Hva er klasifikasjonstypene for strømtransformatorer og deres anvendelser i energilagringssystemer?

Krafttransformatorer er sentrale primære utstyr i kraftsystemer som realiserer overføring av elektrisk energi og spenningsoverføring. Gjennom prinsippet for elektromagnetisk induksjon konverterer de vekselstrøm fra en spenningsnivå til et annet eller flere spenningsnivåer. I overførings- og distribusjonsprosessen spiller de en kritisk rolle i "oppstegingsoverføring og nedstegingsdistribusjon", mens i energilagringssystemer utfører de spenningsopp- og nedstegningsfunksjoner, for å sikre effektiv energioverføring og trygg sluttnyttelse.

1. Klassifisering av krafttransformatorer

Krafttransformatorer er nøkkeltjenester i understasjoner, med hovedfunksjonen å øke eller redusere spenningen på elektrisk energi i kraftsystemer for å forenkle rasjonal overføring, distribusjon og bruk av strøm. Krafttransformatorer i forsynings- og distribusjonssystemer kan klassifiseres fra ulike perspektiver.

Etter funksjon: Delt inn i oppstegingstransformatorer og nedstegingstransformatorer. I langdistansesoverføring og -distribusjon brukes oppstegingstransformatorer for å øke den relativt lave spenningen generert av generatorer til høyere nivåer. For terminalunderstasjoner som direkte forsyner ulike brukere, benyttes nedstegingstransformatorer.

Etter faseantall: Klassifisert som énfasetransformatorer og trefasetransformatorer. Trefasetransformatorer er vidt anvendte i understasjoner av forsynings- og distribusjonssystemer, mens énfasetransformatorer generelt brukes for dedikerte småkapasitets énfaseinngrep.

Etter vindingsledermateriale: Delt inn i kobberbelasted transformatorer og aluminiumsbelasted transformatorer. Tidligere brukte de fleste fabriksunderstasjoner i Kina aluminiumsbelasted transformatorer, men nå har lavtapkobberbelasted transformatorer, spesielt store kapasitets kobberbelasted transformatorer, fått bredere anvendelse.

Etter vindingskonfigurasjon: Det finnes tre typer: tovindings-transformatorer, trevindings-transformatorer og autotransformatorer. Tovindings-transformatorer brukes der det kreves omforming av en spenning; trevindings-transformatorer brukes der det trengs to spenningsomforminger, med ett primærvinding og to sekundærvindinger. Autotransformatorer brukes mest i laboratorier for spenningregulering.

Etter kjølingmetode og vindingsisolering: Klassifisert som oljeinnbrente transformatorer og tørre transformatorer. Oljeinnbrente transformatorer gir bedre isolering og varmeavledningsegenskaper, lavere kostnad og enklere vedlikehold, gjør dem vidt anvendte. På grunn av oljens flambarhet er de imidlertid ikke egnet for flammbare, eksplosive eller høy-sikkerhetskrav miljøer. Tørre transformatorer har enkel struktur, liten størrelse, lett vekt, og er brannsikre, støvsikre og fuktighetbestandige. De er mer kostbare enn oljeinnbrente transformatorer med samme kapasitet, og blir vidt anvendte i høy brannsikkerhetslokasjoner, spesielt i understasjoner inne i store bygninger, undergrunnsunderstasjoner og energilagringssystemer.

2. Krafttransformatormodeller og forbindelsesgrupper

Kapasitetsstandarder: Nå bruker Kina IEC-anbefalte R10-serien for å bestemme krafttransformatorkapasiteter, hvor kapasiteten økes i multipler av R10=¹⁰√10=1.26. Vanlige verdier inkluderer 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA, og 3150kVA. Transformatorer under 500kVA regnes som små, mellom 630~6300kVA er middels, og over 8000kVA er store.

