Mitkä ovat voimansiirtojen luokittelutyypit ja niiden sovellukset energiavarastojärjestelmissä?

Voimansiirtojärjestelmien ytimessä olevat voimasymbolit toteuttavat sähköenergian siirtämisen ja jännitevaihtoehdot. Electromagneettisen induktioperiaatteen avulla ne muuntavat vaihtovirtasähköenergian yhdestä jännitetasosta toiseen tai useampaan jännitetasoon. Siirtotilanteissa ja jakamisessa niillä on kriittinen rooli "tehostetussa siirrossa ja alennetuksessa jakamisessa", kun taas energiasäiliöjärjestelmissä ne suorittavat jännitteen nosto- ja laskufunktiot, varmistamalla tehokkaan voiman siirtämisen ja turvallisen loppukäytön.

1. Voimansiirtojen luokittelu

Voimansiirtojärjestelmät ovat avainlaitteita alijoukoissa, ja niiden päätavoitteena on lisätä tai vähentää sähköenergian jännitettä voimansiirtojärjestelmissä, jotta sähkön siirtäminen, jakaminen ja käyttö olisi tehokasta. Voimansiirtojärjestelmät voidaan luokitella eri näkökulmista.

Toiminnon mukaan: Jaetaan tehosteisiin ja alennuksiin. Pitkän matkan siirtotilanteissa ja jakamisessa tehosteja käytetään lisäämään generatoreilla tuotettua suhteellisen alhaisempaa jännitettä korkeampiin tasoille. Loppujen alijoukoissa, jotka tarjoavat sähköä suoraan eri käyttäjille, käytetään alennuksia.

Vaiheiden mukaan: Luokitellaan yksivaiheisiin ja kolmivaiheisiin. Kolmivaiheisia voimansiirtoja käytetään laajasti alijoukoissa sähkönjakamisjärjestelmissä, kun taas yksivaiheisia käytetään pääasiassa erityistä pienkapasiteettia varten.

Kuormituksen materiaalin mukaan: Jaetaan kuparipyöriville ja alumiinipyöriville. Menneisyydessä Kiinassa useimmat tehdasalijoukot käyttivät alumiinipyöriviä, mutta nyt matalahäviöiset kuparipyörivät, erityisesti suuret kapasiteetit, ovat saavuttaneet laajemman soveltuvuuden.

Pyörivien konfiguraation mukaan: On olemassa kolme tyyppeä: kaksipyörivi, kolmipyörivi ja automaattinen. Kaksipyörivit käytetään paikoissa, joissa tarvitaan yhden jännitteen muutosta; kolmipyörivit käytetään, kun tarvitaan kaksi jännitteen muutosta, ja ne sisältävät yhden ensimmäisen pyörivin ja kaksi toissijaisia pyöriviä. Automaattiset ovat enemmänkin käytettyjä laboratorioissa jännitteen säätämiseen.

Jäähdytystavan ja pyörivien eristeen mukaan: Luokitellaan öljyyn upotettuihin ja kuivuihin. Öljyyn upotetut tarjoavat parempaa eristettä ja lämmönsiirtymistä, alhaisemman hinnan ja helpomman huollon, mikä on saanut niitä laajalle levinnyiksi. Kuitenkin öljyn palava luonne tekee niistä epäsovellettavia palavaan, räjähtävään tai korkeaan turvallisuusvaatimuksiin. Kuivat ovat yksinkertaisessa rakenteessa, pienessä kokoisessa, kevyessä ja ovat tulenkestäviä, pölytyksen ja kosteuden vastustavia. Ne ovat kalliimpia kuin samankapasiteettiset öljyyn upotetut ja ne ovat laajalti käytettyjä korkean paloturvallisuuden vaatimusten paikoissa, erityisesti suurten rakennusten alijoukoissa, maanalaisissa alijoukoissa ja energiasäiliöjärjestelmissä.

2. Voimansiirtojen mallit ja yhteyshenkilöt

Kapasiteettiperusteet: Nykyisin Kiina hyväksyy IEC:n suositteleman R10-sarjan määrittämään voimansiirtojen kapasiteetteja, jossa kapasiteetti kasvaa R10=¹⁰√10=1.26 kertoimella. Yleisiä kapasiteetteja ovat 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA ja 3150kVA. Voimansiirtoja alle 500kVA pidetään pienikokoisina, 630~6300kVA keskikokoisina ja yli 8000kVA suurikokoisina.

