Какви са видовете класификация на електрическите трансформатори и техните приложения в системите за съхранение на енергия?

Електропреобразувателите са основно оборудване в електрическите системи, които осъществяват пренос на електрическа енергия и преобразуване на напрежението. Чрез принципа на електромагнитната индукция те преобразуват алтернативен ток на едно напрежение в друго или повече нива на напрежение. В процеса на пренос и разпределение те играят критична роля в "повишаването при пренос и понижаването при разпределение", докато в системите за съхранение на енергия извършват функции по повишаване и понижаване на напрежението, гарантирайки ефективен пренос на енергията и безопасно крайно използване.

1. Класификация на електропреобразувателите

Електропреобразувателите са ключово оборудване в подстанциите, като основната им функция е да увеличават или намаляват напрежението на електрическата енергия в електрическите системи, за да облекчат рационален пренос, разпределение и използване на електроенергията. Електропреобразувателите в системите за доставка и разпределение могат да бъдат класифицирани от различни гледни точки.

По функция: Разделени са на преобразуватели за повишаване на напрежението и преобразуватели за понижаване на напрежението. В системите за дългобояжен пренос и разпределение преобразувателите за повишаване на напрежението се използват, за да увеличат относително ниското напрежение, генерирано от генераторите, до по-високо ниво. За терминалните подстанции, които директно доставят различни потребители, се използват преобразуватели за понижаване на напрежението.

По брой фази: Класифицират се като единофазни преобразуватели и трифазни преобразуватели. Трифазните преобразуватели се използват широко в подстанциите на системите за доставка и разпределение, докато единофазните преобразуватели обикновено се използват за специализирани малкоемкостни единофазни устройства.

По материал на проводника на витките: Разделени са на медови преобразуватели и алюминиеви преобразуватели. В миналото повечето заводски подстанции в Китай използваха алюминиеви преобразуватели, но сега нисковтърмичните медови преобразуватели, особено големи медови преобразуватели, са получили по-широко приложение.

По конфигурация на витките: Съществуват три типа: двувиткови преобразуватели, тривиткови преобразуватели и автопреобразуватели. Двувитковите преобразуватели се използват там, където е необходима трансформация на едно напрежение; тривитковите преобразуватели се използват, когато са нужни две трансформации на напрежението, с един основен виток и два вторични витка. Автопреобразувателите най-често се използват в лаборатории за регулиране на напрежението.

По метод на охлаждане и изолация на витките: Класифицират се като маслоизливни преобразуватели и сухи преобразуватели. Маслоизливните преобразуватели предлагат по-добро изолиращо и разтворяващо свойство, по-ниска цена и по-лесно поддръжка, което ги прави широко приети. Но поради горимостта на маслото те не са подходящи за горими, взривоопасни или места с високи изисквания за безопасност. Сухите преобразуватели имат проста конструкция, малък размер, леко тегло и са пожаробезопасни, пылезащитни и влагозащитни. Те са по-скъпи от маслоизливните преобразуватели с еднаква емкост и се използват широко в места с висока пожарна безопасност, особено в подстанциите в големи сгради, подземни подстанции и системи за съхранение на енергия.

2. Модели и групи за свързване на електропреобразувателите

Стандартите за емкост: В момента Китай приема серията R10, препоръчана от IEC, за определяне на емкостта на електропреобразувателите, където емкостта се увеличава в кратни на R10=¹⁰√10=1.26. Общи стандарти включват 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA и 3150kVA. Преобразувателите под 500kVA се считат за малки, тези между 630~6300kVA са средни, а тези над 8000kVA са големи.

Групи за свързване: Групата за свързване на електропреобразувателите се отнася до типа свързване, използван за основните и вторичните витки, както и съответната фазова връзка между основните и вторичните линейни напрежения. Общи групи за свързване включват Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11 и YNd11. За преобразуватели за разпределение на 6~10kV (с вторично напрежение от 220/380V) Yyn0 и Dyn11 са две често използвани групи за свързване.

• Група за свързване Yyn0: Фазовата връзка между основните и съответните вторични линейни напрежения прилича на позицията на часовниковата и минутната стрелка в нулева час (12 часа). Основните витки използват звезден тип свързване, докато вторичните витки използват звезден тип свързване с нейтрална линия. Хармоничните токове на 3n-та хармоника, които може да присъстват в цепта, ще бъдат вкарани в общата високонапрегнатата мрежа. Освен това, токът в нейтралната линия трябва да не надвишава 25% от тока в фазовата линия. Затова този метод на свързване не е подходящ за приложения с сериозно несбалансирани натоварвания или видими 3n-ти хармоники. Но групата за свързване Yyn0 изисква по-ниско изолиращо напрежение за основните витки (в сравнение с Dyn11), което води до леко по-ниски производствени разходи. В системите TN и TT преобразуватели с група за свързване Yyn0 могат да бъдат избрани, когато токът в нейтралната линия, причинен от еднофазен несбалансирани ток, не надвишава 25% от номиналния ток на вторичните витки, и токът в която и да е фаза не надвишава номиналния ток при пълна нагрузка.

• Група за свързване Dyn11: Фазовата връзка между основните и съответните вторични линейни напрежения прилича на позицията на часовниковата и минутната стрелка в 11 часа. В групите за свързване Dyn11, циркулиращи токове се формират в основните витки, предотвратявайки инжекцията в обществената мрежа и предоставяйки подаване на високопорядкови хармоники. Вторичните витки използват звезден тип свързване с нейтрална линия, и според спецификациите, токът в нейтралната линия е позволен да достигне до 75% от фазовия ток. Затова способността му да обработва еднофазни несбалансирани токове е много по-голяма от тази на преобразуватели с група за свързване Yyn0. За модерните системи за доставка на енергия с бързо нарастващи еднофазни натоварвания, особено в системите TN и TT, преобразувателите със свързване Dyn11 са били активно насърчавани и широко приложени.

3. Приложение на преобразувателите в системите за съхранение на енергия

Основната роля на трансформаторите в системите за съхранение на енергия е преобразуването на напрежението и адаптацията на предаването на енергия, осигурявайки съответствие на нивата на напрежението между батерии за съхранение на енергия, преобразуватели/инвертори и електрическата мрежа/потребители, което позволява ефективно и безопасно зареждане и разряждане на енергия.

• Свързване с мрежата: Работейки с системи за преобразуване на енергия (PCS), трансформаторите повишават AC напрежението от PCS до ниво на мрежата (например 10kV/35kV) за свързване с мрежата или намаляват напрежението на мрежата до нива, съвместими с PCS при разряждане. Те също осигуряват DC изолация, за да се предотврати вкарването на DC компоненти в мрежата.

• Вътрешно разпределение на енергията: В големи станции за съхранение на енергия, трансформаторите служат като станционни трансформатори, намалявайки високото напрежение на мрежата до ниско напрежение (например 0.4kV), за да предоставят стабилна енергия за кластери от батерии за съхранение, вспомогателни системи на PCS, наблюдателно оборудване и други компоненти.

• Приложения на страната на потребителите/микромрежи: За съхранение на енергия на страната на потребителите, трансформаторите могат да преобразуват изходното напрежение на системите за съхранение на енергия до нива, съвместими с потребителските нагрузки, за директно снабдяване на нагрузките. В микромрежите те също могат гъвкаво да регулират напрежението, за да се адаптира към взаимодействията на енергията между различни видове разпределени източници на енергия и потребители.