Forbindelsesgrupper: Forbindelsesgruppen til en krafttransformator refererer til type forbindelsesmetode brukt for primær- og sekundærvindinger samt den tilsvarende fasenforholdet mellom primær- og sekundærlinjespenninger. Vanlige forbindelsesgrupper inkluderer Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11, og YNd11. For 6~10kV distribusjonstransformatorer (med sekundærespenninger på 220/380V), Yyn0 og Dyn11 er de to vanligste forbindelsesgruppene.

• Yyn0 forbindelsesgruppe: Faseforholdet mellom primær- og tilsvarende sekundærlinjespenninger ligner stillingen av timen og minuttviseren klokken null (12). Primærvindingen bruker stjerneforbindelse, mens sekundærvindingen bruker stjerneforbindelse med en neutral linje. De 3n-harmoniske strømmer som muligens finnes i kretsen vil bli injisert inn i felles høyvoltsnett. I tillegg er strømmen i den neutrale linjen spesifisert til ikke å overstige 25% av faselinjestrommen. Derfor er denne forbindelsesmetoden ikke egnet for anvendelser med sterkt ubalanserte belastninger eller fremtredende 3n-harmoniske. Imidlertid krever Yyn0 forbindelsesgruppen lavere isolasjonsterke for primærvindingen (i sammenligning med Dyn11), noe som resulterer i litt lavere produksjonskostnader. I TN- og TT-systemer kan Yyn0 forbindelsesgruppe-transformatorer velges når strømmen i den neutrale linjen forårsaket av enfasen ubalansert strøm ikke overstiger 25% av sekundærvindingens nominale strøm, og strømmen i noen fase ikke overstiger nominell strøm ved full last.

• Dyn11 forbindelsesgruppe: Faseforholdet mellom primær- og tilsvarende sekundærlinjespenninger ligner stillingen av timen og minuttviseren klokken elleve. I Dyn11 forbindelsesgrupper dannes sirkulerende strømmer i primærvindingen, som hindrer injeksjon i offentlig nett og gir undertrykkelse av høyere harmoniske. Sekundærvindingen bruker stjerneforbindelse med en neutral linje, og ifølge spesifikasjonene er strømmen i den neutrale linjen tillatt å nå opptil 75% av fasestrommen. Derfor er dens evne til å håndtere enfasen ubalanserte strømmer mye større enn hos Yyn0 forbindelsesgruppe-transformatorer. For moderne strømforsyningssystemer med raskt økende enfasen belastninger, spesielt i TN- og TT-systemer, har Dyn11 forbundne transformatorer blitt ivrigt fremmet og vidt anvendte.

3. Anvendelse av transformatorer i energilagringssystemer

Kjernefunksjonen til transformatorer i energilagringsystemer er spenningsoverføring og tilpasning av energioverføring, for å sikre at spenningsnivået matcher mellom energilagringsbatterier, konvertere/invertere, og kraftnett/laster, noe som gjør det mulig med effektiv og sikker lading og avlading av energi.

• Tilkobling til nett: I samarbeid med strømoverføringsenheter (PCS), stiger transformatorer AC-spenningen fra PCS opp til nettetterspurte nivå (som 10kV/35kV) for tilkobling til nettet, eller nedover nettspenningen til PCS-kompatible nivåer under avlading. De gir også DC-isolasjon for å forhindre at DC-komponenter injiseres inn i nettet.

• Intern strømforsyning: I store energilagringskraftverk fungerer transformatorer som stasjonstransformatorer, de senker høy spenning fra nettet til lav spenning (som 0.4kV) for å gi stabil strømforsyning til energilagringsbatterigrupper, PCS-hjelpeenheter, overvåkningsutstyr, og andre komponenter.

• Brukerside/Mikronettapplikasjoner: For brukerside-energilagring, kan transformatorer konvertere utgangsspenningen fra energilagringsystemer til nivåer som er kompatible med brukerlast, for direkte strømforsyning til laster. I mikronett kan de også fleksibelt regulere spenningen for å tilpasse seg energiinteraksjon mellom ulike typer distribuerte kraftkilder og laster.