Бұйрықтың қысқа түрде бөлінетін трансформаторлардың жарық энергиялық электростанцияларда қандай артықшылықтары бар?

Күн энергиясы, таза және жаңартылатын энергия ресурсы ретінде, Китаеде қолдау көрсетілетін негізгі жаңа энергия. Оның теориялық жиынтығы (жыл сайын 17,000 миллиард тонна стандартты мүшелерге сейсен) бай және өте дамуы мүмкін. Фотоэлектрстандар, бұрын емес аймақтарда өзара байланысты жұмыс істеуден, енді жатық интегралды фотоэлектрстандар мен шөгілденген деңгейде өзара байланысты жүйелерге өзгеріп отыр.

Бұл мақала, теориялық талдау және инженерлік түсіндірулер арқылы, өзара байланысты фотоэлектрстандарда бөліктік витокты трансформаторларды талдайды.

1 Өзара байланысты фотоэлектрстандардың негізгі электр схемасының өзіндік ерекшеліктері

Фотоэлектрстандардың негізгі электр схемасы инверторлардың орналасуымен тығыз байланысты: таралған инверторлар жатық интегралды проекттер үшін ыңғайлы, ал орталық инверторлар шөгілденген фотоэлектрстандар үшін таңдалады (бірдей жарықтау арқылы орталық Максималды Күш Нүктесін Табу - MPPT арқылы оптималды күш өндіру еффективтілігін жеткізу үшін).

Бірақ, көп қатарлар немесе үлкен қабілетті инверторлардың болуы әрқашан да пайдалы емес - кабельдің ұзындығы, напряжение төмендері және құны-сапасы ескерілетіні керек. Сондықтан, қатарлардан комбинаторлық шкафтарға, инверторларға және фотоэлектр блоктарының аудандарына дейінгі кабельдердің ұзындығы инвестиция-ақылсыздық қатынасына байланысты анықталады. Экономикалық оптимизация үшін, орталық инверторлардың қабілеті типік түрде 500 kW-дан 630 kW-ға дейін болады.

Өзара байланысты фотоэлектрстандар үш негізгі электр схемасын қолданады (Сурет 1). Бір қатар схемасы (түсіру трансформаторларымен) қарапайым, бірақ көптеген трансформаторларды талап етеді. Үлкен модуль схемасы (түсіру трансформаторларымен) негізгі дизайн, құны және еффективтілікті ыңғайлауға және бағыттауға ыңғайлы.

Бұл мақала, үлкен модуль схемасында бөліктік витокты трансформаторларды қолдануының артықшылықтарын талқылайды. Жалпы екі витокты трансформаторларға салыстырғанда, екі бөлікті витокты трансформатордың әр фазасында бір жоғары напряжение витогы және екі төмен напряжение витогы бар. Төмен напряжение витоктарының напряжение және қабілеттері бірдей, бірақ олардың арасында гипотетикалық магниттік байланыс әлі де жоғары емес, суретте көрсетілгені сынып (Сурет 2).

Бұл трансформатор типік түрде үш иш режиміне ие: толық өту, жарты өту және бөлу. Егер бөлікті витоктың бірнеше бөлігін бір жалпы төмен напряжение витогына параллельдеп, жоғары напряжение витогымен жұмыс істесе, ол "толық өту" деп аталады, және трансформатордың кіріс-шығыс импедансы "толық өту импедансы" деп аталады X_{1 - 2}. Егер төмен напряжение бөлікті витоктың бір бөлігі жоғары напряжение витогымен жұмыс істесе, ол "жарты өту" деп аталады, және кіріс-шығыс импедансы "жарты өту импедансы" деп аталады X_{1 - 2'}. Егер бөлікті витоктың бір бөлігі басқа бір бөлігімен жұмыс істесе, ол "бөлу" деп аталады, және кіріс-шығыс импедансы "бөлу импедансы" деп аталады X_{2 - 2'}.

2 Бөлікті витокты трансформаторлардың артықшылықтары

Оңай талқылау үшін, жеткілікті продукттардың техникалық параметрлері қолданылып, оларды жалпы екі витокты трансформаторлармен сандық салыстыру үшін. Мысалы, 2500 kVA бөлікті витокты трансформатор: 37 ± 2×2.5% / 0.36 kV / 0.36 kV, 50 Hz, кіріс-шығыс реактивтік импедансы 6.5%, толық өту реактивтік импедансы 6.5%, жарты өту реактивтік импедансы 11.7%, бөлу коэффициенті < 3.6%.Есептеулер:

Толық өту реактивтік импедансы: X_{1 - 2} = X₁ + X₂ // X₂

Жарты өту реактивтік импедансы: X_{1 - 2'} = X₁ + X₂   

Бірліктік мәндер:

Жоғары напряжение жағы бөлігінің реактивтік импедансы:

Төмен напряжение жағы бөлігінің реактивтік импедансы:

2.1 Кіріс-шығыс ағынын азайту

Сурет 2-де d₁ нүктесінде кіріс-шығыс болғанда, кіріс-шығыс ағыны үш компоненттен тұрады: жүйеден (жоғары напряжение жағы, зейнетке алынбайтын периодты компоненттер), немесеу бөлігі I''_p1, және кіріс-шығыс бөлігі I''_p2. Төмен напряжение жағындағы кіріс-шығыс бөлігінің автоматтық выключителясының бөлу қабілеті жүйеден және немесеу бөлігінен келген ағындарды ескере отырып анықталады. Бөлікті витокты трансформатор үшін:

