تركيب توربين الرياح في موقع ما هو مجرد شيء واحد. بعد توليد الطاقة الكهربائية في توربين الرياح، تمر الطاقة الكهربائية فورًا عبر ما لا يقل عن محولين رافعين للجهد ومحطة فرعية لا يراها تقريبًا أحد بعد ذلك. المسار المخفي هو المكان الذي يتم فيه اتخاذ أنواع مختلفة من القرارات الهندسية للأشخاص المعنيين بالتخطيط أو البناء أو شراء توربينات الرياح.
، تجفيف استكشف توربين الرياح تقدم ورقة المعلومات من وزارة الطاقة نظرة عامة على توليد الكهرباء باستخدام طاقة الرياح. وتوضح أن كل توربين في مزرعة الرياح يولد الكهرباء بشكل لا مفر منه ويرسلها إلى محطة فرعية قبل أن تصل إلى الشبكة. ما هو مخفي هو ما يتم فعله لإنتاج هذا النظام. يجب فهم نوع المحول المستخدم في توربين الرياح، ونوع المحول المستخدم في المحطة الفرعية الرئيسية، ولماذا يتم جمع الطاقة عند 33 كيلو فولت في بلد واحد وعند 34.5 كيلو فولت في البلدان الأخرى، وما هي المتطلبات التي يجب أخذها في الاعتبار لمقاول EPC.
تملأ هذه الورقة الفجوة في المعلومات أعلاه حيث تصف النظام الكهربائي الكامل لمزرعة الرياح بدءًا من أطراف المولد وانتهاءً بنقطة الاتصال مع توفير جميع الحسابات والقوائم اللازمة.
A محطة فرعية لتوربين الرياح هي معدات تحويل الجهد والتبديل التي تحمل الكهرباء من توربين الرياح إلى الشبكة الكهربائية. عادة ما تعمل في مرحلتين. أولاً، محول رافع للجهد بجانب أو داخل كل توربين يرفع جهد المولد (عادة 0.69 كيلو فولت) إلى جهد جمع متوسط يبلغ 33 كيلو فولت أو 34.5 كيلو فولت أو 35 كيلو فولت. ثانيًا، محطة فرعية لمزرعة الرياح تجمع ناتج العديد من التوربينات وترفعه مرة أخرى إلى جهد نقل مثل 110 كيلو فولت أو 132 كيلو فولت أو 230 كيلو فولت. بدون كلا المرحلتين، ستكون خسائر التيار والخطوط والكابلات مرتفعة للغاية لتوصيل طاقة الرياح بشكل اقتصادي.
ما هي محطة فرعية لتوربين الرياح؟
في الحديث العادي، يتم الإشارة إلى جهازين مختلفين بمصطلح واحد، مما يجعل من السهل الخلط بينهما. الخطوة الأولى لوصف مشروع الرياح بشكل صحيح هي إجراء التمييز.
كيف تنتقل الكهرباء من توربين الرياح إلى الشبكة
يتم تشغيل الدوار بواسطة الرياح، يلي ذلك توليد الكهرباء من المولد. تمر الكهرباء من المولد، في معظم الحالات، عبر محول طاقة، مما يؤدي إلى إطلاق تيار متردد ثلاثي الطور. هذا الجهد المنخفض لن يؤدي إلى تغطية المسافات؛ ثم يتم رفعه عبر توربين الرياح ويتم نقله إما عبر كابلات تحت الأرض أو خطوط هوائية مغطاة بالأسفلت.
وحدات رفع الجهد للتوربينات مقابل محطات جمع مزرعة الرياح
يتم خدمة توربين واحد بواسطة وحدة مستوى التوربين. يمكن الإشارة إليها على أنها محول رفع لتوربين الرياح وعادة ما تأتي كمحول مجمع مع تبديل جهد متوسط وحماية في حاوية واحدة (تسمى أحيانًا محطة مجمعة أو محطة من نوع صندوق). تلبي محطة التجميع احتياجات مزرعة الرياح بالكامل. إنها محطة جهد عالي وظيفية بالكامل مع محول واحد أو أكثر ثقيلة، وقواطع دوائر، وقضبان ناقلة، ومبنى تحكم، ومرحلات حماية.