Yhteyshenkilöt: Voimansiirtojen yhteyshenkilöt viittaavat ensimmäisen ja toissijaisen pyörivien yhteyden ottamiseen ja niiden väliseen vastaavaan vaiheeseen. Yleisiä yhteyshenkilöitä ovat Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11 ja YNd11. 6~10kV jakamisvoimansiirtoissa (toissijainen jännite 220/380V) Yyn0 ja Dyn11 ovat kaksi yleisesti käytettyä yhteyshenkilöä.

• Yyn0-yhteyshenkilö: Ensimmäisen ja toissijaisen linjajännitteen välinen vaihe vastaa kello- ja minuuttipysäkkeiden asentoa nollan (12) aikaan. Ensimmäinen pyörivi on tähtiyhdistelmässä, kun taas toissijainen pyörivi on tähtiyhdistelmässä neutraaliolinjalla. Sähköpiirissä mahdollisesti olevat 3n-harmooniset virtat syötetään yhteiseen korkeajännitteiseen verkostoon. Lisäksi neutraaliolinjavirta ei saa ylittää fasaarin linjavirran 25 prosenttia. Tämän vuoksi tämä yhdistelmä ei ole soveltuva vakavasti epätasapainoiseen lataukseen tai merkittäviin 3n-harmoonisiin. Kuitenkin Yyn0-yhteyshenkilö edellyttää alhaisempaa eristevahvuutta ensimmäiselle pyörivälle (vertailun Dyn11 kanssa), mikä johtaa hieman alhaisempiin valmistuskustannuksiin. TN- ja TT-järjestelmissä Yyn0-yhteyshenkilöiden voimansiirtoja voidaan valita, kun neutraaliolinjavirta, aiheutettu yksiphasialihakuun, ei ylitä toissijaisen pyörivin suunniteltua virran 25 prosenttia, ja mikään fasaari ei ylitä täysin ladattua suunniteltua virtaa.

• Dyn11-yhteyshenkilö: Ensimmäisen ja toissijaisen linjajännitteen välinen vaihe vastaa kello- ja minuuttipysäkkeiden asentoa 11:n aikaan. Dyn11-yhteyshenkilöissä ensimmäisessä pyörivissä muodostuu kierronvirta, joka estää sen syöttämisen yleiseen verkostoon ja tarjoaa korkeamman harmonisen supressoinnin. Toissijainen pyörivi on tähtiyhdistelmässä neutraaliolinjalla, ja määritysten mukaan neutraaliolinjavirta voi nousta fasaarin virta 75 prosenttiin. Siksi sen kyky käsitellä yksiphasia epätasapainoisia virtauksia on paljon suurempi kuin Yyn0-yhteyshenkilöiden. Modernissa sähköntuotannon järjestelmässä, jossa yksiphasialihakut kasvavat nopeasti, erityisesti TN- ja TT-järjestelmissä, Dyn11-yhteyshenkilöiden voimansiirtoja on innokkaasti edistetty ja laajasti sovellettu.

3. Voimansiirtojen soveltaminen energiasäiliöjärjestelmissä

Muuntajien keskeinen rooli energiavarastojärjestelmissä on jännite muuntaminen ja energian siirron sopeuttaminen, varmistamalla jännitetasojen yhteensopivuus energiavarastobatterioiden, muunnoslaitteiden/kääntöjen ja sähköverkon/kuormitusten välillä, mikä mahdollistaa tehokkaan ja turvallisen energian lataamisen ja purkamisen.

• Sähköverkon yhdistäminen: Yhteistyössä voimamuunnosjärjestelmien (PCS) kanssa muuntajat nostavat PCS:n tuottaman vaihtovirtajänniten verkon tasolle (esim. 10kV/35kV) sähköverkon yhdistämiseksi tai alentavat verkkojännitteen PCS-yhteensopivaan tasoon purkuvirtayhteydessä. Ne tarjoavat myös suoran jännitteen eristämisen estääkseen suoran jännitteen komponenttien pääsyn sähköverkkoon.

• Sisäinen sähköjakelu: Suurissa energiavarastoaasemissa muuntajat toimivat aseman muuntajina, alentamalla korkean jännitteen sähköverkosta matalampaan jännitteeseen (esim. 0.4kV) tarjotakseen vakauden energiavarastobatteriryhmille, PCS-apulajistolle, valvontalaitteille ja muille komponenteille.

• Käyttäjänpuolen/mikroverkko-sovellukset: Käyttäjänpuolella olevissa energiavarastojärjestelmissä muuntajat voivat muuntaa energiavarastojärjestelmän tuottaman jännitteen käyttäjäkuormien kanssa yhteensopivaan tasoon, tarjotakseen suoraan sähköä kuormille. Mikroverkoissa ne voivat myös joustavasti säätää jännitettä sopeutuakseen eri tyyppisten hajautettujen sähkölaitosten ja kuormitusten välisiin energiavaihtoihin.