Sono un ingegnere del team di progettazione dei trasformatori di Zisheng Electric , con esperienza a lungo termine nella progettazione e nel supporto tecnico di trasformatori di potenza in condizioni ambientali speciali.

Negli ultimi anni ho assistito alla rapida crescita di di energia rinnovabile nei paesi progetti del Medio Oriente come l’Arabia Saudita e gli Emirati Arabi Uniti . su larga scala solare , L'energia eolica e i progetti di stoccaggio dell'energia vengono sviluppati uno dopo l'altro e i requisiti per le apparecchiature di distribuzione a media tensione sono in continuo aumento.

In questi progetti di energia rinnovabile , i trasformatori di potenza da 33 kV svolgono un ruolo fondamentale. Sono responsabili della raccolta dell’energia e della connessione alla rete. Se il trasformatore non può funzionare in modo affidabile, l’affidabilità complessiva della centrale elettrica e l’efficienza della connessione alla rete ne risentiranno direttamente.

01. Le energie rinnovabili sono in rapida espansione in Medio Oriente

Con la trasformazione della struttura energetica, l’Arabia Saudita, gli Emirati Arabi Uniti e altri paesi del Golfo stanno accelerando continuamente lo sviluppo delle infrastrutture per le energie rinnovabili.

Prendendo dell’Arabia Saudita , l’energia rinnovabile è diventata una parte importante della futura strategia energetica del Paese, con progetti di energia solare ed eolica su larga scala continuamente implementati. la Vision 2030 come esempio

Questi progetti in genere prevedono:

• Grande capacità installata

• Ambienti operativi complessi

• Elevati requisiti di connessione alla rete

Di conseguenza, impongono requisiti più elevati ai sistemi di collettori di media tensione e alle apparecchiature step-up.

Negli impianti di energia rinnovabile, il sistema di collettori da 33 kV e i trasformatori di supporto sono responsabili della raccolta dell’energia e dell’aumento della tensione. Si tratta di attrezzature fondamentali per fornire l'elettricità generata e collegare l'impianto alla rete, garantendo un funzionamento stabile del progetto.

Si trova proprio in un punto di equilibrio pratico: mantenere sotto controllo le perdite di trasmissione evitando i costi e la complessità più elevati associati alle apparecchiature ad altissima tensione.

02. Applicazioni pratiche in diversi progetti

Selezione di trasformatori da 33 kV per progetti di energia rinnovabile in Medio Oriente

Rappresentati da centrali elettriche a energia rinnovabile su larga scala come il Dubai MBR Solar Park, i progetti rinnovabili su scala industriale negli Emirati Arabi Uniti adottano generalmente livelli di tensione di 33 kV per il sistema di collettori a media tensione. La potenza di 1500 V CC proveniente dal lato fotovoltaico viene convertita in CA a bassa tensione tramite inverter, quindi aumentata a 33 kV dai trasformatori step-up di campo. L'energia viene raccolta attraverso la rete di collettori da 33 kV alla sottostazione, quindi aumentata a 132 kV/220 kV attraverso il trasformatore principale prima di essere collegata alla rete pubblica.

Il sistema saudita da 33 kV non ha un punto neutro naturale . Deve fare affidamento su un trasformatore di messa a terra per creare un punto neutro, quindi collegare un resistore di messa a terra neutro per ottenere una messa a terra resistiva. Il punto neutro del trasformatore non può essere messo a terra direttamente.

I progetti di energia eolica seguono lo stesso approccio. Il parco eolico di Al Ghat da 600 MW in Arabia Saudita , composto da 80 turbine eoliche da 7,7 MW ciascuna, è dotato di una sottostazione da 33/132 kV . La potenza generata dalle turbine eoliche viene prima raccolta a 33 kV , quindi intensificata e trasmessa alla rete.

Scegliere un trasformatore non è semplicemente una questione di scelta in base alla capacità installata. La tensione di uscita dell'inverter, la progettazione del sistema di collettori, i requisiti di connessione alla rete, la distanza di trasmissione e i futuri piani di espansione devono essere considerati insieme.

