ग्रिड-संलग्न फोटोवोल्टाइक पावर स्टेशनमा विभाजित वाइंडिंग ट्रान्सफार्मरको कुन कुन लाभहरू छन्?

सौर ऊर्जा, एक स्वच्छ र पुनः-उत्पादनीय ऊर्जा स्रोत, चीनमा समर्थित नवीन ऊर्जाको एक महत्त्वपूर्ण क्षेत्र हो। यसको सैद्धान्तिक रूपमा बहुल (प्रतिवर्ष 17,000 अरब टन मानक कोयला समतुल्य) र विशाल विकासको संभावना छ। फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन, जो पहिले दूरीको अप्रत्यक्ष विद्युत नेटवर्कको क्षेत्रमा प्राथमिक रूपमा संचालन गर्थ्यो, अहिले भवन-समावेशी फोटोवोल्टाइक र ठूलो पैमानाका रेगुको आधारमा नेटवर्क-जोडिँएको परियोजनामा तेजीले विकसित हुँदै छ।

यो पेपर सिद्धान्तीय विश्लेषण र अभियान्त्रिक मामलाहरू द्वारा नेटवर्क-जोडिँएको फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनहरूमा विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरहरूको विश्लेषण गर्छ।

1 नेटवर्क-जोडिँएको फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनको मुख्य परिपथको विशेषताहरू

फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनको मुख्य परिपथ इन्वर्टर व्यवस्थासँग घनिष्ठ रूपमा सम्बन्धित छ: वितरित इन्वर्टरहरू भवन-समावेशी परियोजनाहरूको लागि उपयुक्त छन्, जबकि रेगुको फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनहरूको लागि एकीकृत इन्वर्टरहरू पसन्द गरिन्छ (एकीकृत माहिती बिन्दु ट्रैकिङ - MPPT द्वारा समान रोशनीमा अनुकूल विद्युत उत्पादन दक्षता प्राप्त गर्न)।

तर, अधिक स्ट्रिङ वा ठूलो क्षमताका इन्वर्टरहरू हमेशा लाभदायक छैन - केबल दूरी, वोल्टेज गिरावट, र लागत-दक्षता विचार गर्नुपर्छ। त्यसैले, स्ट्रिङहरू देखि कम्बाइनर बक्सहरू देखि इन्वर्टरहरूमा केबलको लामो र फोटोवोल्टाइक ब्लकको क्षेत्र निवेश-पुनर्निवेश अनुपात द्वारा निर्धारित हुन्छ। आर्थिक अनुकूलनको लागि, एकीकृत इन्वर्टरको क्षमता सामान्यतया 500 kW देखि 630 kW बीच हुन्छ।

नेटवर्क-जोडिँएको फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनहरू तीन मुख्य परिपथ योजनाहरू (आंकडा 1 देखि) अपनाउँछन्। एकल-स्ट्रिङ योजना (स्टेप-अप ट्रान्सफार्मरहरू सहित) साधारण छ तर धेरै ट्रान्सफार्मरहरूको आवश्यकता छ। ठूलो युनिट योजना (स्टेप-अप ट्रान्सफार्मरहरू सहित) मुख्यधारा डिझाइन हो, जसले लागत र दक्षतालाई प्रभावी रूपमा संतुलन गर्दछ।

यो पेपर विस्तारित-युनिट वायरिङमा विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरहरूको उपयोगको लाभहरू बारेमा चर्चा गर्छ। एक सामान्य डबल-विन्डिङ ट्रान्सफार्मरभन्दा, डबल-विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको प्रत्येक फेजमा एक उच्च-वोल्टेज विन्डिङ र दुई निम्न-वोल्टेज विन्डिङहरू छन्। निम्न-वोल्टेज विन्डिङहरूको वोल्टेज र क्षमता समान छन् तर उनीहरू बीचमा केवल कमजोर चुम्बकीय कपलिङ छ, जसलाई आंकडा 2 मा देखाइयो छ।

