Elektrikli transformatordan nə vətərlər var və enerji saxlama sistemlərində onların tətbiqləri nədir?

Güç transformatorları, elektrik enerjisinin iletimini ve gerilim dönüşümünü gerçekleştiren güç sistemlerindeki temel birincil ekipmandır. Elektromanyetik indüksiyon prensibi aracılığıyla, bir gerilim seviyesindeki AC gücünü başka bir veya birden fazla gerilim seviyesine dönüştürür. İletim ve dağıtım sürecinde, "yukarıda iletim ve aşağıda dağıtım"ta kritik bir rol oynarlar, ayrıca enerji depolama sistemlerinde gerilim yükseltme ve düşürme fonksiyonlarını yerine getirerek etkili güç iletimini ve güvenli son kullanımını sağlarlar.

1. Güç Transformatorlarının Sınıflandırılması

Güç transformatorları, altımerkezlerdeki ana birincil ekipmandır ve görevleri, güç sistemlerindeki elektrik enerjisini daha yüksek veya daha düşük bir gerilime dönüştürerek elektrik enerjisinin rasyonel iletimi, dağılımı ve kullanımı sağlamaktır. Tedarik ve dağıtım sistemlerindeki güç transformatorları, farklı açılardan sınıflandırılabilir.

Fonksiyona Göre: Yüksekleyici transformatorlara ve düşürücü transformatorlara ayrılır. Uzun mesafe iletim ve dağıtım sistemlerinde, yüksekleyici transformatorlar jeneratörler tarafından üretilen nispeten düşük gerilimi daha yüksek gerilim seviyelerine yükseltmek için kullanılır. Çeşitli kullanıcılarına doğrudan besleme sağlayan terminal altımerkezlerde ise düşürücü transformatorlar kullanılır.

Faz Sayısına Göre: Tek fazlı transformatorlara ve üç fazlı transformatorlara ayrılır. Üç fazlı transformatorlar, tedarik ve dağıtım sistemlerinin altımerkezlerinde yaygın olarak kullanılırken, tek fazlı transformatorlar genellikle özel küçük kapasiteli tek fazlı ekipmanlar için kullanılır.

Bobin Kablo Malzemesine Göre: Bakır bobinli transformatorlara ve alüminyum bobinli transformatorlara ayrılır. Geçmişte Çin'deki çoğu fabrika altımerkezi alüminyum bobinli transformatorları kullanırken, şimdi düşük kayıp bakır bobinli transformatorlar, özellikle büyük kapasiteli bakır bobinli transformatorlar daha geniş uygulamaya sahiptir.

Bobin Yapılandırmasına Göre: İki bobinli transformatorlar, üç bobinli transformatorlar ve ototransformatorlar olmak üzere üç tür vardır. İki bobinli transformatorlar, bir gerilim dönüştürülmesi gereken yerlerde kullanılır; üç bobinli transformatorlar, iki gerilim dönüştürülmesi gerekli olan yerlerde, bir birincil bobin ve iki ikincil bobin ile kullanılır. Ototransformatorlar çoğunlukla laboratuvarlarda gerilim düzenleme amacıyla kullanılır.

Soğutma Yöntemine ve Bobin İzolelemesine Göre: Yağ daldırılmış transformatorlara ve kurutma tipi transformatorlara ayrılır. Yağ daldırılmış transformatorlar, daha iyi izolasyon ve ısı verimsizliği performansı, daha düşük maliyet ve daha kolay bakım sunarak yaygın olarak benimsenmiştir. Ancak, yağın yanıcı olması nedeniyle, yanıcı, patlayıcı veya yüksek güvenlik gereklilikleri olan ortamlara uygun değildir. Kurutma tipi transformatorlar, basit yapı, küçük boy, hafif ağırlık, yangıne dayanıklı, toz ve nem dirençlidir. Aynı kapasitedeki yağ daldırılmış transformatorlardan daha pahalıdır ve geniş çapta yüksek yangın güvenlik gereklilikleri olan yerlerde, özellikle büyük binaların, yeraltı altımerkezlerinde ve enerji depolama sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.

2. Güç Transformator Modelleri ve Bağlantı Grupları

Kapasite Standartları: Şu anda, Çin, güç transformator kapasitelerini belirlemek için IEC önerilen R10 serisini benimsemektedir, burada kapasite R10=¹⁰√10=1.26 katları ile artmaktadır. Yaygın kapasiteler arasında 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA ve 3150kVA bulunur. 500kVA'nın altındaki transformatorlar küçük ölçekte, 630~6300kVA arasındaki orta ölçekte, 8000kVA'nın üzerindeki büyük ölçekte kabul edilir.