Жүйеден келген кіріс-шығыс ағыны:

Инверторлық таратылған күштің кіріс-шығыс ағыны номиналдық ағыннан 2-4 есе (1.2-5 ms, 0.06-0.25 цикл) болады, немесеу бөлігіндегі ағын ~4 kA. Жалпы екі витокты трансформатор үшін (сравнимости үшін, u_k% = 6.5, бөлікті витокты трансформатордың толық өту реактивтік импедансының проценті u_{k1 - 2%}:

Бірліктік реактивтік импеданс:

Жүйеден келген кіріс-шығыс ағыны:

немесеу бөліктерінің қосымша үлесімен. Айқын, бөлікті витокты трансформаторларды қолдану төмен напряжение жағындағы бөлігінің автоматтық выключителясының бөлу қабілетінің талаптарын өте азайтады.

Параллельдік модулдердің параметрлері толықтай бірдей және инверторлардың MPPT басқару параметрлері де бірдей деп ұйғарайық. Онда C₁ = C₂ = C, L₁ = L₂ = L, және әрбір инвертордың индуктордың ағыны:

Анықталады, әрбір инвертордың индуктордың ағыны екі бөліктен тұрады: Біріншісі - жүк ағыны, бұл екі инвертор үшін де бірдей; екіншісі - айналу ағыны, бұл инверторлардың шығыс напряжениелерінің амплитудасы, фазасы және частотасының айырмашылығына байланысты.

Азықта, фотоэлектрстандарда инверторлардың негізгі басқару логикасы - Максималды Күш Нүктесін Табу (MPPT). Күн элементтерінің ішкі және сыртқы сопротивтілері бар. MPPT басқаруы олардың сопротивтілерін белгілі бір уақытта теңестіргенде, PV модулі максималды күш нүктесінде жұмыс істейді. Сурет 3-ті мысал ретінде қарастырайық, Инвертор 1-дің шығарған активті күш P₁ және реактивті күш Q₁:

2.3 Немесеу бөліктеріндегі напряжение тұрақты етілуі

Суреттер 2 және 3-ті мысал ретінде қарастырайық, фотоэлектрстандарда көбінесе орталық инвертор-трансформатордың орналасуы қолданылады, және инвертор мен трансформатор арасындағы кабельдің импедансы есепке алынбайды. Жалпы екі витокты трансформатор үшін, немесеу бөлігінің напряжение нөлге түседі. Бұл жағдайда, релейлік қорғау көбінесе немесеу бөлігінің автоматтық выключителясының жұмысын замандастыратын түрде қолданылады, сондықтан кіріс-шығыс аймағын азайтады. Бірақ, бұл ықтимал, фотоэлектрстандар үшін қорғау талаптарына жоғары деңгейде сәйкес келмейді. Егер кіріс-шығыс бөлігінің жою уақыты инвертордың төмен напряжение өту қабілетінен асып кетсе, немесеу бөлігі жүйеден алып тасталады, бұл кіріс-шығыс аймағын кеңейтудің рискин арттырады.

Бөлікті витокты трансформатор үшін, бөлу импедансының бар болуынан, жүйеден келген кіріс-шығыс ағыны бөлікті витокты трансформатордың жарты өту режимінде жұмыс істейді. Немесеу бөлігінің инверторынан келген кіріс-шығыс ағыны бөлікті витокты трансформатордың бөлу режиміне сәйкес болады. Кіріс-шығыс уақытында, немесеу бөлігінің инверторының шығарған напряжение U''₂ I''_s × X'₂ + I''_p2 × (X''₂ + X'''₂) болады. Жоғары напряжение жағы бескініш жүйе болғандықтан, бұрынғы талдау бойынша, I''_s I''_p2-ден көп болады. Сондықтан, бірінші бөлік I''_s × X'₂ өсуінен түсбейді және екінші бөлік I''_p2 × (X''₂ + X'''₂) -ден үлкен болады.

Есептеулер бойынша, U''₂ > I''_s × X'₂ = 185 V. Немесеу бөлігінің инверторының шығарған напряжение 0.5U_n немесе одан үлкен болады. Фотоэлектрстандардың төмен напряжение өту талаптары бойынша, жою уақыты 1 s (50 цикл) -ден артық болады. Сондықтан, бөлікті витокты трансформаторларды қолдану арқылы, кіріс-шығыс бөлігінің автоматтық выключителясының жою уақытында немесеу бөлігі жүйеден алып тасталмайды.

3 Пікір

Бөлікті витокты трансформаторлар инженерияда кеңінен қолданылады, өзара байланысты фотоэлектрстандар үшін ыңғайлы. Бұл мақала бойынша, олардың артықшылықтары негізінен кіріс-шығыс ағынын азайту, жұмыс істеу арқылы айналу ағынын шектеу және немесеу бөліктеріндегі напряжение тұрақты ету. Инженериялық дизайның мысалы бойынша, бұл мақала фотоэлектрстандарда олардың қолдану артықшылықтарын теориялық түрде талдау арқылы, өзара байланысты фотоэлектрстандардың жобаларында схемаларды және жабдықтарды таңдау үшін білім беру үшін қауіпсіздік береді.