หม้อแปลงเพิ่มแรงดันสำหรับฟาร์มกังหันลม: วิธีกำหนดขนาด (0.69 kV → 33 kV) ทำไมฮาร์มอนิกจากกังหันลมจึงเป็นตัวกำหนดสเปก และอะไรที่แตกต่างระหว่างบนฝั่งกับนอกชายฝั่ง

คำตอบก่อน: ฟาร์มกังหันลมเพิ่มแรงดันไฟฟ้าในสองขั้นตอน — ขนาดของหม้อแปลงประจำกังหันพิจารณาจาก kVA ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและภาระฮาร์มอนิก ส่วนหม้อแปลงของฟาร์มพิจารณาจากกำลังผลิตรวมที่เกิดขึ้นพร้อมกันและข้อกำหนดของกริดโค้ด

ฟาร์มกังหันลมเพิ่มแรงดันไฟฟ้าใน สองขั้นตอน หม้อแปลงเพิ่มแรงดันประจำกังหัน (เรียกอีกอย่างว่าหม้อแปลง WTG หรือหม้อแปลงหน่วย) เพิ่มแรงดันต่ำของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า — โดยปกติ 0.69 kV หรือ 0.9–1.14 kV สำหรับเครื่องขนาดใหญ่ที่สุด — ขึ้นไปถึง แรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวมที่ 20 kV, 33 kV หรือ 35 kV และพิจารณาขนาดจาก กำลังไฟฟ้าปรากฏพิกัดในหน่วย kVA ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ไม่ใช่กำลังไฟฟ้าจริงในหน่วย kW) โดยมีส่วนเผื่อเล็กน้อยสำหรับอุณหภูมิแวดล้อมและการให้ความร้อนจากฮาร์มอนิก จากนั้น หม้อแปลงของฟาร์ม (สถานีไฟฟ้าย่อย) จะยกแรงดันของบัสเก็บรวบรวมทั้งหมดจาก 33 kV ขึ้นไปถึงระดับเชื่อมต่อกริดที่ 110 kV, 132 kV หรือ 220 kV โดยพิจารณาขนาดจากกำลังผลิตรวมของฟาร์มที่ปรับแก้ด้วยค่าความหลากหลาย (diversity) แทนที่จะเป็นผลรวมของพิกัดป้ายชื่อของกังหันทุกตัว สามสิ่งทีแยกหม้อแปลงกังหันลมออกจากหม้อแปลงจำหน่ายทั่วไป ได้แก่ ฮาร์มอนิกจากคอนเวอร์เตอร์ที่เพิ่มความสูญเสียในขดลวด ภาระแบบวัฏจักรที่ขับเคลื่อนด้วยลมที่ทำให้ความสูญเสียขณะไม่มีโหลดกลายเป็นตัวกำหนดต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน และสภาพพื้นที่ติดตั้งที่รุนแรง — ละอองเกลือกลางทะเล ความสูงเหนือระดับน้ำทะเลบนบก และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบวัฏจักรที่กว้าง หากกำหนดสามสิ่งนี้อย่างถูกต้อง หม้อแปลงจะอยู่รอดตลอดอายุการออกแบบ 20 ปีของกังหัน

