Jak rychlospojky snižují náklady na větrné elektrárny a předcházejí výpadkům IGBT

Elektronické výkonností usměrňovače proudu ve větrných elektrárnách jsou kritickými součástmi systému. Podle článku odborného vědeckého časopisu MDPI (zdroj: MDPI, Švýcarsko) je tato komponenta součástí systému s nejvyšší mírou výpadků. Nejčastější příčinou je selhání odvodu tepla, vedoucí k zastavení výroby, ztrátě příjmu a vysokým nákladům na údržbu. Efektivním řízením tepla, optimalizovaným díky používání rychlospojek, lze tyto výpadky zredukovat a prodloužit životnost tranzistorů IGBT.

Rychlý vývoj výkonnostní elektroniky znamená, že i koncepce chlazení musí být neustále efektivnější a modernější. Nedostatečné chlazení je i nadále významným problémem, který vede k nižší efektivitě systému nebo v krajním případě k výpadku systému.

Důležitou součástí elektronického výkonnostního usměrňovače proudu je tranzistor, přesně řečeno IGBT (bipolární tranzistor s izolovaným hradlem, anglicky Insulated Gate Bipolar Transistor). Vzhledem k enormně rychlému vývoji této části zařízení vyžaduje spolehlivé řízení tepla používání chlazení kapalinou. Níže uvedený příklad uvádí jednotlivé procesní kroky přeměny proudu prostřednictvím elektronického převodníku:

1. Generátor ve větrné elektrárně generuje střídavý proud.
2. Střídavý proud se poté mění na stejnosměrný proud, čímž je tepelně zatěžován tranzistor IGBT.
3. Stejnosměrný proud se poté mění zpět na střídavý proud, ovšem nyní již se správným napětím a frekvencí, aby...
4. jím bylo možné napájet síť. Jak je popsáno výše, je ale tranzistor při tomto procesu tepelně zatěžován. Pokud není teplo efektivně odváděno pryč, existuje nebezpečí, že tranzistor IGBT prohoří, čímž dojde k výpadku a zastavení systému.

Předcházejte výpadkům tranzistoru IGBT plynoucím z nedostatečného chlazení

Nedostatečné chlazení zkracuje životnost a v nejhorším případě vede k prohoření modulů. Neodvádění tepla z elektronických výkonnostních měničů ve větrných elektrárnách tedy může být velmi drahá lekce! Nehledě na čas výpadku a ztrátu příjmu mohou náklady na údržbu tranzistoru IGBT, který přestal fungovat, činit až 2,5 mil. Kč za den. To platí zejména v případě, kdy se jedná o větrnou elektrárnu na moři, vyžadující nasazení lodí, lodních jeřábů a nebo dokonce vrtulníku. Proto se investice do kvalitních komponent systému řízení teplota více než vyplácí, protože zabraňuje nechtěným a drahým výpadkům.

Rychlospojky umožňují práci s moduly chlazenými kapalinou

Při nepřízni osudu nebo když tranzistor IGBT dosáhne konce své životnosti zrychlí optimalizovaná konstrukce zahrnující rychlospojky údržbu na místě a omezí rozsah výpadku na minimum. Kompletní moduly IGBT s předem naplněným chladicím vedením nabízejí snadné připojení, aniž by bylo nutné ve stísněném prostoru elektrárny chladicí systém vyprázdnit a nově naplnit. Díky používání vysoce kvalitních neodkapávajících rychlospojek nečelí uživatel problémům s kalužemi ani netěsnostmi. Stačí odpojit stávající modul IGBT, připojit nový modul a systém je připraven k provozu. Vyhořelý modul pak lze vrátit do závodu k vyprázdnění, výměně tranzistorů IGBT a k naplnění.

Ve srovnání s ostatními spojovacími články zkracují rychlospojky časy montáže a připojení.
Díky tomu lze zdokonalit časově náročné a nákladné procesy servisování a výroby převodníků.
Rychlospojky lze snadno instalovat také v těžce přístupných, vnitřních prostorách zařízení. Výsledkem jsou nižší náklady a pracnost s následnou montáží.

Konstrukce, která odolává vibracím

Další ohromnou výzvou u provozu větrných elektráren jsou mechanické vibrace.
Vibrace jsou příčinou možného uvolnění šroubů, matic a vrutů. Vibracemi se mohou uvolnit přírubové spoje a vzniknout netěsnosti v uzavřených okruzích chlazení. Stejně jako u přehřátí mohou netěsnosti zapříčinit vysoké náklady na údržbu. Ale netěsnost je něco, čeho se lze vyvarovat při používání spolehlivých a kvalitních rychlospojek

Při odpojování jednotlivých modulů k okruhu chlazení přináší dokonalou pomoc produktová řada ultraFLOw od společnosti CEJN. Design ventilu s plošným těsněním u systémů chlazení ultraFLOW umožňuje oproti běžným, známým provedením ventilu spolehlivé a těsné odpojování modulů od okruhu chlazení.

Při používání spojek ultraFLOW od společnosti CEJN si technik ušetří vyprazdňování kompletního chladicího okruhu, tedy až 200 litrů. Místo toho je v modulu třeba pouze opět naplnit zbytkové množství chladiva. Tedy faktor, který má díky časové úspoře dopad na zisk, dostupnost zařízení a servisní náklady.

 

Autoři: 

Kenneth Kjellberg
Division Manager Engineering

---