| الميزة | وحدة رفع التوربين | محطة تجميع مزرعة الرياح |
| تخدم | توربين واحد | جميع التوربينات في المشروع |
| نسبة الجهد النموذجية | 69 كيلوفولت إلى 33، 34.5 أو 35 كيلوفولت | 33–35 كيلوفولت إلى 66–230 كيلوفولت أو أعلى |
| التصنيف النموذجي | متطابقة مع توربين واحد، عادةً بضع ميغا فولت أمبير | عشرات إلى مئات من ميغا فولت أمبير |
| الموقع | ناتئ، قاعدة البرج أو منصة بجانب البرج | موقع مسور عند حافة مزرعة الرياح |
| جهاز تبديل | مفتاح تحميل مع fuse، أو قاطع دائرة | قواطع دوائر جهد عالي وفصل |
| المعايير الرئيسية | IEC/IEEE 60076-16، IEC 62271-202 | سلسلة IEC 60076، سلسلة IEC 62271، IEC 61936-1 |
هل يحتاج كل توربين رياح إلى محطة فرعية خاصة به؟
يتطلب كل توربين متصل بالشبكة من نوع المرافق الكبيرة محول خاص به. ومع ذلك، لا يتطلب محطة فرعية كاملة. يُعتبر الجهاز المحدد للتوربين محولًا يحتوي على تبديل محلي بدلاً من محطة فرعية كاملة مع حماية قضبان وتحكم. عادةً ما تكون محطة التجميع متصلة بعدة توربينات. التوربينات الموزعة المتصلة بخط جهد منخفض محلي هي استثناء من القاعدة؛ يمكن توصيلها دون أي تحويل إلى الجهد المتوسط.
كيف يعمل نظام الكهرباء في مزرعة الرياح
مخطط مبسط محطة فرعية لمزرعة الرياح, ، مرسوم كمخطط خط واحد لمشروع ساحلي نموذجي، يتبع هذا المسار:
- مولد توربين الرياح والمحولات: جهد تيار متردد ثلاثي الطور، عادةً 0.69 كيلوفولت
المحولات لرفع التوربين: 0.69 كيلوفولت إلى 33، 34.5 أو 35 كيلوفولت
خطوط الطاقة لجمع الجهد المتوسط: عدة تركيبات على التوالي في كل كابل
محطة فرعية لجمع الطاقة: قواطع تغذية جهد متوسط والمحولات الرئيسية (34.5/230 كيلوفولت أو 33/132 كيلوفولت)
دائرة النقل ونقطة الاتصال بشبكة المرافق.هذه المستويات من الجهد تمثل؛ الأرقام الفعلية تعتمد على تصميم التوربين، جهد النقل بالقرب من مكان التركيب ومعايير الشبكة.
مخرج مولد توربين الرياح والمحولات
تُعرف التوربينات المختلفة المستخدمة في عالم اليوم بالتوربينات ذات السرعة المتغيرة. يجب تحويل التيار الكهربائي من المولد إلى تيار مستمر، والذي يحدث داخل التوربين. بعد ذلك، يتم تغيير هذا التيار الكهربائي مرة أخرى إلى تيار متردد له تردد جهد الشبكة في توربينات المحولات الكاملة. النتيجة النهائية هي تيار متردد عند أطراف التوربين، ولكن نوع التيار الكهربائي المقدم من التوربين يؤثر على أداء المعدات المختلفة الموجودة downstream من هذا التوربين.
محولات رفع مستوى التوربين
المحول المستخدم في توربين الرياح يزيد من الجهد النهائي إلى مستوى التجميع ويجب أن تكون قدرته قادرة على استيعاب إجمالي القدرة الظاهرة للتوربين بدلاً من مجرد ناتج الطاقة الحقيقية. ينتج توربين بقدرة 4 ميغاوات وعامل قدرة 0.95 قدرة 4.2 ميغا فولت أمبير، وبالتالي يجب أن يكون تصنيف المحول أعلى من قدرته بالميغاوات مع الأخذ في الاعتبار الطاقة التفاعلية والتسخين بسبب التوافقيات.
