Zer da indar transformatorren klaseak eta haien aplikazioak energia biltze sistemetan?

Indarren arteko transformatorrek elektrizitate-sistema nagusiko tresna garrantzitsua dira, elektrizitate-energiaren transmitazioa eta tensioen aldatzea lortzeko. Elektromagnetismoaren printzipioaren bidez, bat edo gehiago tensio mailak dituzten AC indarrari bihurtzen dute. Transmitazio eta banaketan, "indar handitzea eta txikitzea" prozesuan erabaki handia duten rol bat jolasten dute, eta energia gordeko sistemetan, tensioa handitzeko eta txikitzeko funtzioak egiten dituzte, indar efektiboki transmitatzeko eta erabilera amaieran segurua izateko.

1. Indarren Arteko Transformatorren Klasifikazioa

Indarren arteko transformatorrek subestazioetako tresna garrantzitsu nagusiak dira, bere funtzio nagusia elektrizitate-energiaren tensioa handitu edo murriztu izatea da, elektrizitatea errazago transmitatzeko, banatuko eta erabiltzeko. Hainbat perspektibotik klasifikatu daitezke elektroerakunde eta banaketako sistemetan.

Funtzioaren arabera: Handitzaile transformatorretara eta murriztzaile transformatorretara zatitzen dira. Luzera transmitazio eta banaketan, handitzaile transformatorrek generatzailetik sortutako tensio oso baxuak handitzen dituzte tensio handiagoetara. Erabiltzaile desberdinetarako zuzenean osagarriko diren amaierako subestazioetan, murriztzaile transformatorrek erabiltzen dira.

Fase kopuruaren arabera: Fase bakarreko transformatorretara eta hiru faseko transformatorretara zatitzen dira. Hiru faseko transformatorrek askoz gehiago erabiltzen dira elektroerakunde eta banaketako sistemen subestazioetan, eta fase bakarreko transformatorrek, ordea, kapasitate txikiago duen tresna bakarreko faseko espesializatuetarako erabiltzen dira.

Erloju konduktorearen materialaren arabera: Altzairako transformatorretara eta aluminiorako transformatorretara zatitzen dira. Lehenago, Txinako hainbat fabrikako subestazioetan aluminiorako transformatorrek erabili izan ziren, orain aldiz, kalte gutxiago duen altzairako transformatorrek, batez ere kapasitate handiko altzairako transformatorrek, askoz gehiago erabiltzen dira.

Erloju konfigurazioaren arabera: Honek kolpe-bihurketarako erabilitako bi erloju transformatorretara, bi kolpe-bihurketarako erabilitako hiru erloju transformatorretara eta autotransformadorretara zatitzen da. Autotransformadorrek, ordea, laborategietan kolpe-regulazioa egiteko askoz gehiago erabiltzen dira.

Saretsu metodoaren eta erloju isolamenduaren arabera: Oli-saretsu transformatorretara eta sekoia transformatorretara zatitzen dira. Oli-saretsu transformatorek isolamendu eta hotza eragile hobea dutela, kostu txikiagoa dute eta mantentzea erraza da, horregatik askoz gehiago erabiltzen dira. Baina, oliaren sarkarra dela eta, ez dira oso egokiak sarkarrezko, explosiboko edo segurtasun altu behar duten ingurumenetan. Sekoia transformatorrek, egitura sinplea, tamaina txikia, pisua txikia, eta suertu, poltsua eta urra babesteko dotituak dira. Kapasitate berbera duten oli-saretsu transformatorretik kostu handiagoa dute, baina suertu-segurtasuna handiago duten lekuetan, batez ere eraikin handietan, hegoaldeko subestazioetan eta energia gordeko sistemetan askoz gehiago erabiltzen dira.

2. Indarren Arteko Transformatorren Modeluak eta Konexio Taldeak

Kapasitate Estandarrak: Orain, Txina IEC-rekomendatutako R10 seriea erabili izan du indarren arteko transformatorren kapasitateak zehazteko, non kapasitateak R10=¹⁰√10=1.26 biderkatzearen bidez igaro. Kapasitate arrunta 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA, eta 3150kVA dira. 500kVA baino azpitik dituzten transformatorrek neurri txikia dira, 630~6300kVA tartean dituzten transformatorrek neurri erdian dira, eta 8000kVA baino goitik dituzten transformatorrek neurri handia dira.

