Gridə birləşdirilmiş PV enerji nəqilinin quru transformatorlarının sarma konfiqurasiyası

Güneş fotovoltaik enerji üretimi, güneş enerjisinin kullanılmasının ana formlarından biridir ve güneş hücresi aracılığıyla güneş ışığını elektrik enerjisine dönüştürür. Kaynak, malzeme veya çevre sınırlamalarından uzak ve çevreye dost olan bu teknoloji geniş bir gelecek vadediyor ve küresel olarak öncelikli yenilenebilir bir enerji teknolojisidir. Ağ bağlantılı fotovoltaik sistemlerde, dönüşüm ekipmanlarının (transformatörler) kritik öneme sahiptir. PV için kullanılan step-up transformatörler genellikle 10 kV/35 kV SC serisi epoksi izole edilmiş kurutulmuş tip ünitelerdir ve iki bobinli ve çift bölünmüş tiplere ayrılır. Bu makale, onların seçimini detaylandırır.

1 İki Bobinli Kurutulmuş Tip Transformatörler

PV için kullanılan iki bobinli kurutulmuş tip transformatörlerin yapısı (Şekil 1, orijinal referans korunmuştur), tasarım, üretim ve imalat açısından geleneksel dağıtım kurutulmuş tip transformatörlerden çok farklı değildir - temel farkı, step-up rolüdür. Genellikle, tek bir inverter'in belirlenmiş çıkış kapasitesine ve ağ gerilimine göre eşleşen bir iki bobinli ünitesi bulunur.

Kurutulmuş tip transformatörün nötr noktasındaki bağlanmanın inverter çalışması sırasında başarısız olabileceği ve harmoniklerin var olduğu göz önüne alındığında, bağlantı grubu genellikle Dy11 olarak seçilir ki, ekipmanın istikrarlı çalışmasını sağlar.

2 Çift Bölünmüş Kurutulmuş Tip Transformatörler

Son yıllarda, kısa devre akımlarını sınırlamak ve başlangıç maliyetlerini azaltmak için, bölünmüş transformatörler (genellikle düşük gerilimli bobinin, elektriksel olarak bağlantısız dallara ² bölünmesi) giderek daha fazla tercih edilmektedir. PV projelerinde, çift bölünmüş transformatörler yaygın olarak kullanılmaktadır: iki bağımsız inverter ünitesi, çift bölünmüş bobinin iki dalına bağlanır ve bağımsız veya birlikte çalışabilir.Inverter harmonikleri dikkate alındığında, bağlantı grupları genellikle D, y11y11 veya Y, d11d11'dir. Ülkede, yapısal olarak aksial bölünmüş veya radyal bölünmüş olurlar.

Şekil 2'ye (orijinal referans) göre, düşük gerilimli bobin aynı çekirdekte iki aksial dağılmış dala sahiptir. Dal arasında elektriksel değil, manyetik bir bağlantı vardır (bağlantının derecesi yapıya ² bağlıdır) ve segmental veya tel sarılı olabilir. Yüksek gerilimli bobin, düşük gerilimli bobin dallarına karşılık gelen iki paralel dala sahiptir, benzer özelliklere sahip olup toplam kapasitesi transformatörün kapasitesine eşittir.

2.1 Aksial Çift Bölünmüş Kurutulmuş Tip Transformatörler

Simetrik yapı ve dengeli sızıntı manyetiği ile tam/half-through operasyonunda iyi performans gösterir. Aksial bölünmüş dallar arasındaki yüksek impedans, kısa devre akımlarını azaltır ve bir dal başarısız olduğunda diğer dal çalışabilir.

Ancak, yüksek gerilimli bobin (iki paralel bobin), geleneksel bobinlere kıyasla tur sayısını ikiye katlayıp iletken kesit alanını yarıya indirir. 35kV D-bağlantılı bir tasarım, bobin üretim sorunlarına (tur kontrolü, düşük verimlilik) yol açarak güvenliği/yeterliliği etkiler.

Ayrıca, üst/alt düşük gerilimli bobinler (dikey olarak düzenlenmiş) yaklaşık 20K sıcaklık farkına sahiptir (üst daha sıcak hava konveksiyonundan dolayı). Bu nedenle, tasarım/üretimde sıcaklık artışı kontrolleri artırılmalı ve uygun yalıtım seçimi yapılmalıdır.

2.2 Radyal Çift Bölünmüş Kurutulmuş Tip Transformatörler

Sıkça kullanılan radyal çift bölünmüş kurutulmuş tip transformatörler (Şekil 3'teki yapısal düzen), genellikle iki radyal dağılmış düşük gerilimli bobin dalına (genellikle yapısal özelliginden dolayı tel sarılı) ve tek bir bütüncül yüksek gerilimli bobine sahiptir.

Yüksek gerilimli bobin, normal olarak seçilen tur sayısı ve iletken kesit alanı ile, aksial çift bölünmüş tiplere kıyasla daha iyi bobin işlemi/verimliliğe sahiptir. Neredeyse mükemmel simetri, tam/half-through operasyonda iyi amper-tur dengesini ve dengeli düşük gerilimli bobin sıcaklık artışı sağlar.

Ancak, radyal bölünmüş düşük gerilimli bobinler, küçük bölünme impedansına ve büyük bağlantı kapasitansına sahiptir, bu da bobinler arası interferansı artırır. Bu, çıktı güç kalitesini ve inverter bileşenlerinin güvenilirliğini etkiler, inverter tarafındaki kontrol döngüsü ve sistemin ayarlanması gerektirir.

2.3 Özel Çift Bölünmüş Kurutulmuş Tip Transformatörler

Şekil 4, aksial (segmental/tel sarılı düşük gerilimli) ve radyal (tek yüksek gerilimli) bölünmeleri birleştiren hibrit bir tasarımdır. Bu hibrit, radyal düşük gerilimli ve aksial yüksek gerilimli sorunlarını çözer, maliyetleri azaltır ve üretim verimliliğini artırır.

Ancak, half-through operasyonu (örneğin, çevre faktörleri veya inverter arızaları nedeniyle) ciddi amper-tur dengesizliğine yol açar, bu da uç bobin sızıntı manyetik alanını ve aşırı ısınmayı artırır. Bu tasarım, bu nedenle yüksek risklidir.

3 Sonuç

Ağ bağlantılı PV transformatörleri, çoğunlukla iki bobinli (step-up, D, y11) veya çift bölünmüş yapılandırmalar kullanır. Çift bölünmüş tasarımlar için ana öneriler:

• Güç kalitesi için yeterli düşük gerilimli bölünme impedansını koruyun.

• Aksial bölünme sıcaklık farklarını yalıtım seçimi esnasında dikkate alın.

• 35kV uygulamaları için Y, d11d11 kullanın.

• Half-through operasyon riskleri nedeniyle özel hibrit tasarımlardan kaçının.