مغذيات التجميع ذات الجهد المتوسط
، تجفيف نظام تجميع مزرعة الرياح يربط التوربينات معًا. تصف دراسة NREL لمحطة طاقة رياح كبيرة دوائر التغذية، والكابلات تحت الأرض أو الخطوط الهوائية، التي تربط التوربينات بحافلة 34.5 كيلوفولت تغذي محول محطة التحويل الخاصة بالمصنع (NREL، معادلة نظام التجميع لمحطة طاقة رياح كبيرة). عادةً ما تكون التوربينات متصلة في سلاسل، مع زيادة مقاطع الكابلات نحو محطة التحويل مع زيادة التيار المتراكم.
محطة تحويل التجميع والاتصال بالشبكة
يتصل المغذي بقاطع الدائرة الخاص به داخل محطة تحويل التجميع. ثم يتم رفع جهد التجميع إلى جهد النقل بواسطة المحول الرئيسي. عادةً ما يكون جهد التجميع في أمريكا الشمالية عند 34.5 كيلوفولت مع محول رئيسي بنسبة 230/34.5 كيلوفولت بينما في منطقة IEC، تحتوي المشاريع على جهد تجميع يصل إلى 33 كيلوفولت مع محول رئيسي بنسبة 132/33 كيلوفولت أو 110/35 كيلوفولت. يتكون المعدات الإضافية في التركيب من نظام قياس الإيرادات، ووحدة التحكم وواجهة المرافق.
موقع وتصميم محول رفع جهد توربين الرياح
حيث يقع محول التوربين، وكيف يتم عزله وتبريده، يشكل مسارات الكابلات، والوصول للصيانة ونوع الحاوية التي يحتاجها المشروع.
ترتيبات الناسيل، قاعدة البرج والمثبتة على القاعدة
هناك ثلاثة مواقع قياسية. يقع محول الناسيل في أعلى دوار التوربين، مما يحافظ على قصر كابلات الجهد المنخفض. ومع ذلك، يتطلب محول الناسيل تصميمًا فعالًا ومضغوطًا للاستخدام في التشغيل بسبب الاهتزاز الذي يتعرض له. يوجد محول يقع داخل قاعدة البرج. يقع المحول المثبت على القاعدة على قاعدة خارج قاعدة البرج، مما يساعد على الحفاظ على تبريده بالإضافة إلى تسهيل خدمة المحول.
المحولات المغمورة بالزيت مقابل المحولات الجافة
في التركيب المثبت على الأرض، تعتبر المحولات المغمورة بالسوائل شائعة جدًا لأنها تتمتع بآلية تبريد جيدة، ويمكنها تحمل الأحمال الزائدة، وتكون بأسعار معقولة عند التعامل مع مستويات جهد الطاقة العادية. ولكن عندما يتعلق الأمر بالداخل، يتم استخدام المحولات الجافة أو المحولات المصنوعة من الراتنج المصبوب لأنها تحقق درجات عالية في مسائل السلامة من الحرائق بالإضافة إلى كونها خالية من السوائل. تتعامل المواصفة IEC/IEEE 60076-16 مع كلا النوعين من المحولات للاستخدام في تطبيقات توربينات الرياح.
لماذا يتم استخدام محطات التحويل المدمجة المشتركة
محطة التحويل المدمجة تجمع بين المحول، جهاز التبديل متوسط الجهد، الفيوز والاتصالات منخفضة الجهد في وحدة قفل مصنوعة في المصنع. تقليل الاتصالات المطلوبة في الميدان يعني تجميع أسرع واختبارات أقل أثناء التركيب. نظرًا لأنه يتم توفيره في شكل مختبر، ستزداد جودة التركيب بشكل كبير.
السبب وراء 33 كيلوفولت، 34.5 كيلوفولت و35 كيلوفولت في مزارع الرياح
توضيح مفصل: 690 فولت مقابل 35 كيلوفولت
يتم تمثيل التيار ثلاثي الطور كالتالي I=P/(√3*V*PF). على سبيل المثال، دعونا نفترض أن هناك توربين رياح قادر على توفير P=4 ميغاوات مع عامل قدرة 0.95.
عند التشغيل عند 690 فولت، I=(4,000,000/(√3*690*0.95))=3,523 أمبير
عند التشغيل عند 33 كيلوفولت، I=73.7 أمبير
عند التشغيل عند 34.5 كيلوفولت، I=70.5 أمبير
عند التشغيل عند 35 كيلوفولت، I=69.5 أمبير
عندما يتغير الجهد من 690 فولت إلى 35 كيلوفولت، ينخفض التيار بنسبة تقريبية تبلغ 51. هناك علاقة ثابتة بين الخسائر المقاومة والتيار المربع، مما يعني أن خسائر I²R ستنخفض بحوالي 2,500 مرة في الأحداث الفعلية. بعد كل شيء، قد تظهر التخفيضات ككابلات أصغر، أو مسافات تغذية أطول أو انخفاضات جهد أقل من نفس الكابلات ولكن بخسائر أقل.