यो ट्रान्सफार्मर सामान्यतया तीन कार्यान्वयन तरिकाहरू छन्: थ्रू कार्यान्वयन, अर्ध-थ्रू कार्यान्वयन, र विभाजित कार्यान्वयन। जब विभाजित विन्डिङको केही शाखाहरू एक जम्मा निम्न-वोल्टेज विन्डिङमा समान्तर रूपमा जोडिएको छ र उच्च-वोल्टेज विन्डिङको विरुद्ध कार्यान्वयन गर्दछ, त्यो थ्रू कार्यान्वयन भनिन्छ, र ट्रान्सफार्मरको शॉर्ट-सर्किट इम्पीडन्स थ्रू इम्पीडन्स X_{1 - 2.} भनिन्छ। जब निम्न-वोल्टेज विभाजित विन्डिङको एक शाखा उच्च-वोल्टेज विन्डिङको विरुद्ध कार्यान्वयन गर्दछ, त्यो अर्ध-थ्रू कार्यान्वयन भनिन्छ, र शॉर्ट-सर्किट इम्पीडन्स अर्ध-थ्रू इम्पीडन्स X_{1 - 2'} भनिन्छ। जब विभाजित विन्डिङको एक शाखा अर्को शाखाको विरुद्ध कार्यान्वयन गर्दछ, त्यो विभाजित कार्यान्वयन भनिन्छ, र शॉर्ट-सर्किट इम्पीडन्स विभाजित इम्पीडन्स X_{2 - 2'}. भनिन्छ।

2 विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरहरूको लाभहरू

सरलता लागि, परिपक्व उत्पादहरूका तकनीकी पैरामिटरहरू उद्धृत गरिएका छन् र सामान्य डबल-विन्डिङ ट्रान्सफार्मरहरूको साथ राशिय तुलना गरिन्छ। 2500 kVA विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मर लिन: 37 &plusmn; 2&times;2.5% / 0.36 kV / 0.36 kV, 50 Hz, शॉर्ट-सर्किट रिएक्टन्स प्रतिशत 6.5%, पूर्ण-थ्रू रिएक्टन्स प्रतिशत 6.5%, अर्ध-थ्रू रिएक्टन्स प्रतिशत 11.7%, विभाजन गुणाङ्क < 3.6%। गणना दिन्छ:

पूर्ण-थ्रू रिएक्टन्स: X_{1 - 2} = X₁ + X₂ // X₂

अर्ध-थ्रू रिएक्टन्स: X_{1 - 2'} = X₁ + X₂   

पर-युनिट मान:

उच्च-वोल्टेज तिर परिचालन रिएक्टन्स:

निम्न-वोल्टेज तिर परिचालन रिएक्टन्स:

2.1 शॉर्ट-सर्किट विद्युत धर्म घटाउन

आंकडा 2 मा d₁ मा शॉर्ट-सर्किट भएको देखि, शॉर्ट-सर्किट विद्युत धर्ममा तीन घटकहरू छन्: प्रणालीबाट (उच्च-वोल्टेज तिर, अपघटित अवधारणीय घटकहरू), गलती बिना शाखा I''_p1, र गलती शाखा I''_p2। गलती शाखाको लागि निम्न-वोल्टेज सर्किट ब्रेकरको टुक्राउन दक्षता प्रणाली र गलती बिना शाखाको विद्युत धर्मको योग विचार गर्दछ। विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको साथ:

प्रणालीबाट उपलब्ध शॉर्ट-सर्किट विद्युत धर्म:

इन्वर्टर-प्रकारको वितरित शक्तिको शॉर्ट-सर्किट विद्युत धर्म रेटेड विद्युत धर्मको 2-4 गुना छ (समय 1.2-5 ms, 0.06-0.25 चक्र), र गलती बिना शाखाको विद्युत धर्म ~4 kA हुन्छ। सामान्य डबल-विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको लागि (तुलनाको लागि, धेरै u_k% = 6.5, विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको पूर्ण-थ्रू रिएक्टन्स प्रतिशत u_{k1 - 2%} समान गर्न):

पर-युनिट रिएक्टन्स हो:

