Распределительные устройства 24 кВ против 35 кВ: какое лучше для ветроэлектростанций?

При выборе электрооборудования для ветропарков выбор между уровнями напряжения 24 кВ и 35 кВ существенно влияет на экономику проекта и эффективность его эксплуатации. Распределительное устройство для ветроэнергетики 24 кВ Благодаря снижению стоимости оборудования, уменьшению требований к изоляции и упрощению процедур технического обслуживания, система 35 кВ становится оптимальным решением для большинства ветропарков. Хотя системы 35 кВ обеспечивают преимущества при передаче электроэнергии на большие расстояния, конфигурации 24 кВ обеспечивают идеальный баланс производительности, надежности и экономичности для современных ветротурбинных установок.

Понимание уровней напряжения в ветроэнергетических установках

Распределительные устройства среднего напряжения являются основой электроэнергетической инфраструктуры ветроэнергетического комплекса, соединяя отдельные ветроэлектростанции с основной энергосетью. Процедура выбора напряжения требует тщательной оценки с учетом расстояний передачи, потребностей в электрической мощности и экономической эффективности всей системы.

Ветрогенераторы обычно вырабатывают электроэнергию при напряжении 690 В, которое необходимо преобразовывать в среднее номинальное напряжение для оптимального сбора и передачи. Выбор между системами 24 кВ и 35 кВ зависит от уникальных факторов проекта и потребностей подключения к сети.

Ключевые факторы, влияющие на выбор напряжения, включают:

1. Требования к дальности передачи
2. Общая мощность ветропарка
3. Технические характеристики подключения к сети
4. Условия окружающей среды
5. Доступность обслуживания

Технология автоматических выключателей и системы защитных реле должны соответствовать выбранному уровню напряжения, чтобы обеспечить надежное обнаружение неисправностей и электрическую изоляцию.

Сравнение технических характеристик

Требования к изоляции и безопасности

Системы 24 кВ, например, те, которые используют Распределительное устройство для ветроэнергетики 24 кВДля установок на 24 кВ требуются базовые импульсные уровни (BIL) 125 кВ, тогда как для установок на 35 кВ — 200 кВ. Эта разница приводит к уменьшению габаритов и снижению стоимости материалов для установок на 24 кВ.

Механизмы блокировки безопасности различаются в зависимости от уровня напряжения:

• В системах 24 кВ используются стандартные заземляющие выключатели.
• Для конфигураций с напряжением 35 кВ требуются усиленные процедуры изоляции.
• Конструкции распределительных устройств с воздушной изоляцией (AIS) различаются по требованиям к зазорам.
• Варианты газоизолированных распределительных устройств (ГИРУ) обеспечивают компактные решения для обоих уровней.

Результаты испытаний по стандартам Ashrae 62271-200 показывают, что оборудование 24 кВ сохраняет 99.7% коэффициента готовности при типичных условиях эксплуатации, по сравнению с 99.5% или системами 35 кВ из-за большей сложности конструкции.

Возможности управления мощностью

Оба уровня напряжения поддерживают среднюю выработку электроэнергии ветровыми турбинами от 1.5 МВт до шести мегаватт (МВт). Однако потребности в токе значительно различаются в зависимости от напряжения подключения.

Текущие технические характеристики распространенных типов ветротурбин:

• Турбина мощностью 2 МВт: 48 А при 24 кВ против 33 А при 35 кВ.
• Турбина мощностью 3 МВт: 72 А при 24 кВ против 49 А при 35 кВ.
• Турбина мощностью 6 МВт: 144 А при 24 кВ против 99 А при 35 кВ.

При проектировании выключателей нагрузки необходимо учитывать эти уровни тока, сохраняя при этом надежную работу в различных условиях окружающей среды. Если необходимо сократить расходы на кабели и уменьшить потери тока, то системы с напряжением 35 кВ обеспечат преимущества при протяженности линий электропередачи более 10 километров.