ประเด็นสำคัญ

• สองขั้นตอน สองกฎการกำหนดขนาด หม้อแปลง WTG พิจารณาขนาดจากกำลังไฟฟ้าปรากฏของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (โดยทั่วไป 1.0–1.1 เท่าของ kVA ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) ส่วนหม้อแปลงของฟาร์มพิจารณาขนาดจากกำลังผลิตรวมของฟาร์มโดยใช้ค่าความหลากหลาย/ค่าความบังเอิญ ไม่ใช่ผลรวมทางคณิตศาสตร์ของพิกัดกังหันทุกตัว
• ฮาร์มอนิกเป็นตัวกำหนดค่าลดพิกัดทางความร้อน ทั้งกังหันแบบฟูลคอนเวอร์เตอร์ (Type 4) และแบบดับบลีเฟด (Type 3) ต่างฉีดความเพี้ยนของกระแสไฟฟ้า ควรกำหนดพิกัด K-factor หรือค่าลดพิกัดตาม IEEE C57.110 ที่มีเอกสารรับรอง พร้อมกับฉนวนไฟฟ้าสถิต (electrostatic shield) ระหว่างขดลวดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันต่ำและขดลวดระบบเก็บรวบรวมแรงดันกลาง
• ภาระของกังหันลมเป็นแบบวัฏจักร ไม่คงที่ กำลังไฟฟ้าขาออกเป็นไปตามลม ดังนั้นความสูญเสียขณะไม่มีโหลด (เหล็ก) จึงเกิดขึ้นหลายพันชั่วโมงต่อปี ในขณะที่ความสูญเสียจากโหลดเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อลมแรงเท่านั้น — เกรดการสูญเสียที่ดีกว่า (S13/S20) หรือแกนอสัณฐานมักมีความคุ้มค่าเมื่อพิจารณาต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน
• การติดตั้งนอกชายฝั่งเปลี่ยนชนิด ไม่ใช่แค่เปลือกหุ้ม หน่วยที่ติดตั้งในแนเซลล์มีแนวโน้มไปทางแบบแห้งหรือแบบเติมเอสเทอร์ พร้อมการป้องกันการกัดกร่อนระดับ C5-M และเปลือกหุ้มแบบปิดผนึกตามพิกัด IP ส่วนหม้อแปลงระบบเก็บรวบรวมบนบกมักเป็นแบบจุ่มน้ำมันติดตั้งบนแท่น (pad-mounted)
• การปฏิบัติตามกริดโค้ดเป็นข้อกำหนดของหม้อแปลง ความสามารถในการคงอยู่เมื่อแรงดันต่ำ (LVRT) ความสามารถด้านกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ขีดจำกัดฮาร์มอนิก และการประสานระดับกระแสลัดวงจร ล้วนส่งผลกลับไปยังค่าอิมพีแดนซ์ ช่วงแทป และการออกแบบทางความร้อน

ทำไมหม้อแปลงกังหันลมจึงไม่ใช่หม้อแปลงจำหน่ายมาตรฐาน

หม้อแปลงจำหน่ายลดแรงดันจากเครือข่ายแรงดันต่ำที่เสถียรลงไปยังลูกค้าและทำงานใกล้เคียงกับโหลดคงที่ หม้อแปลงกังหันลมทำสิ่งที่เกือบตรงกันข้าม มันรับกำลังไฟฟ้าแรงดันต่ำจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์กำลังและเพิ่มขึ้นไปยังแรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวมภายใต้สามเงื่อนไขที่ปรับเปลี่ยนการออกแบบ

ประการแรก แหล่งจ่ายอุดมไปด้วยฮาร์มอนิก กังหันขนาดสาธารณูปโภคเป็นได้ทั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบดับบลีเฟด (Type 3) ซึ่งคอนเวอร์เตอร์ด้านโรเตอร์ฉีดฮาร์มอนิกลำดับต่ำ หรือเครื่องแบบฟูลคอนเวอร์เตอร์ (Type 4) ซึ่งสเตเตอร์ถูกป้อนผ่านคอนเวอร์เตอร์ทั้งหมดที่สวิตช์ที่ความถี่สูง ทั้งสองแบบถูกกำกับด้วยขีดจำกัดคุณภาพไฟฟ้าที่กำหนดไว้ — ความเพี้ยนของกระแสไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่ออยู่ภายใต้ IEEE 519 และ IEC 61000-3-6 และคุณลักษณะของกังหันถูกวัดตาม IEC 61400-21 — แต่แม้แต่เครื่องที่ผ่านมาตรฐานก็ยังทิ้งระลอกคลื่นจากการสวิตช์และฮาร์มอนิกลำดับต่ำ (ที่ 5, 7, 11, 13) ที่เพิ่มความสูญเสียจากกระแสไหลวนและความสูญเสียกระจัดกระจายในขดลวดหม้อแปลง นั่นคือกลไกเดียวกับที่อยู่เบื้องหลังการให้ความร้อนจากฮาร์มอนิกของหม้อแปลงและการเลือก K-factor