Bağlantı Grupları: Güç transformatorlarının bağlantı grubu, birincil ve ikincil bobinlerin kullanıldığı bağlantı yöntemi türü ve birincil ile ikincil hat gerilimleri arasındaki karşılıklı faz ilişkisidir. Yaygın bağlantı grupları arasında Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11 ve YNd11 bulunur. 6~10kV dağıtım transformatorları (ikincil gerilimi 220/380V) için, Yyn0 ve Dyn11 en sık kullanılan bağlantı gruplarıdır.

• Yyn0 Bağlantı Grubu: Birincil ve karşılıklı ikincil hat gerilimleri arasındaki faz ilişkisi, saat ve dakika işaretçilerinin sıfır saati (12 saati) konumuna benzer. Birincil bobin yıldız bağlantısı kullanırken, ikincil bobin de ortak bir neutral hatla yıldız bağlantısı kullanır. Devrede mevcut olabilecek 3n-ci harmonik akımlar, ortak yüksek gerilim şebekesine enjekte edilecektir. Ayrıca, neutral hat akımı, faz hat akımının %25'inden fazla olmamalıdır. Bu nedenle, bu bağlantı yöntemi, ciddi derecede dengesiz yükler veya belirgin 3n-ci harmonikler içeren uygulamalar için uygun değildir. Ancak, Yyn0 bağlantı grubu, birincil bobin için daha düşük yalıtım gücü gerektirdiği (Dyn11'e kıyasla) nedeniyle, üretim maliyetleri biraz daha az olacaktır. TN ve TT sistemlerinde, tek fazlı dengesiz akım nedeniyle oluşan neutral hat akımı, ikincil bobinin nominal akımından %25'i aşmıyorsa ve herhangi bir fazdaki akım tam yükte nominal akımdan fazla değilse, Yyn0 bağlantı grubu transformatörleri seçilebilir.

• Dyn11 Bağlantı Grubu: Birincil ve karşılıklı ikincil hat gerilimleri arasındaki faz ilişkisi, saat ve dakika işaretçilerinin 11 saati konumuna benzer. Dyn11 bağlantı gruplarında, birincil bobinde devre akımları oluşur, bu da onların ortak şebekeye enjekte edilmelerini önler ve yüksek mertebeden harmoniklerin bastırılmasına yardımcı olur. İkincil bobin, ortak bir neutral hatla yıldız bağlantısı kullanır ve belirtildiği gibi, neutral hat akımı faz akımının %75'ine kadar olabilir. Bu nedenle, tek fazlı dengesiz akımları ele alma yeteneği, Yyn0 bağlantı grubu transformatörlerine kıyasla çok daha yüksektir. Hızla artan tek fazlı yükler içeren modern tedarik sistemleri, özellikle TN ve TT sistemlerinde, Dyn11 bağlantılı transformatörler büyük oranda teşvik edilmiş ve yaygın olarak uygulanmıştır.

3. Enerji Depolama Sistemlerindeki Transformatorların Uygulaması

Transformerlərin enerji saxlama sistemlərindəki əsas rolu voltajın dəyişdirilməsi və enerjinin nəqilinin adaptasiyasıdır, bu da enerji saxlama batareyləri, konverterlər/inverterlər və elektrik şəbəkəsi/yük arasında voltaj səviyyəsinin uyğunlaşdırılmasını təmin edir, nəticədə etibarlı və təhlükəsiz zərurətli şarjlama və razryad proseslərini mümkün edir.

• Şəbəkəyə qoşulma: Güc Dəyişdirici Sistemlərlə (PCS) birlikdə işləyən transformerlər, PCS-dən gələn AC voltajını şəbəkə səviyyəsinə (məsələn, 10kV/35kV) yüksəltməklə şəbəkəyə qoşulmaq üçün istifadə olunur, və ya razryad zamanı şəbəkə voltajını PCS ilə uyumlu səviyyələrə endirməklə. Onlar həmçinin DC komponentlərinin şəbəkəyə qatılmasından qorumaq üçün DC izolyasiya təmin edirlər.

• Daxili enerji paylanışı: Böyük ölçülü enerji saxlama elektrik stansiyalarında, transformerlər stansiya transformeri kimi xidmət edir, yüksək voltajlı şəbəkə voltajını aşağı voltaja (məsələn, 0.4kV) endirərək, enerji saxlama batareya kümələri, PCS köməkçi sistemləri, göstərici cihazları və digər komponentlər üçün sabit enerji təmin edirlər.

• İstifadəçi tərəfi/Mikroşəbəkə tətbiqləri: İstifadəçi tərəfindən olan enerji saxlama üçün, transformerlər enerji saxlama sistemlərinin çıxış voltajını istifadəçi yükü ilə uyumlu səviyyələrə çevirmək üçün istifadə oluna bilər, doğrudan yükələrə enerji təmin edir. Mikroşəbəkələrdə, onlar fərqli növ dağılmış enerji mənbələri və yükü arasında enerji interaksiyalarına uyğunlaşdırmaq üçün voltajı esasən müxtəlif şəkildə regulyasiya edə bilərlər.