تيار التغذية وانخفاض الجهد
يمكن تطبيق نفس المعادلة على كامل التغذية؛ على سبيل المثال، ستستخدم ستة توربينات بقدرة 4 ميغاوات لكل منها (24 ميغاوات) دائرة بجهد 34.5 كيلوفولت عند حوالي 423 أمبير على جانب المحطة، وهو مشابه لما يمكن أن تقدمه كابلات الجهد المتوسط. عند توزيع الطاقة عند 690 فولت، سيتعين مواجهة آلاف الأمبيرات. يجب أن يتم تحديد حجم كل قسم من التغذية وفقًا لقوته ويجب إجراء حسابات انخفاض الجهد لتناسب متطلبات مصنع التوربينات.
33 كيلوفولت مقابل 34.5 كيلوفولت مقابل 35 كيلوفولت: ما يجب على المشترين التحقق منه
| جهد الجمع الاسمي | حيث يكون شائعًا | فئة جهد المعدات النموذجية | التردد |
| 33 كيلو فولت | أسواق IEC: المملكة المتحدة، الهند، الشرق الأوسط، أفريقيا، أستراليا | معدات 36 كيلوفولت | 50 هرتز (في الغالب) |
| 5 كيلوفولت | أمريكا الشمالية | معدات فئة 38 كيلوفولت | 60 هرتز |
| 35 كيلوفولت | الصين والمشاريع المبنية وفقًا للممارسات الصينية | معدات 40.5 كيلوفولت | 50 هرتز |
هذه المصطلحات ليست قابلة للتبادل؛ المحول المصمم لـ 35 كيلوفولت لا يعني أنه يمكن استخدامه في شبكة 33 كيلوفولت بنفس الموثوقية، وقد لا يعمل المحول 50 هرتز بالضرورة عند تصنيف 60 هرتز. يجب أن يتم توضيح الجهد المقبول، والجهد الأقصى للمعدات التي يتم تركيبها، وعدد مواضع التوصيل، وتصنيف العزل والتردد بوضوح وفقًا لمخطط الخط الواحد للمشروع. يجب على المشترين الذين يبحثون عن محطة تحويل مزارع الرياح 33 كيلوفولت, ، أ محول مزارع الرياح 34.5 كيلوفولت أو محطة طاقة الرياح 35 كيلوفولت أن يذكروا كل هذه الأمور بوضوح في الاستفسار.
المكونات الرئيسية لمحطة تحويل توربين الرياح
تعتمد قائمة المعدات على المرحلة التي تنظر إليها. ليس كل مكون في الجدول أدناه مثبت داخل وحدة توربين مدمجة.
| المكون | وحدة رفع التوربين | محطة تحويل جامع |
| محول رفع الجهد | واحدة، متطابقة مع التوربين | واحد أو أكثر من المحولات الرئيسية للطاقة، غالبًا مع محولات تغيير موضع الحمل |
| تبديل متوسط الجهد | مفتاح تحميل مع fuse، أو قاطع دائرة | قواطع الدائرة المغذية في معدات التبديل MV |
| تبديل الجهد العالي | غير موجود | قواطع HV، مفاتيح فصل، مفاتيح تأريض |
| محولات القياس | محدود أو لا شيء | محولات التيار ومحولات الجهد للحماية، التحكم وقياس الإيرادات |
| واقيات الصواعق | جانب MV، كما هو محدد | الجوانب HV وMV |
| التأريض | الأرض المحلية متصلة بنظام تأريض التوربين | شبكة تأريض المحطة الفرعية |
| المراقبة | مستوى الزيت، درجة الحرارة، حالة الباب والمفتاح | SCADA، مرحلات الحماية، مقاييس جودة الطاقة |
تستخدم قواطع التغذية MV المثبتة في المحطات الفرعية المجمعية بشكل أساسي قواطع دوائر فراغية، بينما يتم حماية المحول الرئيسي بواسطة مرحلات تفاضلية ومرحلات زيادة التيار تغذيها محولات التيار الموضوعة على كلا الطرفين.