ประการที่สอง โหลดเป็นไปตามลม หม้อแปลงกังหันลมได้รับพลังงานทุกครั้งที่เครื่องพร้อมใช้งาน — มักมากกว่า 8,000 ชั่วโมงต่อปี — แต่จะถึงโหลดเต็มที่เฉพาะเมื่อลมแรงเท่านั้น ดังนั้นความสูญเสียขณะไม่มีโหลดจึงเกิดขึ้นเกือบทุกชั่วโมงของปี ในขณะที่ความสูญเสียจากโหลดเกิดขึ้นเพียงบางช่วงเท่านั้น ความไม่สมดุลนี้ปรับเปลี่ยนการโต้แย้งเรื่องประสิทธิภาพ เช่นเดียวกับหม้อแปลงเพิ่มแรงดันสำหรับโซลาร์ PV

ประการที่สาม สภาพแวดล้อมรุนแรง หน่วยนอกชายฝั่งเผชิญกับอากาศที่มีเกลือ ความชื้นสูง และการบำรุงรักษาที่จำกัด ส่วนหน่วยบนบกตั้งอยู่ในทุ่งหญ้าสเตปป์ ทะเลทราย ภูเขา และพื้นที่ชายฝั่งที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูงหรือต่ำมาก ได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์อย่างรุนแรง และอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงกว้างในแต่ละวัน หม้อแปลงที่ออกแบบสำหรับห้องในร่มที่ 25 °C ไม่ได้เหมาะสมโดยอัตโนมัติสำหรับแท่นกลางแจ้งที่ 45 °C หรือพื้นที่เริ่มต้นเย็นที่ −30 °C

วิธีกำหนดขนาดหม้อแปลงเพิ่มแรงดันประจำกังหันลม (WTG): วิธีสามขั้นตอน

การคำนวณนั้นง่าย แต่การเลือกข้อมูลนำเข้าที่ถูกต้องไม่ใช่

ขั้นตอนที่ 1 — เริ่มจากกำลังไฟฟ้าปรากฏพิกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (kVA)

ใช้กำลังไฟฟ้าปรากฏพิกัดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไม่ใช่พิกัดกำลังไฟฟ้าจริง กังหันขนาด 5 MW ที่ทำงานที่เพาเวอร์แฟกเตอร์ 0.95 จะนำเสนอประมาณ 5.26 MVA ให้กับหม้อแปลงของมัน เครื่องขนาด 6 MW ที่เพาเวอร์แฟกเตอร์เดียวกันจะนำเสนอประมาณ 6.32 MVA การกำหนดขนาดจาก MW เพียงอย่างเดียวจะประเมินกระแสไฟฟ้าที่ขดลวดต้องรับต่ำเกินไป

ขั้นตอนที่ 2 — เพิ่มส่วนเผื่อสำหรับอุณหภูมิแวดล้อม ความสูง และฮาร์มอนิก

ใช้ส่วนเผื่อการออกแบบ — โดยทั่วไป 5–15% เป็นจุดเริ่มต้น — สำหรับอุณหภูมิแวดล้อมในวันที่ร้อนที่สุดของพื้นที่ ความสูงเหนือระดับน้ำทะเล (ซึ่งลดการระบายความร้อนด้วยอากาศ ดูคู่มือการลดพิกัดที่ความสูง) และปริมาณฮาร์มอนิกของเครื่อง ปัดขึ้นเป็นพิกัดมาตรฐานถัดไป เช่น 5.5 MVA หรือ 6.3 MVA สำหรับกังหันระดับ 5 MW การกำหนดขนาดเกินประมาณ 15% ส่วนใหญ่จะเพิ่มความสูญเสียขณะไม่มีโหลดและต้นทุนโดยไม่จำเป็น

