхарга хийх, будаг системийн техникийн шаардлага

Газрын дулааны газрууд нь ихэвчлэн төвдөр эсвэл галт уулд оршдог, тийнхүү хоёр нүүрсний хориглолтын үүсгүүр хооронд нь нийлдэг: технологийн талд бүтээгдэх устөрөөд хүчлийн хий (H₂S) ба далайн талд бүтээгдэх хлор агуулж буй агаар. Давхарга хийх систем нь техникийн шаардлагын зүйл, төгсгөлдүүлэх дэд дэлгүүр бүхнээс илүү. Техникийн шаардлагын хүрээлэнд коррозийн түвшний ангилалыг нэрлэн, нийлүүлэгчдийн хүрээлэнд түүнийг баталгаажуулна. Түүн Орчинд ISO 12944-2 ангилал c1-ээс CX хүртэлх ангилалыг тодорхойлж, худалдан авагчид болон үйлдвэрлэгчид хоёулхан ажиллах нийтлэг хэл юм; C5-M нь цагаан талын ба далайн нөхцөлд үйлчилж буй ангилал.

Цагаан талын геотермал төсөлд бид эпоксид анхдагч хучилт, эпоксид дунд хучилт, полиуретан дээд хучилтын системийг саналд тавьж, бүх хушин зузаан нь ойролцоогоор 320 микрометр бөлгөн, халуун-дүрсгүйдсэн гальванизирован эсвэл тасархайгаар цэвэрлэсэн суурин дээр хүртүүлдүүр. Радиаторын хүндүүрт тусгай хандлага хийдүүр: геотермал станцад хүндүүрт нь нуга, сульфид хуримтлана, дотоод нутагт тохиромжтой нарийн хүндүүрт хучилт хоёр улиралд устаж чадна. Хүндүүрт коррозийн хамгаалалтыг тодорхой зааж өгнө.

Хөхрүүлэх системийн үйл ажиллагаа нь мөн дахин шалгагдах ёстой. Өдөрт 24 цаг, долоо хоногт 7 өдөр төвхөн ачаалалд ажиллах нэгж, агаарын температур 40–50°C бүхий орчинд ажиллах үед хамгаалалтын хязгаар үлдэхгүй. Хөвөрт халуун цэгийн тооцоог 30°C-ийн орчингүй, ажлын газрын бодит агаарын температурт хийж, сүүлийн хөхрүүлэх стадиатын сүүдэрт вентиляторын тусламжтай хөхрүүлэх систем нь тусдаа хүчдлийн хангамжтай тодорхойлж, улмаа удирдлагын хэлхээний гэмтэл нь хоёрдугаар хөхрүүлэх стадиатыг алдуулж үлдэхгүй гэдгийг баталгаажуул.

 

Төвшин, сейсмик бүснүүд ба нэгжийг ажлын газар хүртэл хүргэх асуудал

Дэлхийн олон геотермал талбай, жишээлбэл Кениадын Олкария комплекс, Индонезийн зарим бүснүүд, Монголын Баруун Африк рифтийн ихэнх хэсгүүд 1000 метр дээд төвшинд оршдог. Изоляцины төвхөн хүч ба хөхрүүлэх чадвар хоёулаа төвшин дагуу буурдаг, ийнхүү далайн түвшинд тодорхойлж үйлдвэрлэсэн нэгж 2000 метр төвшинд ижил нэгж бүү бол. Изоляцины түвшин ба хөхрүүлэх тооцоонд хөхрүүлэх коэффициентүүдийг хэрэглэх ёстой, мөн тооцоо нь үйлдвэрлэгчдийн туршилтын тайланд заагдаж, зүгүүр таамаглал хэлбэрт үлдэхгүй.

Газрын хөдөлгөөний төсөл нь газарзүйн хоёрдугаар хязгаарлалт юм. Рифт Вэлли, Исланд, Индонези, Калифорни газрын талбай бүхнээр нь идэвхтэй газрын хөдөлгөөний бүсүд дээр оршит, трансформатор нь дэд станцад бүхнээр нь хамгийн хүнд зүйл юм. Түүнээс шалтгаалан суурин төсөл, суурийн хавтгайны хүч, аж үйлдвэрлэлийн төсөлд IEEE 693-т харгалзан газрын хөдөлгөөний баталгаажуулалт шаардагдаж буй. Ерөнхий холбогч хүрд нь газрын хөдөлгөөний төсөл биш.

Дараа нь логистик байдаг, якшэд электрик параметрүүдтэй харьцуулан худалдан авагчдын санаа тааруулж буй. Газрын дулааны талбай нь ихэнхдээ урт, муу гадаргуут нүүр замаар хүртүүлдэг, ба түүнд тодорхой түүнхүүдийн жингийн хязгаарлалт байдаг. Холын талбай руу бүтнээр цуглуулж, 40 тонна жинтэй нэгжийг хүргэх нь боломжгүй байж буй. Ухамсирламуйн хариулт нь хэсгүүдэд хуваагдаж явж буй төсөл: танк нь тосгүй хүргэх, радиаторууд нь тусдаа хайрцагт, изоляторууд нь тусдаа хайрцагт, бүхнээр нь торқын утга бүхий сайтын цуглуулалтын дараалал бүхий төсөл. Бидний тосоор дүүрсэн трансформаторын цуврал холын үйлдвэрлэлийн төсөлд түүнхүүдэд хуваагдаж хүргэх загвараар түүнд үлдмүйн хүргэдэг.

