Kateri so vrste razvrščanja električnih transformatorjev in njihove uporabe v sistemih za shranjevanje energije?
Elektrne preobrazovalnike so ključna osnovna oprema v električnih sistemih, ki omogoča prenos in pretvorbo napetosti električne energije. S pomočjo principa elektromagnetske indukcije pretvarjajo izmenično energijo ene ravni napetosti v drugo ali več ravni napetosti. V procesu prenosa in distribucije igrajo ključno vlogo pri "povečanju napetosti za prenos in zmanjševanju napetosti za distribucijo", medtem ko v sistemih za shranjevanje energije opravljajo funkciji povečanja in zmanjševanja napetosti, s tem zagotavljajo učinkovit prenos energije in varno končno uporabo.
1. Klasifikacija elektrnih preobrazovalnikov
Elektrni preobrazovalniki so ključna osnovna oprema v preobrazovalnicah, njihova glavna funkcija pa je povečevanje ali zmanjševanje napetosti električne energije v električnih sistemih, da bi se omogočil racionalen prenos, distribucija in uporaba elektrike. Elektrne preobrazovalnike v sistemih za oskrbo in distribucijo je mogoče razvrstiti iz različnih vidikov.
Po funkciji: Razdeljene na preobrazovalnike za povečevanje napetosti in preobrazovalnike za zmanjševanje napetosti. V sistemih za dolgočasni prenos in distribucijo se uporabljajo preobrazovalniki za povečevanje napetosti, ki povečujejo relativno nizko napetost, ki jo generirajo generatorji, na višje ravni napetosti. Za končne preobrazovalnice, ki neposredno oskrbujejo različne uporabnike, se uporabljajo preobrazovalniki za zmanjševanje napetosti.
Po številu faz: Razdeljene na enofazne preobrazovalnike in trifazne preobrazovalnike. Trifazni preobrazovalniki so široko uporabljeni v preobrazovalnicah sistemov za oskrbo in distribucijo, medtem ko se enofazni preobrazovalniki običajno uporabljajo za posebne majhne enofazne naprave.
Po materialu vodil v navojih: Razdeljene na bakrenovlakne preobrazovalnike in aluminijevlakne preobrazovalnike. V preteklosti so se v Kitajski v večini tovarnih preobrazovalnic uporabljali aluminijevlakni preobrazovalniki, vendar zdaj dobivajo širšo uporabo nizkopoterne bakrenovlakne preobrazovalniki, zlasti velikokapacitetni bakrenovlakni preobrazovalniki.
Po konfiguraciji navojev: Obstaja tri vrste: dvonavojni preobrazovalniki, trinavojni preobrazovalniki in avtomatski preobrazovalniki. Dvonavojni preobrazovalniki se uporabljajo tam, kjer je potrebna pretvorba ene napetosti; trinavojni preobrazovalniki se uporabljajo, ko je potrebna dvojna pretvorba napetosti, imajo en primarni navoj in dva sekundarni navoja. Avtomatski preobrazovalniki se največ uporabljajo v laboratorijih za reguliranje napetosti.
Po načinu hlaščenja in izolaciji navojev: Razdeljene na maslovlakne preobrazovalnike in suho-vlakne preobrazovalnike. Maslovlakni preobrazovalniki ponujajo boljšo izolacijo in odvajanje toplote, nižje stroške in lažje vzdrževanje, zato so široko sprejeti. Vendar zaradi ognjusnosti masla niso primerjni za okolja, kjer obstaja tveganje požara, eksplozije ali visoke varnostne zahteve. Suho-vlakne preobrazovalniki imajo preprosto strukturo, manjšo velikost, so lažji in odporni na požar, prah in vlago. So dražji kot maslovlakni preobrazovalniki enake kapacitete in so široko uporabljeni v lokacijah z visokimi varnostnimi zahtevami glede požarne varnosti, zlasti v preobrazovalnicah znotraj velikih stavb, podzemnih preobrazovalnic in sistemov za shranjevanje energije.
2. Modele elektrnih preobrazovalnikov in skupine povezav
Standardi kapacitete: Trenutno uporablja Kitajska IEC-predlagano serijo R10 za določanje kapacitet elektrnih preobrazovalnikov, kjer se kapaciteta povečuje v večkratnikih R10=¹⁰√10=1,26. Pogoste ocene vključujejo 100kVA, 125kVA, 160kVA, 200kVA, 250kVA, 315kVA, 400kVA, 500kVA, 630kVA, 800kVA, 1000kVA, 1250kVA, 1600kVA, 2000kVA, 2500kVA in 3150kVA. Preobrazovalniki pod 500kVA so razvrščeni kot majhni, med 630~6300kVA so srednji, preko 8000kVA pa so veliki.
