屹立于深海的风机巨人,它其中的一个奥秘竟是这个“小开关” | GE创想志_工业互联网+_智慧城市_智慧医疗_智能制造_EPC_通用电气官方博客
屹立于深海的风机巨人,它其中的一个奥秘竟是这个“小开关”
2018 . 12 . 07
 


我们曾在之前的文章中提到GE的工程师设计了能“防晒、防沙”的沙漠风机,其实除了在沙漠,风机在风能资源同样丰富的海上也要面临更多的环境挑战,而这次GE工程师又开发出了迄今为止GE史上功率最大的海上风机——Haliade-X。

Haliade-X风机

Haliade-X风机高达260米,相当于一座86层的高楼(按每层3米约算),叶片长107米,发电量可达到12兆瓦,比目前业内9.5兆瓦的最高发电量还要高出26%。一台Haliade-X风机能够满足约一万六千个家庭的用电需求,这就意味着风场在风机数量减少的同时,仍然能够为更多的人们送去电力。

一台Haliade – X风机高达260米,比帝国大厦的一半还要高一些

为了让Haliade-X风机能产生如此大的电力,GE的工程师必须得对风机进行很多改进工作,这其中就包括一个“不起眼”的开关设备。

我们家里的电闸都安装了配电箱,来保护电路安全。GE Haliade-X风机的开关设备就类似于我们家里的配电箱,当然它体积要大的多。风机产生的所有电流通过开关设备的开关流入电网中,当发生雷击或过流时,这个开关就会切断电流。

以Haliade-X如此大的块头和功率来看,开关设备至少要具有66千伏的电压等级。因为当电流通过电缆从风机传输到海岸时,电压等级越高,传输过程中的功耗损越小。但目前能够满足这么大容量的开关设备体积普遍过大,通常只用于地面的小型发电厂,无法安装在风机塔筒内。

就Haliade-X的块头和功率而言,其开关设备需要具有66千伏的电压等级

虽然陆上风机可以考虑将开关设备设在变电站,再用电缆使其与风机连接,但海上环境恶劣,尤其是Haliade-X所处深海地区,这就要求开关设备能被安全放置在风机塔筒内。GE电网解决方案业务部门的气体绝缘开关设备执行产品经理Dirk Uhde说:“真正的挑战是能让开关设备小巧灵便,因为风机的塔筒内没有太多的空间。”

GE的工程师迎难而上,他们改造了通常用于更低电压等级设备的小型“T”型连接器,用它把开关设备与电网连接起来。除此之外,避雷器也设计的比原来体型更小,可以在雷击等情况发生时减弱电压。通过三年创新性的改进,一个紧凑小巧,还能满足Haliade-X容量需求的F35气体绝缘开关设备(GIS)“诞生”,F35高2.4米,长3.7米,体积比之前的66千伏的GIS还小了30%。

另一个替代方案是使用比66千伏低的电压等级的设备,比如33kV的开关设备可能更适合被装在塔筒内,但这样也会大大减少大型风机原有的优势。Uhde说:“我们希望这些海上风机可以带来越来越多的电力。如果我们希望这些电力能更有效地传输到陆地上,就必须以更高的电压运行。”

预计在2021年,装置了F35气体绝缘开关设备的Haliade-X风机将推出首批机组。不止于此,F35气体绝缘开关设备还可以用在其他工业或者城市变电站,由于其体积小,因此更易于安装在城市建筑内或者工业发电厂中。

Uhde表示:“未来几年,海上风电市场将需要越来越大的风机,而像F35这样的气体绝缘开关设备将大大提高这些风机的发电效率。”

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屹立于深海的风机巨人,它其中的一个奥秘竟是这个“小开关”

我们曾在之前的文章中提到GE的工程师设计了能“防晒、防沙”的沙漠风机,其实除了在沙漠,风机在风能资源同样丰富的海上也要面临更多的环境挑战,而这次GE工程师又开发出了迄今为止GE史上功率最大的海上风机——Haliade-X。

Haliade-X风机

Haliade-X风机高达260米,相当于一座86层的高楼(按每层3米约算),叶片长107米,发电量可达到12兆瓦,比目前业内9.5兆瓦的最高发电量还要高出26%。一台Haliade-X风机能够满足约一万六千个家庭的用电需求,这就意味着风场在风机数量减少的同时,仍然能够为更多的人们送去电力。

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