ขั้นตอนที่ 3 — กำหนดข้อกำหนดด้านฮาร์มอนิก ความร้อน และแทป

กำหนด K-factor (หรือค่าลดพิกัดตาม IEEE C57.110 ที่มีเอกสารรับรอง) การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิขดลวดและชั้นฉนวน สำหรับอุณหภูมิแวดล้อมการออกแบบ ชั้นการระบายความร้อน (ONAN สำหรับแบบจุ่มน้ำมัน, AN สำหรับแบบแห้ง) และช่วงแทปแบบไม่ปรับขณะมีโหลด — โดยทั่วไป ±2 × 2.5% — เพื่อให้สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวมเมื่อสภาวะกริดเปลี่ยนแปลง เพิ่มฉนวนไฟฟ้าสถิตระหว่างขดลวดแรงดันต่ำและแรงดันกลางเพื่อแยกรบกวนด้านคอนเวอร์เตอร์และด้านกริดออกจากกัน ข้อกำหนดทั่วไปกำหนดโดย IEC 60076-16 (หม้อแปลงสำหรับการใช้งานกังหันลม) โดยมี IEC 60076-1 และ IEEE C57.12.00 เป็นมาตรฐานแม่

วิธีกำหนดขนาดหม้อแปลงของฟาร์มกังหันลม (สถานีไฟฟ้าย่อย)

ขั้นตอนที่ 1 — รวมกำลังไฟฟ้ากระแสสลับขาออกของฟาร์ม แล้วใช้ค่าความหลากหลาย

รวมกำลังไฟฟ้ากระแสสลับทั้งหมดของฟาร์มที่จุดเชื่อมต่อร่วม แล้วใช้ค่าความบังเอิญ (ความหลากหลาย): ไม่ใช่ทุกกังหันที่ผลิตกำลังไฟฟ้าตามพิกัดป้ายชื่อในขณะเดียวกัน แม้ในอาร์เรย์ที่ตั้งตำแหน่งดี ฟาร์มที่มีกังหัน 5 MW ยี่สิบตัว (ติดตั้ง 100 MW) อาจมีกำลังไฟฟ้าขาออกที่เกิดขึ้นพร้อมกันประมาณ 90–97% ของกำลังการผลิตที่ติดตั้งภายใต้ลมในอุดมคติ ดังนั้นพื้นฐานการออกแบบของหม้อแปลงฟาร์มคือกำลังไฟฟ้าส่งออกสูงสุดที่ศึกษาของพื้นที่ ไม่ใช่ผลรวมทางคณิตศาสตร์ของพิกัดหม้อแปลงของกังหันทุกตัว

ขั้นตอนที่ 2 — แปลงเป็น kVA และปัดเป็นขนาดมาตรฐาน

แปลงกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ MW ที่เกิดขึ้นพร้อมกันเป็น MVA โดยใช้เพาเวอร์แฟกเตอร์ตามสัญญาของฟาร์ม (มัก 0.95 แล็กกิ้ง ถึง 0.95 ลีดดิ้ง ภายใต้กริดโค้ดสมัยใหม่) แล้วปัดขึ้นเป็นพิกัดมาตรฐาน — ตัวอย่างเช่น ฟาร์ม 100 MW ที่ pf 0.95 ให้ประมาณ 105 MVA ดังนั้นหน่วยขนาด 120 MVA หรือ 125 MVA จึงเป็นตัวเลือกทั่วไป

ขั้นตอนที่ 3 — กำหนดอิมพีแดนซ์ แทป และการระบายความร้อนเพื่อการปฏิบัติตามกริดโค้ด

กำหนดแรงดันไฟฟ้าอิมพีแดนซ์ (Uk%) เพื่อสมดุลระหว่างการจำกัดระดับกระแสลัดวงจรกับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าและการคงอยู่ (โดยทั่วไป 10–14% สำหรับหน่วยระดับ 110–220 kV) เลือกการเปลี่ยนแทปขณะมีโหลดหรือขณะไม่มีโหลดตามข้อกำหนดช่วงแรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟของกริดโค้ด และยืนยันชั้นการระบายความร้อนและโปรไฟล์การโอเวอร์โหลดเทียบกับความสามารถด้านรีแอกทีฟที่ต้องการ หม้อแปลงต้องไม่บั่นทอนการคงอยู่เมื่อเกิดข้อผิดพลาดหรือการปฏิบัติตามข้อกำหนดกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟของฟาร์ม — เป็นประเด็นระดับระบบ ไม่ใช่ตัวเลือกจากแคตตาล็อก

