Gridga ulangan fotovoltaik elektr stansiyalarda ajratilgan navqushli transformatorlarining qanday afzalliklari bor?
Quvvatli energiya, toza va takomillashtiriladigan energiya manbasi kabi, Xitoyda qo'llab-quvvatlanadigan asosiy yangi energiya hisoblanadi. Uning teorik yig'indisi (yillik 17,000 milliard tonna standart qurilish mazmundan) aniq va katta rivojlanish potentsiali mavjud. Fotovoltaik quvvat ekinlari, avvalgi paytda maydoniy joylarda tarmoqdan mustaqil ishlaydigan, endi imkoniyatlar bilan binalar-integratsiya fotovoltaik va katta o'lchamdagi qumqoshuqga asoslangan tarmoqqa ulangan loyihalarga tez-tez rivojlanmoqda.
Bu maqola teoretik tahlil va inzhenerlik misollar orqali tarmoqqa ulangan fotovoltaik quvvat stansiyalaridagi ajratma vinchli transformatorlarni tahlil qiladi.
1 Tarmoqqa ulangan fotovoltaik quvvat stansiyalarining asosiy shematika xususiyatlari
Fotovoltaik quvvat stansiyalarining asosiy shematikasi invertor joylashuviga qat'iy bog'liq: taqsimlangan invertorlar bino-integratsiya loyihalarga mos, qumqoshuqli fotovoltaik quvvat stansiyalari uchun esa markaziy invertorlar (to'g'ri osmon tortishish orqali markaziy maksimal quvvat nuqtasini kuzatish - MPPT yordamida eng yaxshi quvvat ekinligini ta'minlash uchun).
Ammo ko'proq jarimlar yoki katta qobilyetli invertorlar har doim foydali emas—kabel masofasi, volt tortishishi va narx-moliya nisbatini hisobga olish kerak. Shuning uchun, jarimlardan kombinatorli kutchalarga, invertorlarga bo'lgan kabel uzunligi va fotovoltaik bloklarning maydoni investitsiya-foiz nisbatiga qarab aniqlanadi. Iqtisodiy optimallashtirish uchun markaziy invertorlarning qobilyeti adolatli ravishda 500 kW dan 630 kW gacha bo'lib o'tadi.
Tarmoqqa ulangan fotovoltaik quvvat stansiyalari asosan uchta asosiy shematika variantini (Rasm 1 ko'rsatilganidek) qo'llashadi. Bitta jarim shemasi (ko'tarma transformatorlari bilan) oddiy, lekin ko'p transformatorlar talab qilinadi. Katta birlik shemasi (ko'tarma transformatorlarni o'z ichiga oladi) asosiy dizayn hisoblanadi, samarali holda narx va effektivlikni muntazamlashtiradi.
Bu maqola kengaytirilgan birlik shematikasida ajratma vinchli transformatorlarni ishlatishning afzalliklarini muhokama qiladi. Oddiy ikki vinchli transformatorlarga solishtirsak, ikki vinchli transformatorning har bir fazasi bitta yuqori voltaj vinchi va ikkita past voltaj vinchidan iborat. Past voltaj vinchilari bir xil voltaj va qobilyetga ega, ammo o'rtasida zayıf magnit ba'zi mavjud, Rasm 2 ko'rsatilganidek.
Bu transformator adolatli ravishda uchta ish rejimiga ega: o'zaro ish rejimi, yarim o'zaro ish rejimi va ajratma ish rejimi. Ajratma vinchning bir nechta sohalarini umumiy past voltaj vinchiga paralleldan o'tkazib, yuqori voltaj vinchiga qarama-qarshi ishlatsa, bu o'zaro ish rejimi deb ataladi, transformatorning qisqa zanjir impedansiyasi o'zaro impedansiya X1 - 2. deb ataladi. Agar past voltaj ajratma vinchin bir sohasi yuqori voltaj vinchiga qarama-qarshi ishlasa, bu yarim o'zaro ish rejimi deb ataladi, qisqa zanjir impedansiyasi yarim o'zaro impedansiya X1 - 2' deb ataladi. Agar ajratma vinchin bir sohasi boshqa sohaga qarama-qarshi ishlasa, bu ajratma ish rejimi deb ataladi, qisqa zanjir impedansiyasi ajratma impedansiya X2 - 2'. deb ataladi.
2 Ajratma vinchli transformatorlarning afzalliklari
Osonroq tahlil uchun, mukammal mahsulotlarining texnik parametrlari olinib, oddiy ikki vinchli transformatorlarga miqdoriy solishtirish uchun foydalaniladi. 2500 kVA ajratma vinchli transformator olinsin: 37 ± 2×2.5% / 0.36 kV / 0.36 kV, 50 Hz, qisqa zanjir reaktansiyasi foizi 6.5%, to'liq o'zaro reaktansiyasi foizi 6.5%, yarim o'zaro reaktansiyasi foizi 11.7%, ajratma koeffitsienti < 3.6%.Hisob-kitoblar natijasida:
To'liq o'zaro reaktansiya: X1 - 2 = X1 + X2 // X2
Yarim o'zaro reaktansiya: X1 - 2' = X1 + X2
Birlik qiymatlar:
Yuqori voltaj tomonidagi soha reaktansiyasi:
Past voltaj tomonidagi soha reaktansiyasi:
2.1 Qisqa zanjir tokini kamaytirish
Rasm 2 da d1 da qisqa zanjir bo'lganda, qisqa zanjir toki uch komponentdan iborat: sistemadan (yuqori voltaj tomonidan, noqoncho periodik komponentlar bilan), xato yo'q soha I''p1, va xato soha I''p2. Xato sohadagi past voltaj chkalovchisi uchun, uning ochish qobiliyati sistemadan va xato yo'q sohadan kelgan toklarni hisobga oladi.Ajratma vinchli transformator bilan:
Sistemadan taqdim etilgan qisqa zanjir toki:
Invertorli taqsimlangan quvvatning qisqa zanjir toki nominal toki 2–4 marta (1.2–5 ms, 0.06–0.25 tsikl muddatida) va xato yo'q sohadagi toki ~4 kA bo'lib, oddiy ikki vinchli transformator (solishtirish uchun, uk% = 6.5, ajratma vinchli transformatorning to'liq o'zaro reaktansiyasi foizi uk1 - 2% bilan bir xil):
Birlik reaktansiyasi：
Sistemadan taqdim etilgan qisqa zanjir toki：
xato yo'q sohalardan qo'shimcha hisobga olingan. Aniq, kengaytirilgan birlik shematikasida ajratma vinchli transformatorlarni ishlatish past voltaj tomonidagi soha chkalovchilarining ochish qobiliyat talabini o'zgartiradi.
