Kluczowe zagadnienia do rozważenia przy wyborze transformatora wzmacniającego w systemach fotowoltaicznych podłączonych do sieci

W systemach fotowoltaicznych (PV) złączonych z siecią, transformator podnoszący napięcie jest kluczowym elementem. Optymalizacja wyboru transformatora w celu minimalizacji wbudowanych strat i zwiększenia efektywności jest niezbędna do poprawy ogólnej wydajności systemu. Ten artykuł przedstawia kluczowe zagadnienia dotyczące prawidłowego wyboru transformatora podnoszącego napięcie w systemach PV.

• Wybór pojemności transformatora
  Wymagana pojemność transformatora oblicza się jako: Moc pozorna = Moc czynna / Czynnik mocy. Wymagania co do czynnika mocy różnią się w zależności od regionu – zazwyczaj 0,85 dla budownictwa i małych obciążeń przemysłowych, a 0,9 dla dużych obciążeń przemysłowych. Na przykład, obciążenie 550 kW przy czynniku mocy 0,85 wymaga 550 / 0,85 = 647 kVA, więc odpowiedni będzie transformator o pojemności 630 kVA. Łączne obciążenie nie powinno przekraczać 80% nominalnej pojemności transformatora.

• Wybór napięcia transformatora
  Napięcie pierwotnej cewki powinno odpowiadać napięciu linii źródłowej, podczas gdy napięcie wtórne musi być zgodne z podłączonym sprzętem. Dla rozprowadzania napięcia trójfazowego czteroprzewodowego na niskim napięciu, należy wybrać odpowiednie poziomy napięcia (np. 10 kV, 35 kV lub 110 kV) w zależności od wymogów strony pierwotnej.

• Wybór fazy transformatora
  Wybierz konfigurację jednofazową lub trójfazową w zależności od wymogów źródła zasilania i obciążeń.

• Wybór grupy połączeń cewek transformatora
  Cewki trójfazowe mogą być połączone w układzie gwiazdy (Y), trójkąta (D) lub zygzakowym (Z). Globalnie preferowanym połączeniem dla transformatorów dystrybucyjnych jest Dyn11, które oferuje wiele zalet nad Yyn0:

• Stłumienie harmonicznych: Połączenie trójkątne (D) skutecznie tłumione harmoniczne wyższych rzędów.

• Cyrkulacja harmonicznych: Trzecie harmoniczne prądy cyrkulują w cewce trójkątnej, neutralizując trzeci harmoniczny przepływ z niskonapiętej strony.

• Zawieranie harmonicznych: Trzecie harmoniczne EMF w cewce wysokonapiętej pozostają zamknięte w pętli trójkąta, zapobiegając ich wprowadzaniu do publicznej sieci.

• Niższe impedancje sekwencyjne zerowe: Transformatory Dyn11 mają znacznie niższą impedancję sekwencyjną zerową, co ułatwia usuwanie pojedynczych uszkodzeń ziemnych niskiego napięcia.

• Lepsza obsługa prądów neutralnych: Są zdolne do obsługi prądów neutralnych przekraczających 75% prądu fazowego, co sprawia, że są idealne dla nierównych obciążeń.

• Kontynuacja działania przy utracie fazy: Jeśli jeden bezpiecznik wysokonapiętny wybuchnie, pozostałe dwie fazy mogą kontynuować działanie z Dyn11, w przeciwieństwie do Yyn0.

Z tego powodu silnie zaleca się transformatory połączone w układzie Dyn11.

Straty obciążenia, straty bez obciążenia i napięcie impedancyjne
Ze względu na wzorzec dziennej pracy systemów PV, transformatory ponoszą straty bez obciążenia, kiedy są zenergowane, niezależnie od wyjścia. Minimalizacja strat obciążenia jest kluczowa; jeśli następuje działanie w nocy, ważne są również niskie straty bez obciążenia.

Ta strategia wyboru zapewnia efektywne działanie transformatorów w systemach PV, zmniejszając ogólne straty i zwiększając wydajność generowania energii.