สถาปัตยกรรมแรงดันไฟฟ้า: จาก 0.69 kV ถึง 220 kV ในสองขั้นตอน

ตำแหน่งของหม้อแปลงแต่ละตัวกำหนดอัตราส่วนและพิกัดของมัน การจัดวางสี่แบบครอบคลุมฟาร์มกังหันลมบนบกและนอกชายฝั่งเกือบทั้งหมด

แรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวมบนบกกระจุกตัวอยู่ที่ประมาณ 33 kV (ยุโรปและเอเชียส่วนใหญ่), 34.5 kV (อเมริกาเหนือ), 35 kV (จีน) และ 20 kV ส่วนระดับเชื่อมต่อกริดถูกเลือกโดยผู้ดำเนินการส่งไฟฟ้าท้องถิ่น นอกชายฝั่ง แรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวมมักเพิ่มขึ้นเป็น 66 kV เพื่อลดความสูญเสียในสายเคเบิล และแรงดันไฟฟ้าส่งออกถูกกำหนดโดยความยาวสายเคเบิลและกริดบนฝั่ง

ฮาร์มอนิกจากคอนเวอร์เตอร์และ K-factor: ทำไมกังหันสมัยใหม่จึงทำให้หม้อแปลงร้อน

ชนิดของกังหันเป็นตัวกำหนดสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่หม้อแปลงต้องทนได้

• Type 3 — เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบดับบลีเฟด (DFIG) สเตเตอร์เชื่อมต่อโดยตรง ดังนั้นหม้อแปลงจึงเห็นฮาร์มอนิกลำดับต่ำเป็นหลัก (ที่ 5, 7, 11, 13) จากคอนเวอร์เตอร์โรเตอร์ที่มีพิกัดบางส่วน ความเพี้ยนอยู่ในระดับปานกลางแต่ต่อเนื่อง
• Type 4 — ฟูลคอนเวอร์เตอร์ กำลังไฟฟ้าขาออกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกแปลงเป็นกระแสตรงทั้งหมดและแปลงกลับ ดังนั้นหม้อแปลงจึงเห็นระลอกคลื่นความถี่สวิตช์พร้อมกับแถบข้างลำดับต่ำซึ่งขนาดขึ้นอยู่กับโทโพโลยีของคอนเวอร์เตอร์และตัวกรอง ความเพี้ยนรวมมักต่ำกว่า แต่ปริมาณความถี่สูงมากกว่า

ความสูญเสียจากกระแสไหลวนและความสูญเสียกระจัดกระจายเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของกระแสฮาร์มอนิกและตามความถี่ ดังนั้นหม้อแปลงที่พิกัดสำหรับคลื่นไซน์บริสุทธิ์จะร้อนกว่าที่พิกัดป้ายชื่อบ่งชี้ภายใต้โหลดคอนเวอร์เตอร์ มีสองทางเลือกในการกำหนดข้อกำหนดเพื่อจัดการเรื่องนี้: พิกัด K-factor (K-4 ถึง K-9 ครอบคลุมกังหันสมัยใหม่ส่วนใหญ่) หรือหน่วยมาตรฐานที่มีค่าลดพิกัดตาม IEEE C57.110 ที่มีเอกสารรับรอง ทั้งสองควรจับคู่กับฉนวนไฟฟ้าสถิตระหว่างขดลวดแรงดันต่ำและแรงดันกลาง ซึ่งยังป้องกันคอนเวอร์เตอร์ของกังหันจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะด้านกริด สำหรับวิธีการพื้นฐานดูคู่มือฮาร์มอนิกและคู่มือ K-factor