Ad esempio, negli di grandi dimensioni impianti solari , se le linee dei collettori sono lunghe, aumentando leggermente il livello del sistema di media tensione è possibile ridurre significativamente le perdite di linea. I progetti di stoccaggio dell’energia sono diversi e richiedono particolare attenzione al flusso di potenza bidirezionale e all’impatto di frequenti cicli di carica e scarica sull’affidabilità delle apparecchiature.

03. Come selezionare per diversi progetti? Una tabella lo rende chiaro

Diversi tipi di progetti di energia rinnovabile hanno requisiti diversi in termini di capacità del trasformatore, livelli di tensione e metodi di raffreddamento. La tabella seguente fornisce i riferimenti di configurazione tipici.

Tabella 1: Riferimento tipico per la selezione del trasformatore per progetti di energia rinnovabile da 33 kV

Naturalmente queste sono solo configurazioni tipiche. La progettazione effettiva deve considerare anche della tensione di connessione alla rete , le caratteristiche di carico e l'impedenza di cortocircuito . Quando la selezione è incerta, la consulenza con il nostro team tecnico è sempre disponibile senza alcun costo.

In realtà, l’adeguamento della capacità è solo il primo passo. Durante la fase di valutazione tecnica, molti appaltatori EPC prestano maggiore attenzione a dettagli quali le perdite , di cortocircuito, l'impedenza del trasformatore , il livello di rumore e la comodità della manutenzione.

Una caratteristica comune dei progetti di energia rinnovabile in Medio Oriente è che le apparecchiature devono funzionare continuamente in condizioni di alta temperatura . Pertanto, un margine termico sufficiente per garantire un funzionamento stabile durante i picchi di carico estivo. durante la fase di progettazione è necessario considerare

04. I trasformatori utilizzati negli ambienti desertici sono completamente diversi

La differenza più significativa tra i progetti di energia rinnovabile in Medio Oriente e i progetti in altre regioni è il duro ambiente naturale: le aree interne possono sperimentare temperature superficiali che raggiungono i 55°C in estate, insieme a forti accumuli di sabbia e polvere; le aree costiere devono affrontare ulteriori sfide dovute alla forte corrosione da nebbia salina.

I trasformatori progettati secondo l'ambiente di riferimento convenzionale di 40°C della norma IEC 60076 possono presentare problemi come l'effettivo aumento della temperatura che supera i limiti, l'invecchiamento accelerato dell'isolamento, il blocco del radiatore e la corrosione dei componenti metallici se utilizzati direttamente in queste condizioni. Ciò può aumentare significativamente la frequenza di manutenzione.

Pertanto, le apparecchiature devono essere sottoposte a una progettazione completa di adattamento tropicalizzato. In base ai requisiti della norma IEC 60076, i calcoli dell'aumento della temperatura dovrebbero essere effettuati in base alla temperatura ambiente massima effettiva del progetto (55°C in Arabia Saudita e 50°C negli Emirati Arabi Uniti), considerando allo stesso tempo le perdite aggiuntive causate dalle armoniche dell'energia rinnovabile.

È possibile adottare un sistema di raffreddamento ibrido intelligente ONAN/ONAF per garantire il funzionamento continuo a pieno carico in condizioni di temperatura estremamente elevata a mezzogiorno.

Per i progetti costieri, l'unità completa deve seguire il ISO 12944 C5-M sistema di rivestimento anticorrosivo per carichi pesanti per resistere alla nebbia salina, alle radiazioni ultraviolette e all'erosione della sabbia.

Le soluzioni di apparecchiature containerizzate ( E-house ) sono ampiamente utilizzate. Questi sistemi possono essere completamente integrati e testati in fabbrica, riducendo il carico di lavoro in loco. L'involucro garantisce una protezione di alto livello contro polvere e nebbia salina. Tuttavia, in fase di progettazione è necessario valutare un ulteriore aumento della temperatura causato dall'accumulo di calore all'interno dell'armadio.

Tabella 2: Considerazioni chiave sulla progettazione dei trasformatori da 33 kV nei progetti di energia rinnovabile del Medio Oriente

Dal punto di vista della progettazione ingegneristica, per i progetti in Medio Oriente , i limiti di aumento della temperatura e i livelli di protezione sono due limiti assoluti che non possono essere compromessi.

