Ključne posmatranja za izbor step-up transformatora u sistemima fotovoltaične energije povezanim sa mrežom

U sistemima generisanja električne energije od fotovoltaičnih (PV) sistema povezanim sa mrežom, transformator za podizanje napona je ključni element. Optimalna selekcija transformatora kako bi se smanjile inherentne gubitke i poboljšala efikasnost, važna je za poboljšanje ukupne performanse sistema. Ovaj članak definiše ključne razmatranja prilikom pravilnog izbora transformatora za podizanje napona u PV sistemima.

• Izbor kapaciteta transformatora
  Potrebni kapacitet transformatora računa se kao: Aparentna snaga = Aktivna snaga / Faktor snage. Zahtevi za faktor snage variraju po regiji - obično 0,85 za građevinske i male industrijske opterećenja, a 0,9 za velika industrijska opterećenja. Na primer, opterećenje od 550 kW pri faktoru snage 0,85 zahteva 550 / 0,85 = 647 kVA, tako da je transformator kapaciteta 630 kVA prikladan. Ukupno opterećenje ne sme premašiti 80% nominale transformatora.

• Izbor napona transformatora
  Napon primarnog vijka treba da bude u skladu sa naponom izvora, dok sekundarni napon mora biti u skladu sa spojenim opremama. Za distribuciju niskog napona tri-fazne četirižice, odgovarajuće nivoje napona (npr. 10 kV, 35 kV ili 110 kV) treba da budu izabrani na osnovu zahteva strane primarnog vijka.

• Izbor faze transformatora
  Između jednofazne i trofazne konfiguracije treba izabrati prema zahtevima izvora snage i opterećenja.

• Izbor grupe spojenja vijaka transformatora
  Trofazni vijci mogu biti spojeni u zvezdu (Y), delta (D) ili zigzag (Z) konfiguracije. Globalno preferirano spojenje za distribucijske transformatore je Dyn11, što nudi nekoliko prednosti nad Yyn0:

• Supresija harmonika: Delta (D) spojenje efektivno suprimira višeredne harmonike.

• Cirkulacija harmonika: Treti redni harmonički tokovi cirkuliraju unutar deltovskog vijka, neutralizujući treti redni fluks sa strane niskog napona.

• Uključivanje harmonika: Treti redni EMF visokonaponskog vijka ostaje ograničen unutar deltovskog petlje, sprečavajući njegov ubrizgavanje u javnu mrežu.

• Niži impedans nulte sekvence: Transformatori Dyn11 pokazuju značajno niži impedans nulte sekvence, što doprinosi otklanjanju niskonaponskih jednofaznih talasnih grešaka.

• Prednost obrade neutralnog toka: Sposobni su da obrađuju neutralne tokove veće od 75% fazonog toka, čime su idealni za nebalansirana opterećenja.

• Neprekidnost pri gubitku faze: Ako iskoči jedan visokonaponski prekidnik, preostale dve faze mogu nastaviti sa radom sa Dyn11, što nije slučaj sa Yyn0.

Stoga se snažno preporučuje upotreba transformatora spojenih Dyn11.

Gubitci pod opterećenjem, gubitci bez opterećenja i naponski pad na impedanciji
Zahvaljujući modelu dnevne operacije PV sistema, transformatori imaju gubitke bez opterećenja svaki put kada su pod energijom, bez obzira na izlaz. Minimiziranje gubitaka pod opterećenjem je ključno; ako dođe do noćne operacije, niski gubitci bez opterećenja su takođe važni.

Ova strategija izbora osigurava efikasan rad transformatora unutar PV sistema, smanjujući ukupne gubitke i poboljšavajući performanse proizvodnje električne energije.