Konfigurasyon ng Winding ng Dry-Type Transformers para sa Grid-Connected PV Power Generation

Ang paggawa ng kuryente mula sa solar photovoltaic ay isang pangunahing paraan ng paggamit ng enerhiya ng araw, na nagpapalit ng liwanag ng araw sa kuryente gamit ang solar cells. Walang limitasyon sa yamang likas, materyales, o kapaligiran at eco-friendly, may malaking potensyal ito at isa sa mga prioritaryong renewable energy tech sa buong mundo. Sa grid-connected PV systems, mahalaga ang mga transformer (core energy-conversion gear). Ang kasalukuyang step-up transformers para sa PV ay pangunahing gumagamit ng 10 kV/35 kV SC-series epoxy-insulated dry-type units, na nahahati sa two-winding at double-split types. Ito ang detalye ng kanilang pagsusuri.

1 Two-Winding Dry-Type Transformers

Ang struktura ng two-winding dry-type transformers para sa PV (tulad ng ipinapakita sa Figure 1, original reference retained) ay hindi masyadong naiiba mula sa tradisyunal na distribution dry-type transformers sa disenyo, proseso, at paggawa—ang pangunahing pagkakaiba ay ang kanilang step-up role. Karaniwan, ang bawat inverter ay nakakakuha ng matching two-winding unit batay sa rated output nito at grid voltage.

Bilang resulta ng posibleng pagkakamali ng neutral-point grounding ng dry-type transformer sa panahon ng operasyon ng inverter at ang pagkakaroon ng harmonics, ang kanilang connection group ay karaniwang Dy11 upang masiguro ang estableng pag-operate ng mga equipment.

2 Double-Split Dry-Type Transformers

Sa mga nakaraang taon, upang limitahan ang short-circuit currents at bawasan ang capital costs, ang mga split transformers (na may isang winding, karaniwang low-voltage, na nahahati sa mga electrically disconnected branches ²) ay lalong tinatanggap. Para sa mga PV projects, common ang double-split transformers: dalawang independent na inverter units na konektado sa dalawang branches ng double-split winding, na maaaring mag-operate nang independiyente o magkasama.Tinutukan ang mga harmonics ng inverter, ang kanilang connection group ay karaniwang D, y11y11 o Y, d11d11. Sa bansa, sila ay structurally axial-split o radial-split.

Tulad ng ipinapakita sa Figure 2 (original reference), ang low-voltage winding ay may dalawang axially-distributed branches sa parehong core. Wala silang electrical pero magnetic coupling (degree depends on structure ²), at maaaring segmental o wire-wound. Ang high-voltage winding ay may dalawang parallel branches na match sa low-voltage ones, na may katulad na specs at total capacity na kapareho ng transformer.

2.1 Axial Double-Split Dry-Type Transformers

May simetriyal na struktura at uniform na leakage flux, ito ay maganda ang performance sa through/half-through operation. Malaking impedance sa pagitan ng axially-split branches na binabawasan ang short-circuit currents, tiyak na ang isang branch ay maaaring mag-operate kung ang iba ay nabigo.

Gayunpaman, ang high-voltage winding (dalawang parallel windings) ay may doble na turns ngunit kalahati ang cross-section ng conductor kumpara sa conventional. Ang 35kV D-connected design ay may mga isyu sa winding production (turn control, mababa ang efficiency), na nakakaapekto sa kaligtasan/reliability.

Kasama pa rito, ang upper/lower low-voltage windings (arranged vertically) ay may temperature difference na humigit-kumulang 20K (mas mainit ang upper dahil sa air convection). Kaya, kinakailangan ng enhanced na temperature-rise checks at proper insulation selection sa disenyo/manufacturing.

2.2 Radial Double-Split Dry-Type Transformers

Common ang mga radial double-split dry-type transformers (structural layout sa Fig. 3) na may dalawang radially-distributed low-voltage winding branches (karaniwang wire-wound, dahil sa structural specificity) at single integral high-voltage winding.

Ang high-voltage winding, na may normal na selected turns at conductor cross-section, ay mas maganda ang winding process/efficiency kumpara sa axial double-split types. Ang near-perfect symmetry nito ay nagbibigay ng good ampere-turn balance sa through/half-through operation, plus uniform na low-voltage winding temperature rise.

Gayunpaman, ang radially-split low-voltage windings ay may maliit na division impedance at malaking coupling capacitance, na nagdudulot ng pagtaas ng inter-winding interference. Ito ay nakakaapekto sa quality ng output power at reliability ng inverter components, kaya kinakailangan ng adjustments sa inverter-side control loop at system.

2.3 Special Double-Split Dry-Type Transformers

Ang Fig.4 ay nagpapakita ng hybrid design na nag-combine ng axial (segmental/wire-wound low-voltage) at radial (single high-voltage) splits. Ang hybrid na ito ay nag-aaddress ng mga isyu sa radial low-voltage at axial high-voltage, na binabawasan ang costs at nagpapabuti sa manufacturing efficiency.

Gayunpaman, ang half-through operation (halimbawa, dahil sa environmental factors o inverter faults) ay nagdudulot ng severe na ampere-turn imbalance, na nagreresulta sa end-winding leakage flux at overheating. Ang disenyo na ito ay mataas ang risk.

3 Conclusion

Ang grid-connected PV transformers ay pangunahing gumagamit ng two-winding (step-up, D, y11) o double-split configurations. Key recommendations para sa double-split designs:

• Panatilihin ang sapat na low-voltage division impedance para sa power quality.

• Isaisip ang axial split temperature differentials sa insulation selection.

• Gumamit ng Y, d11d11 para sa 35kV applications.

• Iwasan ang special hybrid designs dahil sa mga risk ng half-through operation.