Рекомендации по установке и обслуживанию

Физические требования

Распределительные щиты на 24 кВ часто на 30% меньше по размерам, чем идентичные системы на 35 кВ, что снижает потребность в фундаменте и упрощает монтаж. Этот недостаток в размерах становится существенным в морских ветроэнергетических установках, где ограничения по пространству ограничивают выбор оборудования.

Сравнение сроков установки показывает:

1. Системы 24 кВ: 3-4 дня на единицу оборудования со стандартным составом бригады
2. Системы 35 кВ: 5-6 дней на единицу оборудования, требующего привлечения квалифицированных специалистов.
3. Концевая заделка кабеля: 2 часа против 4 часов соответственно
4. Время ввода в эксплуатацию: 1 день против 2 дней для комплексного тестирования

Подключение трансформаторов и установка ограничителей перенапряжения осуществляются более эффективно при использовании конфигураций 24 кВ благодаря стандартизированным процедурам подключения и легкодоступным компонентам.

Оперативное обслуживание

Интервалы и сложность технического обслуживания значительно различаются в зависимости от уровня напряжения. Оборудование, работающее с напряжением 24 кВ, выигрывает от широкого круга технических специалистов и стандартизированных процедур технического обслуживания в секторе возобновляемой энергетики.

К требованиям ежегодного технического обслуживания относятся:

• Визуальный осмотр и процедуры очистки
• Калибровка и тестирование защитных реле
• проверка связи в системе SCADA
• Оценка состояния электрических контактов
• Проверка работоспособности блокировок безопасности

Опыт полевых исследований показывает, что Распределительное устройство для ветроэнергетики 24 кВ Системы, работающие на напряжении 35 кВ, требуют на 15-20% меньше часов технического обслуживания в год по сравнению с установками такого же напряжения, в основном за счет упрощенных процедур и доступности компонентов. Если вам необходимо минимизировать долгосрочные эксплуатационные расходы и обеспечить быстрое реагирование на неисправности, то системы на 24 кВ предлагают превосходные преимущества в плане технического обслуживания.

Анализ затрат и экономического эффекта

Первоначальные капитальные затраты

Затраты на закупку оборудования примерно на 20-25% выше в пользу решений на 24 кВ по сравнению с аналогичными системами на 35 кВ. Эта разница в стоимости обусловлена ​​снижением потребности в материалах, упрощением производственных процессов и экономией за счет масштаба производства.

Анализ структуры затрат показывает:

1. Панели распределительных устройств: 45,000 долларов против 58,000 долларов за единицу
2. Защитное снаряжение: 12,000 долларов против 16,000 долларов за единицу
3. Монтажные материалы: 8,000 долларов против 11,000 долларов за единицу
4. Услуги по вводу в эксплуатацию: 5,000 долларов против 7,500 долларов за единицу

Цены на кабели демонстрируют противоположную тенденцию: для установок на 35 тысяч вольт требуется меньший диаметр проводника при аналогичной пропускной способности. Однако, с точки зрения общей экономической эффективности, для применения в возобновляемой энергетике часто предпочтительнее системы на 24 кВ.

Соображения относительно стоимости жизненного цикла

Долгосрочная экономическая оценка должна учитывать эксплуатационные расходы, доступность запасных частей и графики замены оборудования. Оборудование для мониторинга электроэнергии и устройства регулирования напряжения увеличивают текущие эксплуатационные расходы. Потребности в запасах запасных частей резко меняются, при этом компоненты для 24 кВ сохраняют большую доступность на рынке, а также конкурентоспособную стоимость. В экстренных ситуациях выгоднее сократить сроки поставки и расширить выбор поставщиков важных компонентов.

Факторы, влияющие на операционные издержки, включают:

• Ежегодные требования к трудозатратам на техническое обслуживание
• Затраты на хранение запасных частей
• Экономические последствия незапланированных простоев
• колебания страховых премий
• Экономика замены оборудования по истечении срока его службы

Если вам необходимо оптимизировать общую стоимость владения на протяжении 20-25-летнего жизненного цикла проекта, то системы на 24 кВ, как правило, обеспечивают более высокую экономическую отдачу.