प्रणालीबाट उपलब्ध शॉर्ट-सर्किट विद्युत धर्म हो:

गलती बिना शाखाको योगदान सहित। स्पष्ट रूपमा, विस्तारित-युनिट वायरिङमा विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरहरूको उपयोग निम्न-वोल्टेज तिर शाखा सर्किट ब्रेकरको टुक्राउन दक्षता आवश्यकता लामो घटाउँछ।

समानान्तर माड्युलहरूको पैरामिटरहरू पूर्ण रूपमा समान र इन्वर्टरहरूको MPPT नियन्त्रण पैरामिटरहरू समान भएको धेरै गरिन्छ। त्यसैले, C₁ = C₂ = C, L₁ = L₂ = L, र प्रत्येक इन्वर्टरको इन्डक्टर विद्युत धर्म हो:

देखिन्छ कि प्रत्येक इन्वर्टरको इन्डक्टर विद्युत धर्म दुई भागहरू समाविष्ट छन्: पहिलो भाग लोड विद्युत धर्म हो, जुन दुई इन्वर्टरहरूको लागि समान छ; दोस्रो भाग चक्रवाती विद्युत धर्म हो, जसले इन्वर्टरहरूको आउटपुट वोल्टेजको अन्तर, दिशा, र आवृत्ति फरकसँग सम्बन्धित छ।

हाल, PV विद्युत स्टेशनहरूमा इन्वर्टरहरूको मुख्य नियन्त्रण तर्क अधिकतम शक्ति बिन्दु ट्रैकिङ (MPPT) हो। सौर सेल माड्युलहरूमा आन्तरिक र बाह्य प्रतिरोधहरू छन्। जब MPPT नियन्त्रण यी प्रतिरोधहरूलाई केही क्षणमा बराबर बनाउँछ, त्यसो बेला PV माड्युल अधिकतम शक्ति बिन्दुमा संचालन गर्छ। आंकडा 3 ले उदाहरण गर्दछ, इन्वर्टर 1 द्वारा निर्गत गरिएको सक्रिय शक्ति P₁ र असक्रिय शक्ति Q₁ हुन्छ:

2.3 गलती बिना शाखाको वोल्टेज बनाएको

आंकडा 2 र 3 ले उदाहरण गर्दछ, फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनहरू सामान्यतया एकीकृत इन्वर्टर-ट्रान्सफार्मर व्यवस्थाको अनुसरण गर्छ, र इन्वर्टर र ट्रान्सफार्मर बीचको केबल इम्पीडन्स उपेक्षणीय छ। सामान्य डबल-विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको साथ, गलती बिना शाखाको वोल्टेज शून्य स्तरमा पत्ता लग्छ। यस मामलामा, सामान्यतया रिले सुरक्षा उपयोग गरिन्छ गलती बिना शाखा सर्किट ब्रेकरको कार्यान्वयन देराउन गलती हटाउनको क्षेत्र घटाउन। तर, यो तरिका फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनको सुरक्षा आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन। यदि गलती शाखाको हटाउन समय इन्वर्टरको निम्न-वोल्टेज राइड-थ्रू क्षमताभन्दा बढी हुन्छ, गलती बिना शाखा विद्युत नेटवर्कबाट बलाइ छुटेको जान्छ, गलतीको क्षेत्र विस्तार गर्ने जोखिम बढ्छ।

विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको साथ, विभाजित इम्पीडन्सको अस्तित्वको कारण निकायद्वारा प्रदान गरिएको शॉर्ट-सर्किट विद्युत धर्म विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको अर्ध-थ्रू मोडमा संचालन गर्ने जस्तो हुन्छ। गलती बिना शाखा इन्वर्टरद्वारा प्रदान गरिएको शॉर्ट-सर्किट विद्युत धर्म विभाजित विन्डिङ ट्रान्सफार्मरको विभाजित मोडमा संचालन गर्ने जस्तो हुन्छ। शॉर्ट-सर्किटको क्षणमा, गलती बिना शाखा इन्वर्टरको आउटप