Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Основы ветроэнергетики

Схемы электрических соединений ветроэлектростанций

Ветровая электростанция (ВЭС) предназначена для выработки электрической энергии с заданными соответствующими стандартами параметрами качества электроэнергии с помощью ветровых электрических установок (ВЭУ) для электросети общего назначения (энергосистемы). Система преобразования и передачи электроэнергии ВЭС должна обеспечивать преобразование и выдачу электроэнергии, вырабатываемой ВЭС, в электросеть общего назначения, а также обеспечивать электроэнергией собственных потребителей при питании от электросети общего назначения.

Структура, свойства и комплектующие схемы электрических соединений ВЭС определяются множеством факторов: единичной мощностью установок, их количеством, расстановкой на местности, типом генераторов электроэнергии, применяемых и наличием статических преобразователей. Фактически ВЭС представляет собой локальную распределительную электрическую сеть с возвратно направленным потоком энергии. В зависимости от вышеперечисленных параметров соединительная сеть ВЭС может быть выполнена с магистральным, радиальным или смешанному принципу.

В состав ветроэлектростанции в общем случае полные входить: трансформаторная подстанция, распределительное устройство, средства управления и контроля, линии электропередачи, компенсирующие устройства, и комплект электрооборудования для электроснабжения пункта управления.

Особенности ВЭС по сравнению с традиционными электростанциями (тепловыми - ТЭС, атомными - АЭС, мощными гидроэлектростанциями - ГЭС) заключаются в следующем:

- Сравнительно мала (по сравнению с традиционными в десятки раз) установленная электрическая мощность как ВЭС, так и каждого ВЭУ;

- Большое количество ВЭУ, расположенных достаточно далеко друг от друга (для исключения взаимного аэродинамического воздействия), на больших территориях, под открытым небом;

- Расположение основного электромеханического оборудования ВЭУ на высоте, на опоре (башне)

- Разброс деталей на значительные расстояния при аварийном разрушении ветротурбины (лопастей) ВЭУ;

- Случайный характер первичного потока энергии (ветра) и сложность устойчивого прогнозирования и обеспечения производства электроэнергии;

- Зависимость работы ВЭС от значения и колебаний скорости ветра, требует принятия специальных решений по вопросам организации эксплуатации оборудования;

- Резкое изменение вырабатываемой мощности ВЭУ при резком колебании скорости ветра, приводит к срабатыванию релейной защиты на участках энергосистемы.

При разработке схем электрических соединений ВЭС, называют в зарубежной литературе "ветропарками" или "ветрофермы", прежде всего вопрос о целесообразности соединения ВЭУ в группы. Известно, что в электроэнергетике широко используется так называемый блочный (модульный) принцип построения главных схем электростанций, когда три или несколько генераторов соединяются с трансформатором и образуют энергоблок.

С этой точки зрения возможная мощность будущих ВЭС: 10 ... 100 ... 200 МВт, находится в зоне соответствия указанного выше принципа и ВЭС может быть представлена ​​одним энергоблоком. Отсюда следует принцип для проектирования схемы ВЭС: выдача мощности в энергосистему (общую сеть) может быть осуществлена ​​для указанных выше мощностей ВЭС, через один сетевой трансформатор и через одну линию связи с системой. Так, если напряжение распределительной сети энергосистемы вблизи ВЭС составляет 110 кВ, то сетевой трансформатор ВЭС должен иметь напряжение 110/10 кВ или 110/6 кВ, в зависимости от напряжения повышающих трансформаторов, установленных непосредственно на ВЭУ.

Современные ВЭС комплектуются, как правило, ветроустановками единичной мощности 750-1000-1500-2000 кВт и более. Из этого следует, что каждый ВЭС - это десяток или несколько десятков электрически связанных ветроустановок, удаленных друг от друга на 300 ... 500 метров. Исходя из розы ветров в диапазоне рабочих скоростей ветра (от скорости ветра включения в скорости отключения) при определении места размещения ВЭУ на площадке ВЭС рекомендуется при явно выраженном преимущественном направлении ветра располагать ВЭУ рядами перпендикулярно преобладающему направлению ветра, расстояния между ВЭУ в рядах принимать не менее трех диаметров ротора ВЭУ, расстояния между рядами ВЭУ принимать не менее восьми диаметров ротора ВЭУ (рис. 7.13).

В случае (случае) расположение ВЭС в степной зоне, где роза ветров более равномерная, может быть применена радиальная схема с главной повышающей подстанцией в геометрическом центре парка (при этом соединение с прилегающей электрической сети обычно выполняется комбинированной кабельно-воздушной линии электропередачи, поскольку на территории ВЭС воздушные ЛЭП, как правило, не применяются).