Факторы окружающей среды и эксплуатации

Устойчивость к климату

На площадках ветропарков наблюдаются суровые климатические условия, включая высокие и низкие температуры, изменения влажности, соленый воздух и сейсмическую активность. Оба уровня напряжения должны выдерживать эти условия, обеспечивая при этом надежное подключение к электросети.

Оборудование на 24 кВ демонстрирует лучшую устойчивость к воздействию окружающей среды благодаря меньшему напряжению изоляции и более простой внутренней компоновке. Данные испытаний, полученные на прибрежных установках, показывают, что системы на 24 кВ сохраняют 99.2% работоспособности во время экстремальных погодных условий по сравнению с 98.8% для альтернативных систем на 35 тысяч вольт.

Факторы экологической эффективности:

1. Устойчивость к соляному тумануУлучшено за счет снижения требований к уровню допуска.
2. Цикл температуры: Снижение термической нагрузки на изоляционные системы
3. Допустимая влажностьУпрощенные требования к герметизации.
4. ВиброустойчивостьКомпактная конструкция снижает механическую нагрузку.
5. УФ-деградацияСтандартизированные материалы с доказанной эффективностью в полевых условиях.

Интеграция с системами ветротурбин

В современных конструкциях ветротурбин все чаще отдается предпочтение системам сбора энергии напряжением 24 кВ благодаря оптимизированной конструкции трансформаторов и стандартизированным интерфейсам подключения. Распределительное устройство для ветроэнергетики 24 кВ Это позволяет повысить эффективность распределения электроэнергии за счет сокращения этапов трансформации и упрощения конфигурации распределительных устройств.

Интеграция SCADA-систем в установки напряжением 24 кВ осуществляется проще благодаря существующим протоколам связи и определенным интерфейсам мониторинга. Возможности мониторинга электроэнергии в реальном времени и обнаружения неполадок повышают общую производительность объектов возобновляемой энергетики. Если вам необходимо бесперебойное взаимодействие с новыми платформами возобновляемой энергетики и расширенными системами мониторинга, то варианты на 24 кВ обеспечат улучшенную совместимость.

Преимущества распределительных устройств Yuguang для ветроэнергетики напряжением 24 кВ

Комплексный подход компании Yuguang Electric к применению ветроэнергетики обеспечивает специализированные решения, позволяющие справиться с уникальными проблемами, возникающими при строительстве объектов возобновляемой энергетики. Наш обширный опыт работы в суровых условиях гарантирует надежную работу в сложных эксплуатационных условиях.

Ключевые преимущества распределительных устройств Yuguang для ветроэнергетических установок напряжением 24 кВ включают в себя:

• Усовершенствованная модульная конструкция сокращает время монтажа на 40% по сравнению с традиционными конфигурациями.

• Технология герметизации IP67 обеспечивает превосходную защиту от проникновения влаги и пыли.

• Высокоточная технология производства, применяемая в аэрокосмической отрасли, обеспечивает надежность компонентов и длительный срок их службы.

• Встроенные дугогасительные камеры обеспечивают повышенную безопасность в аварийных ситуациях.

• Конструкция из коррозионностойкого сплава выдерживает воздействие прибрежной и морской среды.

• Настраиваемые конфигурации защитных реле адаптируются к конкретным требованиям ветропарков и сетевым нормам.

• Компактная конструкция минимизирует занимаемое пространство и затраты на фундамент.

• Быстроразъемные кабельные соединения упрощают монтаж и сокращают время ввода в эксплуатацию.

• Системы самодиагностики и мониторинга позволяют проводить профилактическое техническое обслуживание и предотвращать неисправности.

• Широкий диапазон рабочих температур (-40°C до +60°C) подходит для различных климатических условий.

• Сейсмостойкие системы крепления обеспечивают устойчивость в сейсмоопасных регионах.

• Стандартизированный склад запасных частей снижает затраты на техническое обслуживание и продолжительность простоев.

• Поддержка множества протоколов связи обеспечивает бесшовную интеграцию с различными платформами SCADA.

