Hvad er de forskellige klassificeringstyper af strømtransformatorer og deres anvendelser i energilagringssystemer?

Transformatorer er kerneudstyr i elsystemer, hvor de sikrer transmission af elektrisk energi og spændingsomdannelse. Ved hjælp af princippet om elektromagnetisk induktion omdanner de vekselstrøm på ét spændingsniveau til et andet eller flere spændingsniveauer. I transmissions- og distributionsprocessen spiller de en afgørende rolle ved "højspændingstransmission og lavspændingsdistribution", mens de i lager-systemer udfører funktioner for at hæve og sænke spændingen, så effektiv strømtransmission og sikker slutbrug sikres.

1. Klassifikation af krafttransformatorer

Krafttransformatorer er nøgleprimæranlæg i transformatorstationer, hvis primære funktion er at øge eller mindske spændingen af elektrisk energi i elsystemer for at lette rationel transmission, distribution og udnyttelse af elektricitet. Krafttransformatorer i forsynings- og distributionsystemer kan klassificeres ud fra forskellige aspekter.

Efter funktion: Opdeles i optransformatorer og nedtransformatorer. I langdistance transmission- og distributionsystemer anvendes optransformatorer til at hæve den relativt lave spænding, som generatorer producerer, til højere spændingsniveauer. For terminaltransformatorstationer, der direkte forsyner forskellige brugere, anvendes nedtransformatorer.

Efter antal faser: Klassificeres som enfasetransformatorer og trefasetransformatorer. Trefasetransformatorer anvendes bredt i transformatorstationer i forsynings- og distributionsystemer, mens enfasetransformatorer generelt anvendes til specialiserede småkapacitets enfaseanlæg.

Efter viklingsledermateriale: Opdeles i kobberwiklede transformatorer og aluminiumswiklede transformatorer. Tidligere anvendte de fleste fabrikstransformatorstationer i Kina aluminiumswiklede transformatorer, men i dag har lavtab kobberwiklede transformatorer, især store kapacitets kobberwiklede transformatorer, fundet bredere anvendelse.

Efter viklingskonfiguration: Der findes tre typer: toviklings-transformatorer, treviklings-transformatorer og autotransformatorer. Toviklings-transformatorer anvendes på steder, hvor én spænding skal transformerers; treviklings-transformatorer anvendes, hvor to spændingstransformationer kræves, og har én primærvikling og to sekundære viklinger. Autotransformatorer anvendes primært i laboratorier til spændingsregulering.

Efter kølemetode og viklingsisolering: Klassificeres som olieopdyppede transformatorer og tørretypetransformatorer. Olieopdyppede transformatorer har bedre isolation og varmeafledningsevne, lavere omkostninger og lettere vedligeholdelse, hvilket gør dem bredt anvendt. På grund af oliens brandfarlighed er de dog ikke velegnede til brandfarlige, eksplosive eller miljøer med høje sikkerhedskrav. Tørretypetransformatorer har en enkel konstruktion, lille størrelse, lav vægt og er ildsikre, støvtætte og fugtbestandige. De er dyrere end olieopdyppede transformatorer med samme kapacitet og anvendes bredt i områder med høje brandsikkerhedskrav, især i transformatorstationer i store bygninger, underjordiske transformatorstationer og energilagringssystemer.

2. Modeller og forbindelsesgrupper for krafttransformatorer

Kapacitetsstandarder: I dag anvender Kina den af IEC anbefalede R10-serie til bestemmelse af krafttransformatorers kapacitet, hvor kapaciteten stiger i multipla af R10=¹⁰√10=1,26. Almindelige mærkeværdier inkluderer 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA og 3150kVA. Transformatorer under 500kVA anses for små, dem mellem 630~6300kVA for mellemstore, og dem over 8000kVA for store.