متطلبات حماية المحطة الفرعية لمزرعة الرياح والشبكة
تمنع الحماية عطلًا واحدًا من إيقاف تشغيل المصنع بالكامل، بينما تحدد رموز الشبكة كيفية تصرف المصنع عند حدوث اضطراب في الشبكة. يرتبط الاثنان ولكن يتم التعامل معهما بواسطة معدات مختلفة.
حماية المحول والقواطع
على مستوى التوربينات، إما أن تعمل الفيوزات MV أو قواطع الدائرة على إزالة أي فشل في المحول وفصل التوربين عن القاطع. تم تجهيز المحطة الفرعية المجمعية بحماية زيادة التيار وأعطال الأرض لكل قاطع. يتم توصيل المحول الرئيسي بحماية تفاضلية وحماية احتياطية لزيادة التيار. من المهم تنسيق الإعدادات، بحيث يتسبب عطل الكابل الذي يعمل على سلسلة واحدة فقط في فصل القاطع ويسمح لبقية محطة الطاقة بالعمل.
تجاوز العطل والتحكم في الجهد
تتطلب رموز الشبكة من مزارع الرياح البقاء على الشبكة خلال انخفاضات الجهد وتوفير دعم الجهد من خلال الطاقة التفاعلية. إنها قدرة يجب أن توجد على مستوى المصنع بالكامل ولا تعتمد على المحول. بدلاً من ذلك، هي وظيفة محولات التوربينات، وبرامجها وموحد المصنع. على الرغم من أن المحول غير قادر على توفير تجاوز العطل بمفرده، يجب أن تكون مقاومته ونطاق إعدادات التوصيل مناسبة لمثل هذا التطبيق.
التوافقيات، الطاقة التفاعلية وجودة الطاقة
تنتج المحولات تيارات توافقيات تسبب خسائر في لفات المحول بينما تساهم الكابلات الطويلة في السعة التي قد تسبب الرنين. من الضروري فصل هذين الأمرين. جودة الطاقة عند نقطة الاتصال هي مسألة المصنع التي يتم تعريفها وفقًا لسلسلة IEC 61400-21. مسألة تحميل التوافقيات والتصميم الحراري للمحولات هي في الأساس مسألة معدات وترد في سلسلة IEC 60076 والجزء 16 الخاص بالرياح.
SCADA والمراقبة عن بُعد
عادةً ما تقع مزارع الرياح في مناطق نائية ولا يوجد بها موظفون. لذلك، يتم نقل حماية المحولات، ودرجات حرارتها، والتنبيهات وبيانات القياس إلى نظام SCADA، مما يسمح للمشغلين بمراقبة مزرعة الرياح من أي مكان مركزي.
معايير IEC لمحطات توربينات الرياح
- سلسلة IEC 60076: تحدد المعايير الأساسيات مثل التصنيف، ارتفاع درجة الحرارة، العزل، والاختبارات. هذه المعايير ذات صلة بالمحولات الرئيسية لمحطة التجميع.
IEC/IEEE 60076-16:2018: تُستخدم هذه في تطبيقات رفع الجهد لتوربينات الرياح؛ يمكن أن تكون إما من النوع الجاف أو مغمورة في سائل، مع أعلى جهد للمعدات يصل إلى 72.5 ك ف. تنطبق هذه المعايير على المحول الذي يربط توربينًا بنظام التجميع، ولكن لا تنطبق على المحول الذي يربط المصنع بالكامل بالشبكة.
IEC 62271-202:2022: محطات فرعية مسبقة الصنع بجهد متردد تزيد عن 1 ك ف وتصل إلى 52 ك ف، بما في ذلك تصميمات رفع وخفض الجهد العالي/الجهد المنخفض. هذا صالح لوحدات التوربينات المدمجة، ولكن يجب إثبات الامتثال له من خلال التصميم واختبار النوع، وليس من خلال الافتراض.
IEC 61400-21-1:2019: قياس وتقييم الخصائص الكهربائية لتوربينات الرياح المتصلة بالشبكة، بما في ذلك جودة الطاقة واختبارات الاستمرارية.