ภาระวัฏจักรของลมและเศรษฐศาสตร์การสูญเสีย: เกรดการสูญเสียใดคืนทุน

รอบการทำงานของหม้อแปลงกังหันลมถูกครอบงำด้วยจำนวนชั่วโมง ไม่ใช่โหลด มันได้รับพลังงานทุกครั้งที่เครื่องพร้อมใช้งาน และความสูญเสียขณะไม่มีโหลด (P0) เกิดขึ้นทุกชั่วโมงเหล่านั้น ในขณะที่ความสูญเสียจากโหลด (Pk) เกิดขึ้นเฉพาะระหว่างการผลิตที่รับโหลด ในพื้นที่ที่มีค่าความจุการใช้ประโยชน์ เช่น 35% หม้อแปลงอาจทำงานใกล้โหลดเต็มที่เพียงเศษเสี้ยวของปี นั่นคือเหตุผลที่การคำนวณต้นทุนตลอดอายุการใช้งานสำหรับหม้อแปลงกังหันลมให้น้ำหนักกับความสูญเสียขณะไม่มีโหลดมากกว่าหม้อแปลงอุตสาหกรรม — และเป็นเหตุผลที่เกรดการสูญเสียที่ดีกว่า (S13 หรือ S20) หรือแกนโลหะอสัณฐานสามารถคืนทุนภายในไม่กี่ปีแม้ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่า วิธีการเป็นแบบเดียวกับที่ระบุในคู่มือ TCO และการแลกเปลี่ยนระหว่างเกรดการสูญเสียครอบคลุมอยู่ในการเปรียบเทียบ S11/S13/S20 และคู่มือแกนอสัณฐาน

ผลทางความร้อนสองประการตามมาจากภาระวัฏจักร: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบวัฏจักรในแต่ละวัน (การขยายและการหดตัวของขดลวดและฉนวน ซึ่งทำให้ฉนวนกระดาษเสื่อมสภาพและอาจทำให้ตัวยึดคลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป) และการสวิตช์พัดลมหรือการระบายความร้อนแบบบังคับหากใช้ ONAF ทั้งสองอย่างสนับสนุนให้ใช้ตัวยึดที่แข็งแรง การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิขดลวดแบบอนุรักษ์นิยม และการออกแบบการระบายความร้อนที่ไม่ขึ้นอยู่กับการสวิตช์บ่อยครั้ง พื้นฐานอายุการใช้งานฉนวนครอบคลุมอยู่ในคู่มือชั้นฉนวน

บนบกเทียบนอกชายฝั่ง: สิ่งที่เปลี่ยนไปในข้อกำหนด

หน่วยนอกชายฝั่งยังมีข้อกำหนดด้านแผ่นดินไหวและการสั่นสะเทือน อุณหภูมิเริ่มต้นเย็นที่ต่ำมากในบางภูมิภาค และขีดจำกัดภาระไฟที่เข้มงวดกว่าภายในแนเซลล์ บนบก ปัญหาเชิงปฏิบัติที่ใหญ่ที่สุดคือการลดพิกัดที่ความสูง ฝุ่นและแมลงในท่อระบายความร้อน และความชื้นและการบุกรุกของสัตว์ฟันแทะในการออกแบบติดตั้งบนแท่น สำหรับระบบน้ำมัน การเลือกระหว่างถังแบบมีถังสำรอง (conservator) และถังแบบปิดผนึกสุญญากาศครอบคลุมอยู่ในคู่มือการรักษาน้ำมัน และการเลือกของเหลวอยู่ในคู่มือน้ำมันหม้อแปลง

