Klíčové aspekty výběru stupňujícího transformátoru v síťově připojených fotovoltaických elektrárnách

V případě fotovoltaických (PV) výrobních systémů připojených k síti je transformátor pro zvýšení napětí klíčovou součástí. Optimalizace výběru transformátoru pro minimalizaci vnitřních ztrát a zvýšení efektivity je nezbytná pro zlepšení celkového výkonu systému. Tento článek shrnuje klíčové aspekty správného výběru transformátoru pro zvýšení napětí v PV systémech.

• Výběr kapacity transformátoru
  Požadovaná kapacita transformátoru se vypočítává jako: Zjevný výkon = Aktivní výkon / Faktor využití. Požadavky na faktor využití se liší podle oblasti – obvykle 0,85 pro stavební a malá průmyslová zařízení a 0,9 pro velká průmyslová zařízení. Například zátěž 550 kW s faktorem využití 0,85 vyžaduje 550 / 0,85 = 647 kVA, takže je vhodný transformátor o kapacitě 630 kVA. Celková zátěž by neměla přesahovat 80 % nominální kapacity transformátoru.

• Výběr napětí transformátoru
  Napětí primárního cívání by mělo odpovídat zdrojovému napětí, zatímco sekundární napětí musí být v souladu s připojeným zařízením. Pro nízkonapěťové třífázové čtyřdrátové rozvodné sítě by měly být vybrány vhodné úrovně napětí (např. 10 kV, 35 kV nebo 110 kV) podle požadavků na straně primární.

• Výběr fáze transformátoru
  Podle požadavků zdroje energie a zátěže zvolte jednofázovou nebo třífázovou konfiguraci.

• Výběr skupiny spojení cívek transformátoru
  Třífázové cívání lze spojit v hvězdicové (Y), trojúhelníkové (D) nebo zikzakové (Z) konfiguraci. Globálně preferované spojení pro distribuční transformátory je Dyn11, které nabízí několik výhod oproti Yyn0:

• Potlačení harmonických složek: Trojúhelníkové (D) spojení efektivně potlačuje vyšší harmonické složky.

• Cirkulace harmonických složek: Třetí harmonické proudy cirkulují uvnitř trojúhelníkového cívání, neutralizují třetí harmonické fluxy ze strany nízkého napětí.

• Zadržení harmonických složek: Třetí harmonické EMF ve vysokonapěťovém cívání zůstávají uzavřené uvnitř trojúhelníkové smyčky, což zabrání jejich vstřikování do veřejné sítě.

• Nízká impedancia nulové posloupnosti: Transformátory Dyn11 mají výrazně nižší impedanci nulové posloupnosti, což pomáhá při odstraňování jednofázových zemních poruch na straně nízkého napětí.

• Lepší zpracování neutrálního proudu: Schopnost zpracovávat neutrální proudy převyšující 75 % fázového proudu, což je ideální pro nerovnoměrné zátěže.

• Spojitost při ztrátě fáze: Pokud exploduje jeden vysokonapěťový pojistka, zbývající dvě fáze mohou pokračovat v provozu s Dyn11, což není možné s Yyn0.

Proto jsou silně doporučeny transformátory s spojením Dyn11.

Ztráty zátěže, ztráty bez zátěže a impedanční napětí
Vzhledem k dennímu operačnímu vzoru PV systémů transformátory trpí ztrátami bez zátěže pokaždé, když jsou zapnuté, bez ohledu na výstup. Minimalizace ztrát zátěže je klíčová; pokud dochází k nočnímu provozu, jsou důležité i nízké ztráty bez zátěže.

Tato strategie výběru zajišťuje efektivní provoz transformátoru v rámci PV systémů, snižuje celkové ztráty a zvyšuje výkonnost výroby elektrické energie.