 

 

Райан Электрик компани нь геотермал хүчдэлд зориулж нэгжийг яаж бэлтгэдэг

Геотермал захиалга бүр стандарт тархалтын нэгжтэй харьцуулахад өөр тодорхойлолтын шеклистыг дагуу гүйцэтгэндэг. Материалын орлуулалт нь материалын бүртгэл дээр бүртгэдэг, ийнхүү худалдан авагч түүнийг шалгаж чаддаг: мөнгөн хучилттой хавтгай холболтууд байхгүй, тааруулж хадгалж буй тос, C5-M хучилт, баталгаажуулж үзсэн өндөрлөгт хүчдэл бууралт, баталгаажуулж үзсэн сейсмик бүрхүүл.

Бид 120 000 квадрат метр талбайтайд барилга бүтээд, 180-с илүү үйлдвэрлэл ба шинжилгээний төхөөрөмж, 37 патент хадгалдаг. Бид UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS, CE гэрчилгээний бүх хамрах хүрээг хангаж буй. 2023 онд Райан Электрик компани Eaton-той албан ёсны хамтран ажиллах харилцан үйлчилгээний харилцагч болойн. Түүн дагуу бидний баримт бүтээх стандарт нь хатуураа. Бид өндөр корроз, өндөр өндөрлөг ба холын бүсүүд рүү илгээдэг нэгжүүд нь өөрсдийн өгөгдсөн нөхцөлд тохируулж бүтээдэг өгөгдсөн үйлдвэрлэл, ус хангамж, оюун ухааны төвүүдийн худалдан авагчдад зориулж бүтээдэг нэгжүүдтэй ижил платформтайд.

 

Геотермал трансформаторын RFQ-д юу оруулах вэ

Бидний хүлээн авдаг геотермал RFQ-д ихэвчлэн хүчдэл, чадал, импеданс зааж буй, түүн дараа зогсдог. Тэр гурван зүйл геотермал ажиллах нөхцөлд тодорхойлолт өгөхгүй. Дараах долоон оролт нь та нарын саналын үнэд харьцуулж болохуйц хийглэдэг:

H2S концентрация. Уур, усны шингэнд хэмжсэн ppm, мөн сайт далайн цаана бүсүүд рүү оршитой.

Сайтын амьсгалын орчин температур ба өндөрлөг. Дизайн хамгийн их амьсгалын орчин (°C) ба далайн түвшнээс дээш өндөрлөг.

Дарагдаж хориглолт үүсгэх чадварын ангилал ба хамгаалах хүрхүл систем. ISO 12944-2 ангилал плюс шаардлагатай хуурай тависын нарийн зузаан.

Ачааллын профиль ба бүүрдүүлэлтийн коэффициент. Төлөвлөгдсөн жилийн ачаалттай цаг, зөвхөн нэрний кВА биш.

Ороолтын температурт өсөлт ба халуун цэгийн хязгаар. Та ямар өсөлт хүсч буйг зааж өг, эсвэл нүүрсний үндсэн утгаар хүлээж буйг нийлүүлэгчид хүс.

Газар хөдөлгөөний шаардлага. IEEE 693-ийн баталгаажуулалт шаардлагатай юм уу, газрын тодорхой бүрхүүлийн хүрхүл шаардлага хүчин төгсгөлд оршитой.

Дамжуулалтын хязгаар. Хамгийн их хэсгийн жин, замын хязгаарлалт ба газрын цуглуулалт хүлээж буйг зааж өг.

 

Дараагийн геотермал нэгжийг тодорхойлохын өмнө

Бидний инженерийн бүрэлдэхүүнд орчинд байгаа H2S-ийн концентраци, агаарын температур, өндөр, сейсмик бүс ба ачааллын профилийн талаарх талбайн өгөгдлүүдийг илгээд үлд. Түүн дээр материалдын солилцоо, хөхрүүлэх тооцоо ба түүлшүүлэх төлөвлөгөөг агуулжан техникийн шинж чанарын хуудас бидний талд буцаж ирнэ. Бид радиаторын цуглуулгыг талбайд солихын оронд будаг системтэй хувьд хуудсанд ярилцаж бүүлд.

Зохиогчтой танилцаж: Энэ стаття Райан Электрик (Цзянсу Райан Трансформерс) компанийн инженерийн бүрэлдэхүүнд бичигджээ — 2007 онд үүсгэгдсэн, хаягдмуйн хөвөн, шингэнд дүрсгүй, зүүрт тавигдмуйн трансформаторуудыг үйлдвэрлэдэг компани, утилити, өгөгдлийн төв, сэргээхүйн энергийн үйлдвэрлэл ба үйлдвэрлэлийн захиалагчдад үйлчилжээ. Бүрэлдэхүүн IEEE C57 ба IEC 60076 шаардлагуудын дагуу үйл ажиллагаа явуулж, захиалагчдад ба EPC гүйцэтгэгчдад техникийн шинж чанарын тодорхойлолт, үйлдвэрлэлд шүүлгүүд ба газрын сууриндах ажилд дэмжлэг үзүүлжээ.