Zein dira zatitutako bobinen transformatorren abantailak sareko fotovoltaiko elektrizitate-estalkietan?
Energia solarra, garbitasuna eta berriz erabilgarria den energia iturri gisa, Txinako sostengatua dagoen energia berri nagusia da. Teoretikko oso handiak ditu (17.000 milioi tonelada batukoa urtean) eta garapenerako potentzial handia. Fotovoltaikoaren indarraren sortzailea, lehenik bakarrik eremuren urrunetan funtzionatzen zena, orain eraiki-integrazio fotovoltaikoaren eta ularzamen handiko proiektuen aldera azkar egiten da.
Artikulu honek banatutako lerroko transformadoreak fotovoltaikoaren indarraren estazioetan teorikoki eta ingeniaritzaren kasuetan analizatzen ditu.
1 Fotovoltaikoaren indarraren estazioen konexio-ularzamenduneko zirkuito nagusiaren ezaugarriak
Fotovoltaikoaren estazioen zirkuito nagusia inbertsoreen kokapenei dago lotuta: inbertsore banatuak eraiki-integratuko proiektuetarako oso adierazgarriak dira, baina inbertsore konzentratuak gehien erabiltzen dira ularzamen handiko fotovoltaikoaren estazioetan (argi uniformearen pean indarraren sortzaile maximoa lortzeko MPPT).
Hala ere, inbertsore-kate gehiago edo inbertsore kapazitate handiagoa ez du beti onuragarria izaten—kable distantziak, tensio-hondaketa eta kostu-rendimendua kontuan hartu behar dira. Beraz, kateekin inbertsore-konbinatzaileei eta inbertsoreei doazen kable luzerak eta fotovoltaiko blokeen eskualdeak investimentu-eskubideko arrazoiaren arabera determinatzen dira. Ekonomikoki optimizatzeko, inbertsore konzentratuen kapazitatea 500 kWtik 630 kWra bitartean mugatzen da.
Konexio-ularzamenduneko fotovoltaikoaren estazioak hiru zirkuito nagusi (Irudia 1) hartzen dituzte. Kate bakarra (transformadore handiak barne) sinplea da, baina transformadore asko behar ditu. Unidad handiak (transformadore handiak barne) diseinu nagusia da, kostu eta efizientzia arteko balantzea egiteko.
Artikulu honek banatutako lerroko transformadoreak erabilitako unidad handien wirindarraren abantailak aztertzen ditu. Banatutako bi-larroko transformadore baten ordez, banatutako bi-larroko transformadore baten fasa bakoitzak tenperatura altu bat ditu eta bi tenperatura baxuko lerro ditu. Tenperatura baxuko lerroek tensio eta kapazitate berdinak dituzte, baina magnetikoki elkarrekin lotura ahula dute, Irudia 2.
Transformadore honek hiru modu erabilgarri ditu: pasaldi-modua, erdia-pasaldi-modua eta banatze-modua. Banatutako lerroren hainbat kate paralelokatuz tenperatura baxuko lerro totala sortuz tenperatura altuko lerroarekin lan egiten dutenean, pasaldi-modua deitzen zaio, eta transformadorearen korronte-tokiko inpedantzian pasaldi-inpedantzia X1 - 2. Deitzen zaio. Banatutako lerroren tenperatura baxuko kate bat tenperatura altuko lerroarekin lan egiten dutenean, erdia-pasaldi-modua deitzen zaio, eta korronte-tokiko inpedantzian erdia-pasaldi-inpedantzia X1 - 2'. Banatutako lerroren kate bat beste kate batrekin lan egiten dutenean, banatze-modua deitzen zaio, eta korronte-tokiko inpedantzian banatze-inpedantzia X2 - 2'.