IEC 61400-21-2:2023: نفس الشيء بالنسبة لمحطات الطاقة الكاملة من الرياح، بما في ذلك وحدة التحكم في محطة الطاقة. تترك هذه المعايير صراحة الاختبارات على مكونات معدات التبديل، والكابلات، والمحولات لمعايير IEC الخاصة بها.اطلب نتائج الاختبارات الروتينية لكل وحدة للشراء (نسبة التحويل، المقاومة، الخسائر، الممانعة، واختبارات العزل للمحولات) بالإضافة إلى نتائج اختبار النوع التي تتوافق مع التصميم والتصنيف المقدم. لا يعتبر اختبار النوع على فئات أو تصنيفات جهد مختلفة بمثابة تحقق لوحدتك.
محطات الرياح على اليابسة مقابل محطات الرياح في البحر
وحدات رفع الجهد المدمجة على اليابسة
الوحدات المستخدمة لمشاريع اليابسة مثبتة على الأرض أو مركبة على هياكل وتغذي الطاقة إلى محطة تجميع ثابتة. الوصول والصيانة سهلة لمشاريع اليابسة.
أنظمة التجميع والتصدير البحرية
عندما يتعلق الأمر بالمشاريع البحرية، يكون المحول الرافعة في التوربين، حيث تربط كابلات المصفوفة كل توربين بمنصة محطة فرعية بحرية، ثم تُرسل الطاقة إلى الشاطئ عبر كابلات تصدير عالية الجهد. تستخدم المشاريع البحرية بشكل متزايد أنظمة مصفوفة بجهد 66 ك ف وقد تستخدم تقنية HVDC في مناطق بعيدة جدًا من البحر.
المتطلبات البيئية ومتطلبات الصيانة
تتطلب التصاميم البحرية ضغطًا شديدًا، حيث يجب أن تتعامل مع رذاذ الملح، والرطوبة، ومشكلات الوصول. المتطلبات لوحدات اليابسة ليست بنفس التحدي، ومع ذلك، لأنها لا تزال تتعامل مع ظروف مثل حرارة الصحراء، والبرد الشديد، وظروف الغبار، والارتفاعات العالية.
كيفية اختيار محطة فرعية لتوربينات الرياح
سعة المحول ونسبة الجهد
اختر حجم محولات التوربينات بناءً على أقصى طاقة ظاهرة وتفاعلية تولدها التوربينات. من المهم مراعاة تأثير التوافقيات الناتجة عن المحول أثناء عملية الاختيار. أخيرًا، تحقق من أن مستوى الجهد المنخفض يتوافق مع جهد الطرف وأن مستوى الجهد العالي يلبي متطلبات نظام التجميع.
شبكة التجميع وتصنيفات معدات التبديل
يجب أن تكون معدات التبديل متوافقة مع أعلى جهد مصنف متوقع على النظام، مع بعض القدرة على تحمل مستويات القصر القياسية ونظام التأريض. يجب اتخاذ القرار بين مفاتيح التحميل مع الفيوزات وقواطع الدائرة لوحدات التوربينات مبكرًا، حيث يؤثر ذلك على تنسيق الحماية في جميع أنحاء المغذي.
قائمة التحقق من طلبات الأسعار لمقاولي EPC
| العنصر | ما يجب تحديده |
| بيانات التوربين | القدرة المصنفة MW، الحد الأقصى MVA، جهد الطرف، نوع المحول |
| نظام التجميع | الجهد الاسمي (33، 34.5 أو 35 كيلوفولت)، أعلى جهد للمعدات، التردد |
| بيانات الشبكة | مستوى القصر، طريقة التأريض، طوبولوجيا المغذي |
| المحول | القدرة المقدرة، مجموعة المتجهات، المقاومة، نطاق التوصيل، التبريد، أهداف الفقد |
| التبديل والحماية | مفتاح تحميل وفيوز، أو قاطع دائرة؛ متطلبات المرحل |
| البيئة | نطاق البيئة، الارتفاع، مستوى التلوث، فئة التآكل، تصنيف الحاوية |
| المعايير والاختبارات | المعايير IEC أو IEEE المعمول بها، أدلة الاختبار النوعي، الاختبارات الروتينية، اختبارات الشهادة |
| الوثائق والتوريد | الرسومات، مخطط الخط الواحد، الكتيبات، قطع الغيار، شروط التسليم |
محطات تحويل طاقة الرياح المدمجة من شركة سوبين الكهربائية
تصنع شركة سوبين الكهربائية معدات لمرحلة مستوى التوربين الموضحة أعلاه. محطة تحويل طاقة الرياح المدمجة ZGS-35/0.8 ترفع خرج التوربين 0.6–0.69 كيلوفولت إلى 35 كيلوفولت لشبكة الجمع. إنها تدمج المحول، مفتاح تحميل عالي الجهد وفيوزات في حاوية محكمة، مع سائل عازل للمحول يوفر العزل والتبريد. يتم تكوين السعة، نسبة الجهد، ترتيب الحماية والحاوية وفقًا لمخطط الخط الواحد لكل مشروع ويتم تأكيدها في رسومات الاقتباس.
