Considerazioni chiave per la selezione del trasformatore di elevazione in sistemi fotovoltaici connessi alla rete

Nei sistemi di generazione fotovoltaica (PV) collegati alla rete, il trasformatore elevatore è un componente critico. L'ottimizzazione della scelta del trasformatore per minimizzare le perdite intrinseche e migliorare l'efficienza è essenziale per migliorare le prestazioni generali del sistema. Questo articolo illustra le considerazioni chiave per una corretta selezione del trasformatore elevatore nei sistemi PV.

• Selezione della Capacità del Trasformatore
  La capacità richiesta del trasformatore viene calcolata come: Potenza Apparente = Potenza Attiva / Fattore di Potenza. I requisiti del fattore di potenza variano a seconda della regione - tipicamente 0,85 per carichi edilizi e piccole industrie, e 0,9 per grandi industrie. Ad esempio, un carico di 550 kW con un fattore di potenza di 0,85 richiede 550 / 0,85 = 647 kVA, quindi un trasformatore da 630 kVA è adatto. Il carico totale non dovrebbe superare l'80% della capacità nominale del trasformatore.

• Selezione della Tensione del Trasformatore
  La tensione dell'avvolgimento primario dovrebbe corrispondere alla tensione di linea della sorgente, mentre la tensione secondaria deve essere in linea con l'equipaggiamento collegato. Per la distribuzione trifase a quattro fili a bassa tensione, si devono selezionare i livelli di tensione appropriati (ad esempio, 10 kV, 35 kV o 110 kV) in base ai requisiti del lato primario.

• Selezione della Fase del Trasformatore
  Scegliere tra configurazioni monofase e trifase in base ai requisiti della sorgente di alimentazione e del carico.

• Selezione del Gruppo di Connessione degli Avvolgimenti del Trasformatore
  Gli avvolgimenti trifase possono essere connessi in configurazioni stella (Y), triangolo (D) o zigzag (Z). La connessione globalmente preferita per i trasformatori di distribuzione è Dyn11, che offre diversi vantaggi rispetto a Yyn0:

• Soppressione Armoniche: La connessione a triangolo (D) sopprime efficacemente le armoniche di ordine superiore.

• Circolazione Armonica: Le correnti armoniche terze circolano all'interno dell'avvolgimento a triangolo, neutralizzando il flusso armonico terzo dal lato a bassa tensione.

• Contenimento Armonico: L'FEM armonico terzo nell'avvolgimento ad alta tensione rimane confinato all'interno del loop a triangolo, prevenendo l'iniezione nella rete pubblica.

• Impedenza Sequenziale Zero Inferiore: I trasformatori Dyn11 presentano un'impedenza sequenziale zero significativamente inferiore, facilitando lo sgancio dei guasti a terra monofase a bassa tensione.

• Gestione Corrente Neutro Superiore: In grado di gestire correnti neutro superiori al 75% della corrente di fase, rendendoli ideali per carichi squilibrati.

• Continuità in caso di Perdita di Fase: Se un fusibile ad alta tensione si fonde, le rimanenti due fasi possono continuare a funzionare con Dyn11, a differenza di Yyn0.

Pertanto, sono fortemente consigliati i trasformatori connessi Dyn11.

Perdite a Carico, Perdite a Vuoto e Tensione d'Impedenza
A causa del modello di operazione diurno dei sistemi PV, i trasformatori subiscono perdite a vuoto ogni volta che sono alimentati, indipendentemente dall'uscita. Minimizzare le perdite a carico è cruciale; se si verifica l'operazione notturna, le basse perdite a vuoto sono altrettanto importanti.

Questa strategia di selezione assicura un'operazione efficiente del trasformatore all'interno dei sistemi PV, riducendo le perdite complessive e migliorando le prestazioni di generazione di energia.