Interruttore di saldatura speciale per turbina eolica

In un'installazione tipica, la fonte di alimentazione a bassa tensione (LV) (vale a dire, un parco eolico con N gruppi di interruttori di saldatura speciali per generatori di turbine eoliche) è collegata alla rete ad alta tensione (HV). Ogni turbina eolica ha un trasformatore elevatore a bassa tensione/media tensione (LV/MV) e ogni gruppo di generatori di turbine eoliche è collegato tramite un interruttore di circuito MV (MV CB) al bus della sottostazione HV/MV.

Nella maggior parte delle installazioni, entrambi i neutri del trasformatore HV/MV sono solidamente collegati a terra. Per questo motivo, il coordinamento dell'isolamento con gli scaricatori di sovratensione si basa sui sistemi neutri solidamente collegati a terra per il lato MV e il lato HV della rete. In caso di guasto a terra tra il trasformatore elevatore LV/MV e l'interruttore automatico MV, l'apertura di questo interruttore automatico scollegherà il circuito dalla rete.

Ciò eliminerà anche il riferimento di terra per quel circuito mentre l'interruttore di saldatura speciale per i generatori di turbine eoliche continua a funzionare grazie alla loro inerzia rotante. A causa del collegamento a triangolo degli avvolgimenti del trasformatore elevatore LV/MV sul lato MV, la tensione fase-terra nelle fasi non interessate salirà a una tensione stazionaria di 1,73 volte il valore originale. Prima che venga raggiunta la tensione stazionaria, a causa delle capacità dell'alimentatore isolato, possono anche essere previste sovratensioni temporanee con un valore ancora più elevato.

Queste sovratensioni possono danneggiare i componenti esposti dell'impianto. Ciò deve essere evitato anche se la capacità intrinseca di TOV e RRRV degli interruttori a vuoto può aiutare a ridurre o eliminare la necessità di componenti aggiuntivi, come condensatori di sovratensione per un maggiore smorzamento, condensatori di smorzamento, ecc. La soluzione preferita per evitare questa condizione è l'uso di un interruttore di messa a terra rapida (GS) in combinazione con l'interruttore di circuito MV. L'interruttore di messa a terra è posizionato sul lato "B" del rispettivo interruttore di circuito per chiudere l'interruttore di messa a terra direttamente dopo l'operazione di apertura dell'interruttore di circuito per mettere a terra il circuito. Dopo la chiusura dell'interruttore di messa a terra, la corrente di guasto fluirà guidata dall'alimentatore isolato mentre l'interruttore di saldatura speciale per la turbina eolica continua a generare energia. Tuttavia, il valore di questa corrente di guasto sarà inferiore alla corrente di guasto monofase disponibile dalla rete. Pertanto, la valutazione dell'interruttore di messa a terra può essere inferiore alla corrente di cortocircuito nominale dell'interruttore di circuito.

Due elementi chiave devono essere considerati quando si definisce la differenza di tempo tra l'apertura dell'interruttore automatico e la chiusura dell'interruttore di messa a terra. A causa della velocità di aumento della sovratensione dopo un'interruzione del guasto monofase, la differenza di tempo dovrebbe essere breve. La chiusura dell'interruttore di messa a terra deve avvenire quando l'interruttore automatico ha eliminato la corrente di guasto monofase, anche per lunghi tempi di arco (situazione peggiore: guasto monofase asimmetrico). Per coprire entrambe le circostanze in modo adeguato, una differenza di tempo tra la parte di contatto dei contatti dell'interruttore automatico e il contatto dei contatti dell'interruttore di messa a terra deve essere mantenuta nell'intervallo da 12 a 16 ms.

Per convalidare la soluzione, non solo sono stati eseguiti test di qualificazione per gli elementi chiave richiesti, ma sono stati eseguiti anche test aggiuntivi incentrati sulla combinazione dei due elementi. C'è una differenza marginale nell'angolo di salita della corrente poco prima dello zero corrente e dell'interruzione, tuttavia per l'interruzione mediante interruttori a vuoto, questo effetto è insignificante. I parametri peggiori per dimostrare altri aspetti delle prestazioni dell'interruttore automatico, come la carica del cavo, la corrente continua, il dielettrico e la resistenza sia elettrica che meccanica, sono stati selezionati in modo simile da entrambi gli standard.