2 Banatutako lerroko transformadoreen abantailak
Azalpen errazagatzeko, produktu madurarik tekniko parametroak erabili dira, banatutako bi-larroko transformadoreen artean konparatzeko. Hartu 2500 kVA banatutako lerroko transformadore bat: 37 ± 2×2.5% / 0.36 kV / 0.36 kV, 50 Hz, korronte-tokiko reaktantzia ehuneko 6.5%, pasaldi osoaren reaktantzia ehuneko 6.5%, erdia-pasaldi reaktantzia ehuneko 11.7%, banatze koefiziente < 3.6%.Kalkulatzen badugu:
Pasaldi osoaren reaktantzia: X1 - 2 = X1 + X2 // X2
Erdia-pasaldi reaktantzia: X1 - 2' = X1 + X2
Unitate per-unit:
Tenperatura altuko aldeko katearen reaktantzia:
Tenperatura baxuko aldeko katearen reaktantzia:
2.1 Korronte-tokiko murriztea
Irudia 2n d1 korronte-tokian, korronte-tokiko hiru osagai ditu: sistema (tenperatura altuko aldea, periodiko osagai ez-hondatzen), ez-akats kate I''p1, eta akats kate I''p2. Ez-akats kateko korronte-tokiko circuit-breakerarentzat, bere ebaki-gaitasuna sistemaren eta ez-akats kateko korronteen batura kontuan hartu behar da.Banatutako lerroko transformadore batera:
Sistema emandako korronte-tokiko korrontea:
Inbertsore-mota banatutako indarraren korronte-tokiko korrontea 2–4 aldiz indarraren normala (denbora 1.2–5 ms, 0.06–0.25 ziklo), eta ez-akats kateko korrontea ~4 kA. Banatutako bi-larroko transformadore batean (konparagarritasunagatik, uk% = 6.5 suposatzen da, banatutako lerroko transformadorearen pasaldi osoaren reaktantzia ehuneko uk1 - 2%:
Unitate per-unit reaktantzia da：
Sistema emandako korronte-tokiko korrontea：
ez-akats kateak gehitu ostean. Evidentziak, banatutako lerroko transformadoreak erabiliz, unitate handiak wirindarraren aldetik korronte-tokiko circuit-breakerrentzat ebaki-gaitasuna murriztu dezake.
Paraleloko moduluen parametroak oso berdinak direla eta inbertsoreen MPPT kontrol-parametroak berdinak direla suposatzen denez. Orduan, C1 = C2 = C, L1 = L2 = L, eta inbertsore bakoitzaren induktore-korrontea:
Ikus daiteke inbertsore bakoitzaren induktore-korrontea bi zatitan datoz: Lehenengoa, igotza-korrontea, bi inbertsoreentzat berdina; bigarrena, zirkulazio-korrontea, inbertsoreen irteera tensioen tamaina, fase eta maiztasunen arteko desberdintasunarekin lotuta.
Gaur egun, PV indarraren estazioetako inbertsoreen kontrol logika nagusia da Maximum Power Point Tracking (MPPT). Solar cell moduluek barne eta kanpo resistentzia dituzte. MPPT kontrolak horrelako momentu batean horrelako resistentziak berdinak egiten ditu, PV modulua indarraren puntu maximoan dabil. Irudia 3 adibidez, Inbertsore 1-en aktibo-indarra P1 eta reaktibo-indarra Q1 da:
2.3 Ez-akats kateen tensio mantentzea
Irudi 2 eta 3 adibidez, fotovoltaikoaren estazioetan inbertsore-transformadore konzentratuaren diseinua erabiltzen da, eta inbertsore eta transformadore arteko kablearen impedantsia desberdintsua da. Banatutako bi-larroko transformadore batekin, ez-akats kateko tensio zero potentzialera botatzen da. Kasu honetan, korronte-tokiko babesa jasotzeko, korronte-tokiko kateko circuit-breakerretako operazioa atzeratzea erabiltzen da. Hala ere, metodo hau fotovoltaikoaren estazioetarako babes eskaintzeko ez duela egingarria izan dezake. Akats kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kateko kate......
3 Kontzeptua
Banatutako lerroko transformadoreak ingeniaritzan askotan erabiltzen dira, batez ere konexio-ularzamenduneko fotovoltaikoaren estazioetarako. Aurrekoa aztertuta, abantaila nagusiak korronte-tokiko murriztean, zirkulazio-korrontea murriztean eta ez-akats kateen tensioa mantentzean datoz. Ingeniaritzaren diseinu adibideetan oinarrituta, artikulu honek teorian analizatu ditu hauek fotovoltaikoaren estazioetan aplikatzeko abantailak, konexio-ularzamenduneko fotovoltaikoaren estazio-proiektuetan wirindarraren eta gailuen hautapenetarako zuzendaritza bat ematen du.