Lo standard IEC fornisce i requisiti minimi, non l’obiettivo finale. Quando la temperatura aumenta di 6–8°C, la durata dell'isolamento può ridursi della metà. Questa non è un'esagerazione, ma una relazione fisica comprovata.

Nei nostri progetti nel Parco Solare MBR di Dubai e in diversi progetti in Arabia Saudita , abbiamo sempre seguito questo approccio progettuale e le apparecchiature hanno funzionato in modo affidabile.

05. Quali sono le vere sfide in Medio Oriente?

La sfida più grande dei progetti di energia rinnovabile in Medio Oriente non è semplicemente l’elevata temperatura, ma anche la capacità delle apparecchiature di resistere al funzionamento a lungo termine in condizioni ambientali complesse. In paesi come l’Arabia Saudita e gli Emirati Arabi Uniti , , gli impianti solari ed eolici vengono solitamente costruiti in aree aperte, dove le apparecchiature sono esposte a temperature elevate, , sabbia e polvere , e nelle regioni costiere, a nebbia salina durante tutto l’anno.

La vera sfida per i trasformatori da 33 kV non è il livello di tensione in sé, ma l’affidabilità a lungo termine in condizioni ambientali estreme.

Un trasformatore con progettazione convenzionale può funzionare bene in condizioni operative normali, ma in Medio Oriente ogni aspetto deve essere rivalutato: come controllare l’aumento della temperatura , quale metodo di raffreddamento applicare, quale livello di protezione è richiesto e se il sistema di isolamento necessita di aggiornamento. Ogni fattore richiede un calcolo tecnico dettagliato.

Quando la temperatura ambiente aumenta, l’efficienza di dissipazione del calore diminuisce naturalmente. Durante il funzionamento a lungo termine con carichi elevati, la temperatura interna aumenta e il tasso di invecchiamento dei materiali isolanti accelera in modo significativo. Pertanto, la progettazione del trasformatore per i progetti in Medio Oriente deve includere un margine termico sufficiente , che è un requisito fondamentale.

Per i sistemi di raffreddamento , i trasformatori di piccola e media capacità utilizzano generalmente la circolazione naturale dell'olio ONAN , mentre i grandi trasformatori a bagno d'olio utilizzati nei grandi progetti di energia rinnovabile solitamente adottano il raffreddamento ad aria forzata ONAF per maggiori prestazioni di dissipazione del calore.

Anche il design della protezione non può essere trascurato. Sabbia e polvere possono bloccare i radiatori, mentre la nebbia salina può corrodere i componenti metallici. Per installati all'esterno i trasformatori da 33 kV , la protezione dell'involucro, il trattamento anticorrosione e il design delle tenute devono essere appositamente rinforzati invece di applicare semplicemente configurazioni di prodotto standard.

Sulla base della nostra esperienza progettuale, se un trasformatore può funzionare in modo affidabile per più di 20 anni dipende in gran parte dal fatto che le condizioni ambientali locali siano state pienamente prese in considerazione durante la fase di progettazione. Anche con materiali di alta qualità, se il design non tiene conto dell’ambiente reale, le prestazioni saranno comunque compromesse.

06. Progettazione e produzione sono entrambe essenziali

I progetti di energia rinnovabile sono ben noti per i loro severi requisiti di affidabilità delle apparecchiature. Che si tratti di energia solare o eolica , il trasformatore svolge un ruolo fondamentale nel sistema di conversione e raccolta dell'energia. In caso di guasto di un trasformatore, non solo aumentano i costi di manutenzione, ma possono essere colpiti anche i ricavi della produzione di energia dell'intera centrale elettrica.

Pertanto, il processo di produzione e i test in fabbrica sono estremamente importanti. Senza un forte controllo su questi due aspetti, anche il miglior design rimane solo un concetto sulla carta.

Un trasformatore di potenza affidabile da 33 kV richiede un controllo rigoroso durante l'intero processo di produzione, compresa la lavorazione del nucleo, la produzione degli avvolgimenti, il trattamento dell'isolamento, l'assemblaggio e l'ispezione.

Durante la produzione effettiva, la forza di serraggio dell'avvolgimento, la precisione dell'assemblaggio del nucleo e la tecnologia di elaborazione dell'isolamento influiscono direttamente sulla stabilità operativa a lungo termine dell'apparecchiatura. Ogni passo conta.