Paralleldan o'tkazilgan modullarning parametrlari butunlay bir xil va invertorlar uchun MPPT boshqaruv parametrlari bir xil deb faraz qilsak. Keyin, C1 = C2 = C, L1 = L2 = L, va har bir invertorning induktor toki:
Har bir invertorning induktor tokining ikkita qismidan iboratligi ko'rinadi: Birinchisi yuk toki, ikkita invertor uchun bir xil; ikkinchisi aylanma toki, invertorlarning chiqariladigan voltajlari amplitudasining, fazasining va chastotasining farqlari bilan bog'liq.
Hozirgi paytda, PV quvvat stansiyalaridagi invertorlar uchun asosiy boshqaruv logikasi Maksimal Quvvat Nuqtasini Kuzatish (MPPT). Solar panel modullarining ichki va tashqi qarshiliklari mavjud. MPPT boshqaruv usuli bu qarshiliklarni aniq paytda tenglashtirsa, PV modul maksimal quvvat nuqtasida ishlaydi. Rasm 3 misol sifatida, Invertor 1 tomonidan chiqariladigan aktiv quvvat P1 va reaktiv quvvat Q1 quyidagicha hisoblanadi:
2.3 Xato yo'q sohalarining voltajini saqlash
Rasm 2 va 3 misollarini olsak, fotovoltaik quvvat stansiyalari adolatli ravishda markaziy invertor-transformator joylashuvini qo'llashadi va invertor va transformator orasidagi kabel impedansiyasi e'tiborga olinmaydi. Oddiy ikki vinchli transformator bilan, xato yo'q sohadagi voltaj nol potentsialga tortiladi. Bu holatda, relay himoya ishlatiladi, xato yo'q sohadagi chkalovchini ishga tushirishni notekin qilib, xato o'chirish sohalarini kamaytirishga qaratiladi. Ammo, bu usul fotovoltaik quvvat stansiyalari uchun himoya talablarni qanoatlantirmaydi. Agar xato sohadagi chkalovchining o'chirish vaqti invertorning past voltajda davom ettirish qobiliyatidan oshib ketse, xato yo'q soha tarmoqdan majburan ajratilib turadi, xato sohalarini kengaytirish riskini oshiradi.
Ajratma vinchli transformator bilan, ajratma impedansiyasi sababli, sistemadan taqdim etilgan qisqa zanjir toki ajratma vinchli transformatorning yarim o'zaro rejimida ishlaydi. Xato yo'q sohadagi invertordan taqdim etilgan qisqa zanjir toki ajratma vinchli transformatorning ajratma rejimiga mos keladi. Qisqa zanjir paytda, xato yo'q sohadagi invertorning chiqariladigan voltaji U''2 quyidagicha hisoblanadi: I''s × X'2+ I''p2× (X''2 + X'''2). Yuqori voltaj tomonida cheksiz sistem borligi sababli, oldindan baholanganidek, I''s I''p2 dan juda katta. Shuning uchun, birinchi qism I''s × X'2 tortilmaydi va ikkinchi qismdan I''p2 × (X''2 + X'''2) katta.
Hisob-kitoblarni ko'rib chiqish natijasida, . Xato yo'q sohadagi invertorning chiqariladigan voltaji kamida 0.5Un darajada saqlanadi. Fotovoltaik quvvat stansiyalarining past voltajda davom ettirish talablari bo'yicha, xato sohadagi chkalovchining o'chirish vaqti 1 s (50 tsikl) dan katta bo'lishi kerak. Shuning uchun, ajratma vinchli transformatorlarni ishlatish orqali, xato sohadagi chkalovchining o'chirish vaqtida xato yo'q soha tarmoqdan ajratilishini ta'minlash mumkin.
3 Xulosa
Ajratma vinchli transformatorlar inzheneriyada keng qo'llaniladi, ayniqsa tarmoqqa ulangan fotovoltaik quvvat stansiyalari uchun moqobil. Yukolda bahslanganidek, ularning afzalliklari asosan qisqa zanjir tokini kamaytirish, ish rejimida aylanma tokni cheklash va xato yo'q sohalarining voltajini saqlashda. Inzheneriyaviy dizayn misollariga asosan, bu maqola ularning fotovoltaik quvvat stansiyalaridagi qo'llanish afzalliklarini teoretik ravishda tahlil qiladi, tarmoqqa ulangan fotovoltaik quvvat stansiyalaridagi shematika shakllarini tanlash va jihozlash uchun qandaydir yo'naltiruvchi ma'nosini beradi.