Konexio Taldeak: Indarren arteko transformator baten konexio taldea, primario eta sekundario erlojuen arteko lotura mota eta horien arteko fase-linia-tensioen arteko erlazioa adierazten du. Konexio talde arrunta Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11, eta YNd11 dira. 6~10kV banaketako transformatoretan (sekundario tensioa 220/380V), Yyn0 eta Dyn11 bi konexio talde erabili arrunta dira.

• Yyn0 Konexio Taldea: Primario eta dagokion sekundario lineako tensioen arteko fase-erlazioa zero ordutan (12 ordutan) egonkorren eta minutuaren eguzkiak dituen posizioa antolatzen du. Primario erloju estrella konexioa erabili izan da, eta sekundario erloju estrella konexioa erabili izan da neutral linearekin. Sistemaren barruan agertzen sahiesten diren 3n-garren harmoniko-indarrak sare komunalean injektatzen dira. Gehienez, neutral lineako indarra ez da 25% baino gehiago izan dezake sekundario erlojuaren fasa-indarraren menpe. Beraz, metode honek ez du balio duen aplikazioetan, zeinak fasa-desbalantze serioa edo 3n-garren harmoniko-osagarria dituzten. Baina, Yyn0 konexio taldearen kasuan, primario erlojuaren isolamendu-kontsultua (Dyn11-a) baino txikiagoa da, hau da, ekoizpen kostuak txikiagoak dira. TN eta TT sistemetan, Yyn0 konexio taldeko transformator bat hautatu daiteke, baldin eta sekundario erlojuaren fasa-indarraren menpeko neutral lineako indarra ez doezan 25% baino gehiago, eta fasa bat ez doezan gainditu beteta indarraren menpekoa.

• Dyn11 Konexio Taldea: Primario eta dagokion sekundario lineako tensioen arteko fase-erlazioa 11 ordutan egonkorren eta minutuaren eguzkiak dituen posizioa antolatzen du. Dyn11 konexio taldean, primario erlojuetan biribilatzen diren indarrak, publikoaren sarean inheztu ez dezan eta ordena altuagoko harmonikoak supresioa emanez. Sekundario erloju estrella konexioa erabili izan da neutral linearekin, eta espezifikazioen arabera, neutral lineako indarra 75% baino gehiago izan dezake sekundario erlojuaren fasa-indarraren menpe. Beraz, bere fasa-desbalantze indarraren menpeko kudeaketa Yyn0 konexio taldeko transformadorei baino askoz handiagoa da. Gaur egungo elektroerakunde sistemetan fasa bakarreko karguak azkar handitzen direnen, batez ere TN eta TT sistemetan, Dyn11 konexio taldeko transformadorei eragina handia eman izan da eta askoz gehiago erabili izan dira.

3. Transformadoreen Aplikazioa Energia Gordeko Sistemetan

Transformadoreen energia biltegiko sistemen funtzio nagusia da tensioaren aldaketa eta energia transmititzearen egokitzapena, bidezko batetik, energia biltegiko bateriekin, konbertsorekin/inbertsorekin eta erreguladorearekin/igotzailearekin tensio-tasen bateteko zuzentasuna, horrela energiaren kargatzea eta deskargatzea efizienteki eta segurtasunez egitea ahalbidetzen du.

• Erreguladorearekin Konexioa: Potentzia Konbertsore Sistemekin (PCS) lanean, transformadoreek PCSren emandako AC tensioa aldatzen dute erreguladorearen heina (adibidez, 10kV/35kV) konexiorako, edo erreguladorearen tensioa jaisten dute PCSren osagarriak diren mailera deskargatzeko. Gainera, DC isolamendua ematen dute, erreguladorean DC osagaiak inprimatzea saihesteko.

• Barneko Indar Bantuan: Energiaren biltegiko estazio handietan, transformadoreek estazioaren transformadore gisa doazela, erreguladorearen altu-heineko tensioa jaisten dute (adibidez, 0.4kV), bateriek, PCS laguntza-sistemei, monitorizazio tresnari eta beste osagai askori indarra finkoa eman dadin.

• Erabiltzailearen Aldeko/Mikroerreguladorearen Aplikazioak: Erabiltzailearen aldeko energia biltegian, transformadoreek energia biltegiko sistemaren emandako tensioa aldatzen dute erabiltzailearen igotzaileekin bat datorren mailera, igotzaileei zuzenean indar eman dadin. Mikroerreguladoreetan, ordea, tensioa oso egoki moduan kudeatzen dute, zerbitzoko distributiboen eta igotzaileen arteko energia elkarrizketarako egokitzen dena.