Il processo di produzione principale influisce direttamente sulle perdite a vuoto e sull'efficienza operativa. La qualità di progettazione e produzione degli avvolgimenti determina la resistenza meccanica e la capacità di tenuta al cortocircuito . La qualità del trattamento di isolamento influenza direttamente la durata del trasformatore.

Prima della consegna è essenziale eseguire una serie completa di test del trasformatore , tra cui:

• Prova di resistenza dell'avvolgimento

• Prova del rapporto spire

• Prova di resistenza d'isolamento

• Prova di perdita a vuoto

• Prova di perdita di carico

• Prova di tensione di tenuta a frequenza industriale

• Prova di tensione indotta

Per su larga scala progetti di energia rinnovabile , in base ai requisiti dell'appaltatore e del proprietario EPC , sono generalmente richiesti test aggiuntivi, inclusi test di aumento della temperatura, , test di scarica parziale e talvolta ispezioni di terze parti.

A mio avviso, testare non significa solo fornire un rapporto sulla qualità. Ancora più importante, aiuta a identificare potenziali problemi durante la fase di fabbrica invece di scoprirli dopo l'installazione in loco.

I progetti di energia rinnovabile di solito hanno tempi di costruzione serrati e condizioni del sito complesse. Dopo l'arrivo dell'apparecchiatura, l'installazione, la messa in servizio e il collegamento alla rete devono essere completati il ​​più rapidamente possibile. Più l'apparecchiatura viene verificata in modo completo in fabbrica, minore è il rischio durante la messa in servizio in loco.

Questo è anche il motivo per cui sempre più aziende internazionali di EPC non si concentrano solo sul prezzo nella scelta dei fornitori di trasformatori . Prestano maggiore attenzione ai della capacità produttiva , sistemi di controllo della qualità e se il fornitore ha esperienza con progetti simili.

07. Cosa può fornire Zisheng Electric?

Dopo anni di sviluppo nel settore delle energie rinnovabili, le aspettative dei clienti sono andate oltre il semplice 'acquisto di un trasformatore '. Una centrale solare può richiedere una soluzione completa che includa trasformatori step-up da 33 kV, , skid per trasformatori solari e apparecchiature di distribuzione a media tensione . I progetti di energia eolica e di stoccaggio dell'energia devono considerare del sistema di collettori , i requisiti di connessione alla rete e l'affidabilità operativa a lungo termine. L'intera soluzione deve funzionare insieme.

Per soddisfare i requisiti di diversi progetti di energia rinnovabile, Zisheng Electric fornisce trasformatori in olio, trasformatori di sottostazioni, trasformatori montati su pad, trasformatori su palo, trasformatori a secco , e altre . apparecchiature per la distribuzione dell'energia . L'azienda possiede 22 brevetti di modelli di utilità e 3 diritti d'autore di software , ha superato la certificazione del sistema di gestione della qualità ISO9001 ed è conforme agli standard IEC pertinenti.

Per il mercato delle energie rinnovabili del Medio Oriente , ci concentriamo sui requisiti effettivi del progetto e sugli ambienti operativi, incluso come gestire le alte temperature , di sabbia e polvere e condizioni di nebbia salina , come ottimizzare la progettazione del prodotto e come produrre e testare le apparecchiature secondo i requisiti IEC 60076 . Queste sono aree in cui abbiamo sviluppato pratiche ingegneristiche mature.

Se hai un progetto specifico in Medio Oriente che richiede consigli sulla selezione delle apparecchiature, parametri tecnici o supporto per la documentazione di gara, fornisci semplicemente i dettagli del progetto (ubicazione, capacità, livello di tensione, ambiente di installazione e requisiti speciali). Il nostro team tecnico fornirà una risposta iniziale entro 24 ore.

Un trasformatore non è un componente isolato. È una parte fondamentale del funzionamento sicuro dell'intera centrale elettrica. Una progettazione affidabile, processi di produzione rigorosi e test approfonditi determinano insieme le prestazioni e la durata di servizio di un trasformatore per i prossimi decenni.

Zisheng Electric non vede l'ora di lavorare con più progetti di del Medio Oriente , fornendo ai clienti , energia eolica solare e industriale soluzioni affidabili di trasformatori da 33 kV.