بالنسبة لمحطة التحويل الجامعة والشبكة الأوسع، توفر سوبين أيضًا قاطع دائرة فراغي داخلي ZN85-40.5 لمعدات التبديل بجهد 40.5 كيلوفولت،, محولات طاقة مغمورة بالزيت وحلول لـ محطات التحويل بجهد 33 كيلوفولت. يتم سرد مجموعة كاملة من معدات الرفع المتجددة تحت تغيير صندوق الطاقة الجديد.
للحصول على نظرة أوسع على واجب المحولات في محطات الطاقة المتجددة، انظر مقالات سوبين حول دور المحولات في أنظمة الطاقة الجديدة و قابلية تكيف المحولات في مجال الطاقة الجديدة.
الأسئلة المتكررة
ما هي محطة تحويل توربين الرياح؟
المعدات التي تربط توربين الرياح بالشبكة الكهربائية تتكون من وحدات المحول ومعدات التبديل. في الغالب من المشاريع، عادة ما تشمل محولات رفع على كل توربين ومحطة تحويل جامعية بشكل إجمالي.
كيف تعمل محطة طاقة توربين الرياح؟
كل توربين يأخذ طاقة الرياح ويحولها إلى دوران وبالتالي كهرباء. المحول في كل توربين يزيد من الجهد، وتساعد الكابلات في جمع الطاقة من توربينات مختلفة، وفي المحطة النهائية يتم رفع الجهد مرة أخرى قبل نقله إلى شبكة النقل.
هل كهرباء توربين الرياح تيار متردد أم تيار مستمر؟
الكهرباء من التوربينات الكبيرة هي تيار متردد (AC). العديد من التوربينات الحديثة في المحطات قادرة على تحويل خرج مولداتها إلى تيار مستمر (DC) ثم تحويل الجهد إلى تيار متردد (AC) بتردد الشبكة. ومع ذلك، يتم جمع الطاقة أخيرًا عند أطراف التوربين، لكن المحول الرافعة يعمل مع التيار المتردد.
هل يكفي توربين الرياح لتزويد منزل بالطاقة؟
ينتج توربين بحجم المرافق أكثر بكثير مما يحتاجه منزل واحد. وفقًا لتقرير وزارة الطاقة الأمريكية تقرير سوق الرياح الأرضية: إصدار 2024, ، كان متوسط التوربينات الجديدة المثبتة في الولايات المتحدة 3.4 ميغاوات في عام 2023، وهو ما تقول وزارة الطاقة إنه يكفي لتزويد أكثر من 1,000 أسرة أمريكية بالطاقة. سيستخدم منزل واحد فقط توربينًا صغيرًا موزعًا، بحجم يتناسب مع استهلاك الأسرة وموارد الرياح المحلية.
لماذا يعارض المزارعون توربينات الرياح؟
تختلف الآراء. تشمل المخاوف التي أثارها بعض مالكي الأراضي والجيران الطرق وألواح التوربينات التي تعبر الحقول، وتأثيرات على كيفية تحرك المعدات حول المزرعة، والضوضاء والأثر البصري. يستضيف العديد من المزارعين التوربينات برغبة: جامعة ميسوري للتوسع تشير إلى أن المحاصيل يمكن أن تستمر عادة حول التوربينات وأن مدفوعات الإيجار غالبًا ما تتجاوز معدلات الإيجار النقدي للأراضي الزراعية.
