Ključne razlage za izbiro napajalnega transformatorja v omrežno povezanih fotovoltaičnih elektrarnah

V sistemih za proizvodnjo električne energije iz sončne energije, povezanih z omrežjem, je naprava za povišanje napetosti ključni komponent. Optimalna izbira transformatorja za zmanjševanje notranjih izgub in povečanje učinkovitosti je ključna za izboljšanje skupnega delovanja sistema. Ta članek opisuje ključne razlage za pravilno izbiro transformatorja za povišanje napetosti v sistemih na osnovi sončne energije.

• Izbira kapacitete transformatorja
  Potrebna kapaciteta transformatorja se izračuna kot: očitna moč = dejanska moč / faktor moči. Zahteve glede faktorja moči se razlikujejo glede na regijo – tipično 0,85 za gradbeniške in majhne industrijske obremenitve, 0,9 pa za velike industrijske obremenitve. Na primer, obremenitev 550 kW pri faktorju moči 0,85 zahteva 550 / 0,85 = 647 kVA, zato je primern transformator s kapaciteto 630 kVA. Skupna obremenitev ne sme presegati 80 % imenovane kapacitete transformatorja.

• Izbira napetosti transformatorja
  Napetost primarnega vijaka mora biti enaka napetosti virskega talovodja, medtem ko mora sekundarna napetost ustrezati povezanemu opremi. Za distribucijo nizkonaporne trofazne štiripolne napajalne mreže je treba izbrati primerno ravni napetosti (npr. 10 kV, 35 kV ali 110 kV) glede na zahteve strani z višjo napetostjo.

• Izbira faziranja transformatorja
  Izbira med enofaznim in trofaznim konfiguracijami naj bo odvisna od zahtev po viru moči in obremenitvi.

• Izbira sklopov povezave vijakov transformatorja
  Trofazne vijake lahko povežemo v zvezdo (Y), trikotnik (D) ali ziga-zag (Z). Globalno preferirana povezava za distribucijske transformatorje je Dyn11, ki ponuja več prednosti v primerjavi s Yyn0:

• Ustvarjanje harmonskih valovanj: Povezava v trikotnik (D) učinkovito potiska višje redne harmonske valovanja.

• Cirkulacija harmonskih valovanj: Tretji harmonski tok cirkulira znotraj vijaka v trikotnik, neutralizira tretji harmonski tok s strani z nižjo napetostjo.

• Vsebovanje harmonskih valovanj: Tretji harmonski EMF v vijaku z višjo napetostjo ostane znotraj zanke trikotnika, preprečuje vnosa v javno omrežje.

• Nižja impedanca nizebnega zaporedja: Transformatorji Dyn11 imajo znatno nižjo impedanco nizebnega zaporedja, kar pomaga pri odstranitvi enofaznih zemeljskih odpovedi z nižjo napetostjo.

• Boljše ravnanje z neutralnimi tokovi: Zmožni so ravnanja z neutralnimi tokovi, ki presegajo 75 % fázne struje, kar jih čini idealnimi za neravnotežne obremenitve.

• Neprekinjenost pri izgubi faze: Če pregriza ena visokonaponska varnostna vrv, lahko preostali dve fazi nadaljujeta z delovanjem z Dyn11, kar ni mogoče pri Yyn0.

Zato se zelo priporoča uporaba transformatorjev z povezavo Dyn11.

Izgube ob bremenu, brezbremenske izgube in napetost impedancije
Brezbremenske izgube transformatorjev nastopajo, kadar so energizirani, ne glede na izhod, zaradi vzorcev delovanja sistemov na osnovi sončne energije po dnevih. Zmanjšanje izgub ob bremenu je ključno; če pride do nočnega delovanja, so nizke brezbremenske izgube tudi pomembne.

Ta strategija izbire zagotavlja učinkovito delovanje transformatorjev v sistemih na osnovi sončne energije, kar zmanjšuje skupne izgube in izboljšuje učinkovitost proizvodnje električne energije.