L'interruttore di saldatura speciale di messa a terra per la parte della turbina eolica della soluzione è stato testato in modo simile, dove sono stati utilizzati i parametri peggiori. Poiché l'interruttore automatico e l'interruttore di messa a terra sono direttamente collegati, il test di resistenza meccanica dell'interruttore di messa a terra è stato eseguito con 10,000 cicli per corrispondere alla classificazione M2 dell'interruttore automatico. Per l'interruttore di messa a terra, questo servizio supera il requisito usuale di un fattore di cinque. Inoltre, l'interruttore di messa a terra è stato sottoposto allo stesso test a bassa temperatura per dimostrare le prestazioni fino a meno 50 ºC (meno 58 ºF).

Dopo aver completato i test di progettazione in conformità con gli standard industriali pertinenti, sono stati eseguiti ulteriori test per dimostrare le prestazioni della combinazione. Il più critico dei quali ha convalidato la temporizzazione tra l'apertura dell'interruttore automatico e la chiusura dell'interruttore di saldatura speciale di messa a terra per turbina eolica. Il tempo tra la parte di contatto dei contatti dell'interruttore automatico e il contatto dei contatti dell'interruttore di messa a terra è fondamentale per il corretto funzionamento della combinazione. Se il tempo è progettato troppo breve, la corrente di guasto potrebbe non essere interrotta prima che l'interruttore di messa a terra si chiuda e, sebbene l'interruttore di messa a terra si chiuda come richiesto, potrebbe non riaprirsi a causa della saldatura dei contatti. In alternativa, se il tempo è troppo lungo, potrebbe verificarsi una sovratensione dopo l'interruzione per un periodo più lungo di quanto gli scaricatori di sovratensione possano tollerare, con conseguenti danni agli scaricatori. È stata prestata particolare attenzione alla misurazione di questo parametro temporale sull'intera gamma di tolleranze di fabbricazione consentite e in una varietà di condizioni ambientali.

Un'altra capacità dimostrata è stata che l'interruttore di saldatura speciale di messa a terra per il servizio operativo delle turbine eoliche non è stato influenzato dall'interruttore automatico quando interrompeva la corrente di guasto nominale massima. In determinate condizioni, l'interruttore a vuoto potrebbe non eliminare il guasto al primo zero di corrente dopo un loop principale, ma interromperlo dopo il successivo loop secondario. Il test ha dimostrato che l'interruttore di saldatura speciale di messa a terra per le turbine eoliche esegue questo servizio senza saldatura a contatto.

Ispezione soggettiva
L'ispezione manuale delle saldature fornisce solo una stima dei valori di misurazione. Inoltre, le caratteristiche del profilo di saldatura come convessità, rinforzo e spessore teorico della gola mostrano ancora più soggettività. Ci sono problemi dovuti alla differenza intrinseca tra gli ispettori di saldatura. Ciò si traduce in una bassa ripetibilità e riproducibilità.
 

Tipi di saldatura non convenzionali
Un interruttore di saldatura speciale a filetto obliquo per turbina eolica è un esempio di una configurazione di giunto sempre più comune in molti settori; tuttavia, è difficile da misurare con i misuratori manuali disponibili. Le sfide e le attività che richiedono molto tempo includono la misurazione degli angoli effettivi e il calcolo delle lunghezze richieste delle gambe di saldatura e dei valori teorici della gola utilizzando un righello scorrevole manuale.
 

Misurazione completa della lunghezza della saldatura
L'ispezione visiva tradizionale di solito comporta l'osservazione dell'interruttore di saldatura speciale totale per la lunghezza della turbina eolica e la successiva misurazione in punti specifici. Ciò richiede molto tempo e lascia aperta la possibilità di tralasciare difetti in cui non è stata effettuata alcuna misurazione.
 

Accessibilità
Sebbene la maggior parte dei calibri di saldatura manuali tradizionali siano piccoli, ci sono casi in cui l'accessibilità è un problema. Per essere utilizzato in modo appropriato, il calibro deve essere posizionato sul materiale di base sopra la saldatura e deve essere visto chiaramente da tutte le angolazioni per interpretare correttamente i risultati. A volte, a causa di problemi di progettazione o posizione del giunto, non è sempre possibile utilizzare un calibro di saldatura tradizionale.
 

Ispezione senza contatto di parti calde
Per motivi di sicurezza, l'ispezione con i tradizionali calibri di saldatura deve essere eseguita in genere dopo che la parte si è raffreddata per evitare la possibilità di ustioni. Caratteristiche difficili da quantificare, ad esempio il raggio e l'angolo della punta di saldatura, il sottosquadro e il rapporto tra altezza e larghezza della saldatura.