รายการตรวจสอบข้อกำหนดหม้อแปลงฟาร์มกังหันลม

• พื้นฐานการออกแบบคือกำลังไฟฟ้าปรากฏของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (kVA)ที่เพาเวอร์แฟกเตอร์พิกัด โดยระบุส่วนเผื่ออุณหภูมิแวดล้อมวันที่ร้อนที่สุดและความสูงแยกต่างหาก
• อัตราส่วนแรงดันไฟฟ้าคงที่: 0.69 / 0.9 / 1.14 kV ด้านแรงดันต่ำ ถึง 20 / 33 / 35 / 66 kV ระบบเก็บรวบรวม — หนึ่งขั้นตอนหรือสองขั้นตอน
• K-factor หรือค่าลดพิกัดตาม IEEE C57.110 ที่มีเอกสารรับรองให้ตรงกับชนิดกังหัน (Type 3 หรือ Type 4)
• ฉนวนไฟฟ้าสถิตระหว่างขดลวดแรงดันต่ำและแรงดันกลาง
• กรุ๊ปเวกเตอร์ — Dyn11 เป็นค่าเริ่มต้นทั่วไป ยืนยันกับการออกแบบการต่อลงดินและการป้องกันของฟาร์ม (ดูคู่มือกรุ๊ปเวกเตอร์)
• แรงดันไฟฟ้าอิมพีแดนซ์ (Uk%)กำหนดเพื่อสมดุลระดับกระแสลัดวงจร การควบคุมแรงดันไฟฟ้า และการคงอยู่
• แทปแบบไม่ปรับขณะมีโหลด (±2 × 2.5%)สำหรับการปรับแรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวม เปลี่ยนแทปขณะมีโหลดเฉพาะเมื่อกริดโค้ดกำหนด
• เกรดการสูญเสียหรือแกนอสัณฐานเลือกจากต้นทุนความสูญเสียขณะไม่มีโหลดตลอดอายุการใช้งาน ไม่ใช่ต้นทุนเริ่มต้น
• ชั้นการระบายความร้อนและอุณหภูมิแวดล้อมการออกแบบให้ตรงกับพื้นที่ (เช่น การออกแบบวันที่ร้อนที่สุด 45–50 °C)
• ชั้นการกัดกร่อน (C4 บนบก / C5-M นอกชายฝั่ง ตาม ISO 12944) พิกัด IP และการออกแบบปิดผนึก
• อุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกินและระบบป้องกันประสานกับระดับกระแสลัดวงจรของหม้อแปลงและพิกัดกังหัน (ดูคู่มือการป้องกันฟ้าผ่าและคู่มืออุปกรณ์ป้องกัน)
• การทดสอบแบบชนิดและการทดสอบประจำตาม IEC 60076-16 พร้อมกับมาตรฐานแม่ IEC 60076 series โดยมีการทดสอบการยอมรับที่โรงงานก่อนจัดส่ง (ดูรายการตรวจสอบก่อนจัดส่ง) และการตรวจสอบผู้ผลิตที่ผ่านการยืนยัน (ดูรายการตรวจสอบการตรวจประเมินซัพพลายเออร์)

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับหม้อแปลงฟาร์มกังหันลม

จะคำนวณพิกัด kVA ของหม้อแปลงกังหันลมได้อย่างไร

หารพิกัดกำลังไฟฟ้าจริงของกังหันด้วยเพาเวอร์แฟกเตอร์เพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าปรากฏ จากนั้นเพิ่มส่วนเผื่อ 5–15% สำหรับอุณหภูมิแวดล้อม ความสูง และฮาร์มอนิก แล้วปัดขึ้นเป็นขนาดมาตรฐาน กังหัน 5 MW ที่ pf 0.95 เท่ากับประมาณ 5.26 MVA ดังนั้นหม้อแปลงขนาด 5.5 MVA หรือ 6.3 MVA จึงเป็นตัวเลือกทั่วไป

หม้อแปลงกังหันลมเป็นแบบจุ่มน้ำมันหรือแบบแห้ง

บนบก หม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมันติดตั้งบนแท่นหรือฐานหอคอยเป็นมาตรฐาน นอกชายฝั่ง และโดยเฉพาะภายในแนเซลล์ หน่วยแบบแห้งหรือแบบเติมเอสเทอร์เป็นที่นิยมเพราะลดภาระไฟและความเสี่ยงจากการรั่วไหลของน้ำมันในตำแหน่งที่เข้าถึงยากสำหรับการบำรุงรักษา

ทำไมฟาร์มกังหันลมจึงใช้หม้อแปลงสองขั้นตอน

แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (ประมาณ 0.69 kV) ต่ำเกินไปที่จะส่งผ่านทั่วทั้งฟาร์ม ดังนั้นกังหันแต่ละตัวจึงเพิ่มแรงดันขึ้นไปยังระบบเก็บรวบรวมระดับ 33 kV และหม้อแปลงกลางหนึ่งตัวยกแรงดันของระบบเก็บรวบรวมขึ้นไปยังระดับกริด 110–220 kV การส่งที่แรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวมทำให้ความสูญเสียในสายเคเบิลและขนาดสายเคเบิลอยู่ในระดับที่จัดการได้