هل يحتاج كل توربين رياح إلى محول؟
يحتاج كل توربين على نطاق المرافق متصل بشبكة جمع متوسطة الجهد إلى محول رفع، يقع في الناسيل، في قاعدة البرج أو على منصة بجانب البرج.
لماذا تستخدم مزارع الرياح أنظمة جمع بجهد 33 كيلوفولت أو 34.5 كيلوفولت؟
يقلل الجهد المتوسط من التيار بمعدل حوالي 50 مقارنة بـ 690 فولت، مما يحافظ على الكابلات والخسائر وانخفاض الجهد ضمن الحدود المعقولة. يتبع المستوى الدقيق الممارسات الإقليمية: 33 كيلوفولت في العديد من أسواق IEC، 34.5 كيلوفولت في أمريكا الشمالية و35 كيلوفولت في الصين.
ما هي المعايير IEC التي تنطبق على محطات تحويل طاقة الرياح؟
تغطي محولات رفع التوربينات IEC/IEEE 60076-16، والمحطات الفرعية الجاهزة حتى 52 كيلوفولت بموجب IEC 62271-202، وتكون سلسلة IEC 60076 مسؤولة عن محولات الطاقة وتوجد موصلية توربينات الرياح والمحطات في IEC 61400-21 – 1 و61400 -21 -2.
المراجع
- وزارة الطاقة الأمريكية: استكشاف توربين رياح (نسخة نصية)
- وزارة الطاقة الأمريكية: تقرير سوق الرياح الأرضية، إصدار 2024
- NREL: معادلة نظام الجمع لمحطة طاقة رياح كبيرة
- IEC/IEEE 60076-16:2018 محولات الطاقة، الجزء 16: المحولات لتطبيقات توربينات الرياح
- IEC 62271-202:2022 محطات فرعية جاهزة تيار متردد فوق 1 كيلوفولت وحتى 52 كيلوفولت
- IEC 61400-21-1:2019 الخصائص الكهربائية لتوربينات الرياح
- IEC 61400-21-2:2023 الخصائص الكهربائية لمحطات طاقة الرياح
- جامعة ميسوري للتوسع: اتفاقيات طاقة الرياح لمالكي الأراضي
الخاتمة
يمكن تعريف الجهاز المعروف عادةً باسم محطة تحويل طاقة الرياح على أنه منشأة ثنائية الطور تتكون من أجهزة رفع للجهد لكل توربين رياح. تتكون المحطة من مكونين؛ المرحلة الأولى مسؤولة عن تحويل مستوى الجهد من حوالي 0.69 kV إلى مستوى إما 33 kV أو 34.5 kV أو 35 kV والمكون الثاني مسؤول عن إرسال الطاقة المولدة المجمعة إلى مستوى النقل. إذا تم اعتبار كلا المكونين كواحد، فإن مواصفات المعدات ستظهر أنها خاطئة. الشرط بأن ‘33 kV و 34.5 kV و 35 kV قابلة للتبادل’ هو أيضًا خاطئ. احصل على مستوى الجهد الصحيح المطلوب، والتردد المستخدم، وتصنيف القدرة الظاهرة، رتب الحمايات، وحدد نتائج الاختبار وفقًا لطلب عرض الأسعار.
ملخص لأهم الحقائق:
– مطلوب محول خاص لكل توربين حيث إن محطة التجميع مسؤولة عن مزرعة الرياح بأكملها؛;
– ينخفض التيار تقريبًا 51 مرة عند تحويله من 690 V إلى 35 kV؛;
– حدد الجهد كـ 33 kV أو 34.5 kV أو 35 kV في طلب عرض الأسعار، دون منافسة مع أنواع أخرى؛;
– يتم ضمان الاستمرار في مواجهة الأعطال بواسطة المحولات والتحكمات وليس فقط بواسطة المحول؛;
– تأكد من أن الاختبارات النوعية تتوافق مع مقترحات التصميم، بينما الاختبارات الروتينية مطلوبة أيضًا لكل وحدة.
إذا كنت تخطط لمشروع رياح وتحتاج إلى معدات رفع على مستوى التوربين،, اتصل بشركة Subian Electric مع بيانات التوربين الخاصة بك، وجهد التجميع ومخطط الخط الواحد. ستؤكد فريق الهندسة لدينا التكوين وتعيد الرسومات وعرض الأسعار لـ محطة تحويل طاقة الرياح المدمجة ZGS-35/0.8.