Skupine povezav: Skupina povezav elektrnega preobrazovalnika se nanaša na način povezave primarnih in sekundarnih navojev ter na ustrezne fazne odnose med primarnimi in sekundarnimi fazi. Pogoste skupine povezav so Yyn0, Dyn11, Yzn11, Yd11 in YNd11. Za distribucijske preobrazovalnike 6~10kV (sekundarna napetost 220/380V) sta Yyn0 in Dyn11 dve pogosto uporabljeni skupini povezav.
Skupina povezav Yyn0: Fazni odnos med primarnimi in sekundarnimi faznimi napetostmi je podoben položaju kazalcev na urah ob 12 uri. Primarni navoj je povezan v zvezdo, sekundarni navoj pa je povezan v zvezdo z neutralnim vodom. Možni 3n-ti harmonični tokovi v krogu bodo vstavljeni v skupno visokonaponsko omrežje. Poleg tega je določeno, da ne sme biti večji od 25 % faznega toka. Zato ta način povezave ni primeren za aplikacije z zelo neravnovesnimi optoji ali izstopajočimi 3n-timi harmoničnimi tokovi. Vendar zahteva skupina povezav Yyn0 nižjo izolacijsko moč za primarni navoj (v primerjavi z Dyn11), kar povzroča malo nižje stroške proizvodnje. V sistemih TN in TT lahko za skupino povezav Yyn0 izberemo preobrazovalnike, če točka neutralnega toka, ki jo povzroči enofazni neravnovesni tok, ne presega 25 % nominalnega toka sekundarnega navoja, in točka katere koli faze ne presega nominalnega toka pri polni obremenitvi.
Skupina povezav Dyn11: Fazni odnos med primarnimi in sekundarnimi faznimi napetostmi je podoben položaju kazalcev na urah ob 11 uri. V skupinah povezav Dyn11 se v primarnem navoji formirajo cirkulacijski tokovi, ki preprečujejo vstavljanje v javno omrežje in omogočajo zadrževanje višjih harmoničnih tokov. Sekundarni navoj je povezan v zvezdo z neutralnim vodom, in po specifikacijah je dovoljeno, da doseže do 75 % faznega toka. Zato je njegova sposobnost obravnavanja enofaznih neravnovesnih tokov mnogo večja od preobrazovalnikov z skupino povezav Yyn0. Za sodobne sisteme oskrbe z električno energijo, kjer hitro naraščajo enofazni opti, zlasti v sistemih TN in TT, se preobrazovalniki z povezavo Dyn11 intenzivno promovirajo in široko uporabljajo.
3. Uporaba preobrazovalnikov v sistemih za shranjevanje energije
Osnovna vloga transformatorjev v sistemih za shranjevanje energije je pretvorba napetosti in prilagajanje prenosa energije, ki zagotavlja ujemanje ravni napetosti med baterijami za shranjevanje energije, pretvorniki/inverzorji in električno omrežje/obremenitvami, s tem omogoča učinkovito in varno polnjenje in razpolnjenje energije.
Povezava z omrežjem: V sodelovanju z sistemi za pretvorbo energije (PCS) transformatorji povišajo izhodno AC napetost iz PCS na ravni omrežja (na primer 10kV/35kV) za povezavo z omrežjem ali pa znižajo napetost omrežja na raven, združljivo s PCS med razpolnjenjem. Tudi zagotavljajo DC ločevanje, da se prepreči vstavljanje DC komponent v omrežje.
Notranja distribucija energije: V velikih postajah za shranjevanje energije služijo transformatorji kot postajski transformatorji, ki znižujejo visoko napetost omrežja na nizko napetost (na primer 0,4kV) za zagotavljanje stabilne napajalne napetosti za klasterje baterij za shranjevanje energije, pomožne sisteme PCS, nadzorno opremo in druge komponente.
Uporabniške strani/Aplikacije mikroomrežja: Za uporabniško shranjevanje energije lahko transformatorji pretvorijo izhodno napetost sistemov za shranjevanje energije na ravni, združljive s stranskimi obremenitvami, kar omogoča neposredno oskrbovanje z energijo. V mikroomrežjih lahko tudi prilagodljivo regulirajo napetost, da se prilagodi energetskim interakcijam med različnimi vrstami porazdeljenih virov energije in obremenitvami.