Forbindelsesgrupper: En krafttransformators forbindelsesgruppe refererer til typen af forbindelsesmetode, der anvendes for primære og sekundære viklinger, samt den tilsvarende faseforhold mellem primære og sekundære linjespændinger. Almindelige forbindelsesgrupper inkluderer Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11 og YNd11. For 6~10kV distributions-transformatorer (med sekundærspænding på 220/380V) er Yyn0 og Dyn11 de to mest anvendte forbindelsesgrupper.

• Yyn0-forbindelsesgruppe: Faseforholdet mellem primære og tilsvarende sekundære linjespændinger minder om stillingen af time- og minutviseren kl. 0 (12). Den primære vikling anvender stjerneforbindelse, mens den sekundære vikling anvender stjerneforbindelse med nulleder. De mulige 3n-te harmoniske strømme i kredsløbet vil blive indført i det fælles højspændingsnet. Desuden må nullederstrømmen ifølge specifikationerne ikke overstige 25 % af faselinjestrømmen. Derfor er denne forbindelsesmetode uegnet til anvendelser med alvorligt ubalancerede belastninger eller fremtrædende 3n-te harmoniske. Imidlertid kræver Yyn0-forbindelsesgruppen lavere isolationsstyrke for den primære vikling (i forhold til Dyn11), hvilket resulterer i lidt lavere produktionsomkostninger. I TN- og TT-systemer kan Yyn0-forbindelsesgruppe-transformatorer vælges, når nullederstrømmen forårsaget af enfasede ubalancerede strømme ikke overstiger 25 % af den sekundære viklings mærkestrøm, og strømmen i enhver fase ikke overstiger mærkestrømmen ved fuld belastning.

• Dyn11-forbindelsesgruppe: Faseforholdet mellem primære og tilsvarende sekundære linjespændinger minder om stillingen af time- og minutviseren kl. 11. I Dyn11-forbindelsesgrupper dannes cirkulerende strømme i den primære vikling, hvilket forhindrer indførsel i det offentlige net og giver undertrykkelse af højere harmoniske. Den sekundære vikling anvender stjerneforbindelse med nulleder, og ifølge specifikationerne tillades nullederstrømmen at nå op til 75 % af fasestrømmen. Dens evne til at håndtere enfasede ubalancerede strømme er derfor langt større end hos Yyn0-forbindelsesgruppe-transformatorer. For moderne strømforsyningssystemer med hurtigt stigende enfasebelastninger, især i TN- og TT-systemer, er transformatorer med Dyn11-forbindelse blevet kraftigt fremmet og bredt anvendt.

3. Anvendelse af transformatorer i energilagringssystemer

Transformatorers kernefunktion i energilagringssystemer er spændingsoverførsel og tilpasning af energioverførsel, hvilket sikrer matchende spændingsniveauer mellem energilagringsbatterier, konvertere/invertere, og strømnetværk/laste, hvilket gør effektiv og sikker opladning og afladning af energi muligt.

• Strømnetforbindelse: Sammen med Strømkonverteringssystemer (PCS) stiger transformatorerne AC-spændingen fra PCS op til strømnetniveau (som 10kV/35kV) for strømnetforbindelse, eller de sænker strømnets spænding ned til PCS-kompatible niveauer under afladning. De leverer også DC-isolation for at forhindre, at DC-komponenter bliver indsprøjtet i strømnettet.

• Intern strømforsyning: I store energilagringsstationer fungerer transformatorerne som stations-transformatorer, der sænker højspændingen fra strømnettet ned til lavere spænding (som 0.4kV) for at levere stabil strøm til energilagringsbatteriklynger, PCS-bistandssystemer, overvågningsudstyr og andre komponenter.

• Brugerside/Mikronetanvendelser: For brugersidens energilagring kan transformatorer konvertere outputspændingen fra energilagrings-systemer til niveauer, der er kompatible med brugerlaste, og direkte forsyne laste med strøm. I mikronet kan de også fleksibelt regulere spændingen for at tilpasse sig energiinteraktioner mellem forskellige typer decentraliserede kraftkilder og laste.