Оптимальная расстановка ветроэнергетических установок на ВЭС (d - диаметр области, определяет лопастями ротора ветротурбин)

Рисунок 7.13 - оптимальная расстановка ветроэнергетических установок на ВЭС (d - диаметр области, определяет лопастями ротора ветротурбин)

При равномерной розе ветров дистанции между отдельными установками во всех направлениях должны быть одинаковыми. их величина должна составлять не менее 6 ... 9, а по некоторым источникам - 20 диаметров ветротурбин (рис. 7.ИЗ). Данное требование вызвано тем, что при рабочих скоростях ветра для современных ВЭУ (чаще всего от 10 до 25 м / с) турбулентный след от ветроколеса простирается по направлению ветра именно на такое расстояние а попадание ветроколеса в турбулентный воздушный поток резко снижает аэродинамическое КПД ветроэнергетической установки.

В зависимости от единичной мощности и взаимного территориального расположения ВЭУ соединяются в группы, а количество групп в свою очередь определяется единичной мощностью ВЭУ и общей мощностью ВЭС. При этом существенное влияние на формирование групп ВЭУ делает взаимное расположение места подключения ВЭС к энергосистеме (подстанции 110/0 кВ). На рис. 7.14 показаны варианты принципиальных схем электрических соединений при различном взаимном расположении площади ВЭС и подстанции связи с энергосистемой для случая мощности ВЭС 10 МВт, укомплектованной ВЭУ единой мощности 1 МВт и расположение подстанции по центру или сбоку (вне) площадки ВЭС. Из схемы рис. 7.14 , а видно, что у каждого следующего кабеля от ВЭУ № 2 (7) и Ns 4 (9) сечение удваивается и от ВЭУ № 3 и № 8 сечение кабеля к трансформаторной подстанции рассчитывается на максимальную мощность 5 МВт. В варианте схемы представленной на рис. 7.14, б,

Варианты принципиальных схем электрических соединений ВЭС: а - расположение подстанции в центре площадке ВЭС;  б - расположение подстанции лоза площадкой ВЭС

Рисунок 7.14 - Варианты принципиальных схем электрических соединений ВЭС: а - расположение подстанции в центре площадке ВЭС; б - расположение подстанции лоза площадкой ВЭС

выходные кабели рассчитываются также на мощность 5 МВт. Однако в этом варианте сечение кабелей, соединяющий ВЭУ в группы, нарастают в соответствии с передаваемой мощности и на участке от ВЭУ № 4 (9) до № 5 (10) должен быть рассчитан на 4 МВт.

Если ВЭУ, входящих в состав ВЭС имеют непостоянную частоту вращения ветродвигателей и оснащены асинхронными генераторами с короткозамкнутым ротором или синхронными генераторами (с электромагнитным или магнитоэлектрическим возбуждением) непостоянной частоты вращения, передача всей электрической мощности в сеть осуществляется с помощью статических преобразователей частоты (рис. 7.15 ).

Радиальная схема соединений ВЭС на базе ВЭУ с асинхронными и синхронными генераторами неустойчивой частоты вращения и полным превращением энергии, вырабатываемой

Рисунок 7.15 - радиальная схема соединений ВЭС на базе ВЭУ с асинхронными и синхронными генераторами неустойчивой частоты вращения и полным превращением энергии, вырабатываемой

Однако далеко не всегда ветроустановки работают в составе мощных ветростанций. В течение достаточно длительного времени ветроустановки в Европе строились и продолжают строиться для индивидуального и коллективного (муниципального) энергоснабжения.

Обобщенная схема такого рода представлена ​​на рис. 7.16. Электроснабжение населенного пункта НП-1 организовано непосредственно через ВЭУ 1 ... 3 и частично 5. ..8, которые поставляют также населенный пункт НП-2. Ветроустановка 9 принадлежит одному домовладельцу, а установка 4 - двум домовладельцам. Все указанные ВЭУ работают параллельно с энергосистемой. Проводится соответствующий учет выдачи энергии в сеть 10 кВ и потребления из сети. В большинстве стран Европы, в том числе и на Украине, владельцы ветроустановок продают электроэнергию по завышенным тарифам.

Схема электроснабжения населенного пункта с участием индивидуальных ВЭУ и энергосистемы

Рисунок 7.16 - Схема электроснабжения населенного пункта с участием индивидуальных ВЭУ и энергосистемы

Одной из основных тенденций развития мировой ветроэнергетики является строительство крупных оффшорных ветропарков на континентальных шельфах. Количество ВЭУ в таких ВЭС колеблется от 8-10 до 80 единиц, при этом установки выстраивают у побережья в 2-4 ряда и соединяются между собой и с главной повышающей подстанцией подводными кабелями.

Следует отметить, что применение ВЭУ на базе различных по принципу действия и конструкции электрических генераторов наблюдается в основном при модернизации или расширении действующих ВЭС. Во вновь ВЭС по эксплуатационным соображениям используются ВЭУ одинаковой конструкции и одного типоразмера.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее