Apa jenis klasifikasi transformator daya dan aplikasinya dalam sistem penyimpanan energi?
Trafo daya adalah peralatan utama dalam sistem tenaga listrik yang mewujudkan transmisi energi listrik dan konversi tegangan. Melalui prinsip induksi elektromagnetik, mereka mengubah arus listrik AC dari satu tingkat tegangan ke tingkat tegangan lain atau beberapa tingkat tegangan. Dalam proses transmisi dan distribusi, mereka memainkan peran kritis dalam "peningkatan tegangan untuk transmisi dan penurunan tegangan untuk distribusi," sementara dalam sistem penyimpanan energi, mereka melakukan fungsi peningkatan dan penurunan tegangan, memastikan transmisi daya yang efisien dan penggunaan akhir yang aman.
1. Klasifikasi Trafo Daya
Trafo daya adalah peralatan utama di substation, dengan fungsinya utama meningkatkan atau menurunkan tegangan energi listrik dalam sistem tenaga listrik untuk memfasilitasi transmisi, distribusi, dan pemanfaatan listrik yang rasional. Trafo daya dalam sistem pasokan dan distribusi dapat diklasifikasikan dari berbagai sudut pandang.
Berdasarkan Fungsi: Dibagi menjadi trafo peningkat dan trafo penurun. Dalam sistem transmisi dan distribusi jarak jauh, trafo peningkat digunakan untuk meningkatkan tegangan yang relatif rendah yang dihasilkan oleh generator ke tingkat tegangan yang lebih tinggi. Untuk substation terminal yang secara langsung mensuplai berbagai pengguna, trafo penurun digunakan.
Berdasarkan Jumlah Fasa: Diklasifikasikan sebagai trafo fase tunggal dan trafo tiga fasa. Trafo tiga fasa banyak digunakan di substation sistem pasokan dan distribusi, sementara trafo fase tunggal umumnya digunakan untuk peralatan fase tunggal kapasitas kecil khusus.
Berdasarkan Bahan Konduktor Gulungan: Dibagi menjadi trafo gulungan tembaga dan trafo gulungan aluminium. Di masa lalu, sebagian besar substation pabrik di China menggunakan trafo gulungan aluminium, tetapi sekarang trafo gulungan tembaga rendah kerugian, terutama trafo gulungan tembaga kapasitas besar, telah mendapatkan aplikasi yang lebih luas.
Berdasarkan Konfigurasi Gulungan: Ada tiga jenis: trafo dua gulungan, trafo tiga gulungan, dan autotrafo. Trafo dua gulungan digunakan di tempat yang memerlukan transformasi satu tegangan; trafo tiga gulungan digunakan di mana diperlukan dua transformasi tegangan, dengan satu gulungan primer dan dua gulungan sekunder. Autotrafo sebagian besar digunakan di laboratorium untuk penyesuaian tegangan.
Berdasarkan Metode Pendinginan dan Isolasi Gulungan: Diklasifikasikan sebagai trafo terendam minyak dan trafo kering. Trafo terendam minyak menawarkan performa isolasi dan disipasi panas yang lebih baik, biaya lebih rendah, dan pemeliharaan yang lebih mudah, sehingga banyak digunakan. Namun, karena minyak mudah terbakar, mereka tidak cocok untuk lingkungan yang mudah terbakar, meledak, atau memiliki persyaratan keamanan tinggi. Trafo kering memiliki struktur sederhana, ukuran kecil, berat ringan, dan tahan api, debu, dan lembab. Mereka lebih mahal dibandingkan trafo terendam minyak dengan kapasitas yang sama dan banyak digunakan di lokasi dengan persyaratan keamanan kebakaran tinggi, terutama di substation dalam bangunan besar, substation bawah tanah, dan sistem penyimpanan energi.
2. Model dan Grup Koneksi Trafo Daya
Standar Kapasitas: Saat ini, China mengadopsi seri R10 yang direkomendasikan IEC untuk menentukan kapasitas trafo daya, di mana kapasitas bertambah dalam kelipatan R10=¹⁰√10=1.26. Rating umum termasuk 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA, dan 3150kVA. Trafo di bawah 500kVA dianggap berukuran kecil, antara 630~6300kVA dianggap berukuran sedang, dan di atas 8000kVA dianggap berukuran besar.
Grup Koneksi: Grup koneksi trafo daya merujuk pada metode koneksi yang digunakan untuk gulungan primer dan sekunder serta hubungan fasa yang sesuai antara tegangan garis primer dan sekunder. Grup koneksi umum termasuk Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11, dan YNd11. Untuk trafo distribusi 6~10kV (dengan tegangan sekunder 220/380V), Yyn0 dan Dyn11 adalah dua grup koneksi yang paling sering digunakan.
Grup Koneksi Yyn0: Hubungan fasa antara tegangan garis primer dan sekunder yang sesuai mirip dengan posisi jarum jam dan menit pada nol jam (12 jam). Gulungan primer menggunakan koneksi bintang, sementara gulungan sekunder menggunakan koneksi bintang dengan garis netral. Arus harmonik 3n yang mungkin ada dalam sirkuit akan disuntikkan ke grid tegangan tinggi bersama. Selain itu, arus garis netral ditentukan tidak boleh melebihi 25% dari arus garis fasa. Oleh karena itu, metode koneksi ini tidak cocok untuk aplikasi dengan beban tidak seimbang yang parah atau harmonik 3n yang mencolok. Namun, grup koneksi Yyn0 membutuhkan kekuatan isolasi yang lebih rendah untuk gulungan primer (dibandingkan dengan Dyn11), menghasilkan biaya pembuatan yang sedikit lebih rendah. Dalam sistem TN dan TT, trafo grup koneksi Yyn0 dapat dipilih jika arus garis netral yang disebabkan oleh arus fasa tidak seimbang tidak melebihi 25% dari arus nominal gulungan sekunder, dan arus di setiap fasa tidak melebihi arus nominal pada beban penuh.
Grup Koneksi Dyn11: Hubungan fasa antara tegangan garis primer dan sekunder yang sesuai mirip dengan posisi jarum jam dan menit pada 11 jam. Dalam grup koneksi Dyn11, arus sirkulasi terbentuk di gulungan primer, mencegah penyuntikan ke grid publik dan memberikan penekanan harmonik orde tinggi. Gulungan sekunder menggunakan koneksi bintang dengan garis netral, dan menurut spesifikasi, arus garis netral diperbolehkan mencapai hingga 75% dari arus fasa. Oleh karena itu, kemampuannya untuk menangani arus fasa tidak seimbang jauh lebih besar daripada trafo grup koneksi Yyn0. Untuk sistem pasokan listrik modern dengan beban fasa tunggal yang meningkat pesat, terutama dalam sistem TN dan TT, trafo terhubung Dyn11 telah dipromosikan secara intensif dan diterapkan secara luas.
3. Aplikasi Trafo dalam Sistem Penyimpanan Energi
Peran inti transformator dalam sistem penyimpanan energi adalah transformasi tegangan dan adaptasi transmisi energi, memastikan kesesuaian tingkat tegangan antara baterai penyimpanan energi, konverter/inverter, dan jaringan listrik/beban, sehingga memungkinkan pengisian dan pemberian daya yang efisien dan aman.
Koneksi Jaringan: Bekerja dengan Sistem Konversi Daya (PCS), transformator menaikkan tegangan AC output dari PCS ke tingkat jaringan (seperti 10kV/35kV) untuk koneksi jaringan, atau menurunkan tegangan jaringan ke tingkat yang kompatibel dengan PCS selama pembuangan. Mereka juga memberikan isolasi DC untuk mencegah komponen DC disuntikkan ke jaringan.
Distribusi Daya Internal: Dalam stasiun penyimpanan energi skala besar, transformator berfungsi sebagai transformator stasiun, menurunkan tegangan jaringan tinggi menjadi tegangan rendah (seperti 0.4kV) untuk menyediakan daya stabil bagi kluster baterai penyimpanan energi, sistem bantu PCS, peralatan pemantauan, dan komponen lainnya.
Aplikasi Sisi Pengguna/Microgrid: Untuk penyimpanan energi sisi pengguna, transformator dapat mengubah tegangan output sistem penyimpanan energi ke tingkat yang kompatibel dengan beban pengguna, secara langsung mensuplai daya ke beban. Dalam microgrid, mereka juga dapat mengatur tegangan secara fleksibel untuk menyesuaikan interaksi energi antara berbagai jenis sumber daya terdistribusi dan beban.