หม้อแปลง WTG กับหม้อแปลงสถานีไฟฟ้าย่อยของฟาร์มกังหันลมต่างกันอย่างไร

หม้อแปลง WTG (หน่วย) เพิ่มกำลังไฟฟ้าขาออกของกังหันหนึ่งตัวขึ้นไปยังแรงดันไฟฟ้าของระบบเก็บรวบรวม และพิจารณาขนาดจากกำลังไฟฟ้าปรากฏของกังหันนั้น ส่วนหม้อแปลงสถานีไฟฟ้าย่อยของฟาร์มกังหันลมเพิ่มแรงดันของบัสระบบเก็บรวบรวมทั้งหมดขึ้นไปยังแรงดันไฟฟ้าของกริด และพิจารณาขนาดจากกำลังไฟฟ้าขาออกรวมที่เกิดขึ้นพร้อมกันของฟาร์ม

แหล่งอ้างอิง / 资料来源

• แหล่งอ้างอิง: IEC 60076-16 — หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง — ส่วนที่ 16: หม้อแปลงสำหรับการใช้งานกังหันลม
• แหล่งอ้างอิง: IEC 60076-1 / 60076-2 / 60076-3 — หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง (ข้อกำหนดทั่วไป การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ระดับฉนวน และการทดสอบไดอิเล็กทริก)
• แหล่งอ้างอิง: IEC 60076-11 — หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง — หม้อแปลงแบบแห้ง
• แหล่งอ้างอิง: IEC 61400-1 — ระบบผลิตพลังงานลม — ข้อกำหนดการออกแบบ
• แหล่งอ้างอิง: IEC 61400-21 — ระบบผลิตพลังงานลม — การวัดและการประเมินคุณลักษณะคุณภาพไฟฟ้าของกังหันลมที่เชื่อมต่อกริด
• แหล่งอ้างอิง: IEC 61000-3-6 — ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า — การประเมินขีดจำกัดการปล่อยสำหรับโหลดที่ทำให้เกิดความเพี้ยนในระบบไฟฟ้าแรงดันกลางและแรงดันสูง
• แหล่งอ้างอิง: IEEE C57.12.00 — ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับหม้อแปลงจำหน่าย หม้อแปลงกำลัง และหม้อแปลงควบคุมแบบจุ่มของเหลว
• แหล่งอ้างอิง: IEEE C57.12.01 — ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับหม้อแปลงจำหน่ายและหม้อแปลงกำลังแบบแห้ง
• แหล่งอ้างอิง: IEEE C57.110 — แนวปฏิบัติที่แนะนำสำหรับการกำหนดความสามารถของหม้อแปลงเมื่อจ่ายกระแสโหลดที่ไม่ใช่ไซนูซอยด์
• แหล่งอ้างอิง: IEEE 519 — แนวปฏิบัติและข้อกำหนดที่แนะนำสำหรับการควบคุมฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้ากำลัง
• แหล่งอ้างอิง: GB/T 1094 series — 电力变压器 (หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง)
• แหล่งอ้างอิง: GB/T 19963.1 — 风电场接入电力系统技术规定 第1部分：陆上风电 (ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการเชื่อมต่อฟาร์มกังหันลมกับระบบไฟฟ้า — ส่วนที่ 1: ลมบนบก)
• แหล่งอ้างอิง: VDE-AR-N 4120 — ข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการเชื่อมต่อและการดำเนินงานของการติดตั้งของลูกค้ากับเครือข่ายแรงดันสูง
• แหล่งอ้างอิง: ISO 12944 — การป้องกันการกัดกร่อนของโครงสร้างเหล็กด้วยระบบสีป้องกัน
• แหล่งอ้างอิง: DNV-ST-0145 — สถานีไฟฟ้าย่อยนอกชายฝั่ง
• แหล่งอ้างอิง: ทีมวิศวกรรม QDTB — ประสบการณ์ในอุตสาหกรรมสำหรับส่วนเผื่อการกำหนดขนาดหม้อแปลง WTG ทั่วไป การเลือก K-factor และการออกแบบอุณหภูมิแวดล้อมของพื้นที่