Per uno speciale interruttore di saldatura per turbina eolica per generare la resa ottimale, il rotore deve essere rivolto perpendicolarmente al vento. Ogni volta che cambia la direzione del vento, il rotore e la navicella vengono regolati. Se la navicella ruota nella stessa direzione per un periodo di tempo prolungato, il cavo che porta l'energia dal generatore alla torre può attorcigliarsi. Gli interruttori di finecorsa con encoder rotativi rilevano la rotazione della navicella e possono interrompere il movimento in qualsiasi direzione, se necessario. L'angolazione delle pale del rotore influisce sulla portanza, che a sua volta influenza anche la resa energetica. Anche in questo caso, l'interruttore di finecorsa speciale per turbina eolica supporta una regolazione precisa dell'angolo di rotazione. Più interruttori a scatto sono combinati in un interruttore a camma. Gli interruttori segnalano posizioni critiche al sistema di controllo di livello superiore per la regolazione di beccheggio e imbardata.

L'automazione della saldatura è diventata sempre più importante nella produzione di torri eoliche poiché può migliorare l'efficienza, la produttività e la qualità, riducendo al contempo i costi e minimizzando i rischi associati alla saldatura manuale.

Le torri eoliche sono solitamente costituite da grandi sezioni tubolari in acciaio che devono essere saldate insieme per creare la struttura finale. Queste saldature devono essere precise e sufficientemente resistenti per resistere alle condizioni estreme a cui sono esposte le turbine eoliche. L'automazione della saldatura può aiutare a garantire la qualità e la coerenza di queste saldature, accelerando al contempo il processo di produzione.

Esistono vari tipi di tecnologie di automazione della saldatura che possono essere utilizzate nella produzione di torri eoliche, come sistemi di saldatura robotizzati, saldatrici automatiche e manipolatori di saldatura. Questi sistemi possono eseguire una varietà di attività di saldatura, dalla saldatura di giunzioni all'esterno della torre alla saldatura delle connessioni interne tra le sezioni della torre.

La saldatura svolge un ruolo cruciale nella costruzione delle torri eoliche. Le torri eoliche sono solitamente realizzate in acciaio e per unire i diversi componenti della torre viene ampiamente utilizzato uno speciale interruttore di saldatura per turbine eoliche. Le sezioni della torre sono solitamente realizzate in piastre di acciaio laminato, che vengono unite tra loro utilizzando una varietà di tecniche di saldatura, tra cui la saldatura ad arco e la saldatura a gas. In alcuni casi, la saldatura può essere utilizzata anche per fissare staffe o altri componenti alla torre.

La saldatura è importante nella costruzione di torri eoliche perché aiuta a garantire l'integrità strutturale della torre. La torre deve essere in grado di resistere a forti venti e ad altre sollecitazioni ambientali, quindi la saldatura deve essere di alta qualità e soddisfare rigorosi standard. Anche uno speciale interruttore di saldatura per turbine eoliche è importante per garantire la longevità della torre, poiché aiuta a prevenire la corrosione e altre forme di danno.

La saldatura è un componente fondamentale della costruzione di torri eoliche e svolge un ruolo importante nel garantire la sicurezza, la durata e l'affidabilità di queste importanti strutture. I rotatori di saldatura e i posizionatori di saldatura sono due tipi di apparecchiature comunemente utilizzate nella saldatura per assistere nella manipolazione e nel posizionamento di pezzi di lavoro grandi o pesanti.

I rotatori di saldatura vengono utilizzati per ruotare pezzi cilindrici, come tubi o serbatoi, durante la saldatura. I rotatori sono costituiti da due o più rulli motorizzati montati su un telaio e possono essere regolati per adattarsi alle dimensioni del pezzo. Il pezzo viene posizionato sui rulli, che lo fanno ruotare lentamente e costantemente durante la saldatura, assicurando saldature uniformi e costanti.

I posizionatori di saldatura, d'altro canto, vengono utilizzati per posizionare i pezzi da lavorare nell'orientamento ottimale per la saldatura. Sono costituiti da un tavolo o una piattaforma che può essere inclinata o ruotata per consentire al saldatore di accedere a tutti i lati del pezzo da lavorare senza doversi muovere attorno ad esso. Ciò può essere particolarmente utile per la saldatura di pezzi da lavorare grandi o pesanti, poiché consente al saldatore di lavorare in modo più efficiente e sicuro.

Sia i rotatori di saldatura che i posizionatori di saldatura possono aiutare a migliorare la qualità e l'efficienza della saldatura, offrendo un migliore accesso al pezzo in lavorazione e consentendo saldature più uniformi e coerenti. Sono particolarmente utili per la saldatura di strutture grandi o complesse, come recipienti a pressione o torri eoliche, e possono aiutare a ridurre il tempo e la manodopera richiesti per questi tipi di progetti.

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