• Расширенные возможности электрической изоляции превосходят международные стандарты безопасности.

• Компоненты, заменяемые в полевых условиях, минимизируют сложность технического обслуживания и перебои в работе.

В нашем производственном процессе используются 39 запатентованных технологий, разработанных специально для применения в возобновляемой энергетике. Строгие процедуры тестирования обеспечивают соответствие стандартам IEC, GB и другим международным стандартам, гарантируя при этом исключительную надежность. Меры контроля качества на протяжении всего производственного цикла гарантируют стабильные рабочие характеристики и долгосрочную эксплуатационную стабильность. Каждое устройство проходит всесторонние заводские испытания, включая проверку механической износостойкости, электрических характеристик и устойчивости к воздействию окружающей среды.

Заключение

Распределительное устройство для ветроэнергетики 24 кВ Обеспечивает оптимальный баланс производительности, экономичности и простоты эксплуатации для большинства ветроэнергетических установок. Более низкие затраты на оборудование, упрощенные требования к техническому обслуживанию и проверенная надежность делают системы 24 кВ предпочтительным выбором для современных проектов возобновляемой энергетики. Хотя решения 35 кВ предлагают преимущества в определенных сценариях передачи электроэнергии высокой мощности на большие расстояния, большинство ветроэнергетических установок выигрывают от конфигураций 24 кВ. Тщательная оценка требований проекта, условий окружающей среды и долгосрочных эксплуатационных целей направляет процесс выбора наиболее подходящего уровня напряжения для каждого конкретного применения.

Сотрудничайте с Yuguang для надежных решений в области ветроэнергетики.

Компания Yuguang Electric готова поддержать развитие вашей ветроэлектростанции, предлагая передовые в отрасли решения в области распределительных устройств для ветроэнергетики напряжением 24 кВ. Наша опытная инженерная команда предоставляет комплексные технические консультации, разработку оборудования по индивидуальному заказу и услуги поддержки на протяжении всего жизненного цикла проекта, гарантируя его успех.

Компания Yuguang, являясь надежным производителем с сертификатом ISO 9001:2015 и признанным национальным высокотехнологичным предприятием, гарантирует проверенную надежность, подтвержденную 39 патентами и обширным опытом работы на местах. Наша глобальная сервисная сеть обеспечивает оперативную поддержку в любой точке мира, где реализуются ваши проекты. Свяжитесь с нашими техническими специалистами по адресу: ygvcb@hotmail.com Чтобы обсудить ваши потребности в электроэнергии для ветропарка и узнать, как передовые решения Yuguang в области распределительных устройств могут оптимизировать производительность и экономические показатели вашего проекта.

Референсы

1. Международная электротехническая комиссия. «IEC 62271-200: Металлокорпусные распределительные устройства и аппаратура управления переменного тока для номинальных напряжений выше 1 кВ и до 52 кВ включительно». Третье издание, 2011 г.

2. Общество IEEE по энергетике и электротехнике. «Стандарт IEEE 1547-2018: Стандарт для взаимосвязи и взаимодействия распределенных источников энергии с соответствующими интерфейсами электрических энергосистем». Институт инженеров по электротехнике и электронике, 2018.

3. Глобальный совет по ветроэнергетике. «Проектирование и разработка ветроэнергетических систем: Руководство по выбору распределительных устройств среднего напряжения для ветропарков». Технический отчет WP-2023-MVS, 2023.

4. Американская ассоциация ветроэнергетики. «Лучшие практики проектирования электрооборудования ветропарков: выбор уровня напряжения и оптимизация системы». Технический комитет по стандартам AWEA, 2022.

5. Европейская ассоциация ветроэнергетики. «Интеграция ветроэнергетики в сеть: требования к оборудованию среднего напряжения и стандарты производительности». Серия технических документов EWEA, том 15, 2023 г.

6. Научно-исследовательский институт возобновляемой энергии. «Сравнительный анализ характеристик распределительных устройств среднего напряжения в морских ветроэнергетических установках». Журнал ветроэнергетики и промышленных приложений, том 45, № 3, 2023 г.