ग्रिड-संलग्न PV विद्युत उत्पादन के लिए ड्राइ-टाइप ट्रांसफॉर्मर्स की वाइंडिंग व्यवस्था

सौर फोटोवोल्टेक पावर जनरेशन, सौर ऊर्जा के उपयोग का एक प्रमुख रूप, सौर कोशिकाओं के माध्यम से धूप को विद्युत में परिवर्तित करता है। इसकी संसाधन, सामग्री, या पर्यावरणीय सीमाओं से मुक्ति और पारिस्थितिकी-अनुकूलता के कारण यह विश्व स्तर पर प्राथमिक नवीकरणीय ऊर्जा प्रौद्योगिकी है। ग्रिड-संयोजित PV प्रणालियों में, ट्रांसफार्मर (मुख्य ऊर्जा-परिवर्तन उपकरण) आवश्यक हैं। वर्तमान में PV के लिए चरण-बढ़ान ट्रांसफार्मर मुख्य रूप से 10 kV/35 kV SC-श्रृंखला एपोक्सी-इन्सुलेटेड ड्राइ-टाइप इकाइयों का उपयोग करते हैं, जो दो-विंडिंग और डबल-स्प्लिट प्रकार में विभाजित होते हैं। यह पेपर उनके चयन का विस्तार से वर्णन करता है।

1 दो-विंडिंग ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मर

PV के लिए दो-विंडिंग ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मरों की संरचना (चित्र 1, मूल संदर्भ बनाए रखा गया है) डिजाइन, प्रक्रिया, और निर्माण में पारंपरिक वितरण ड्राइ-टाइप से बहुत कम अंतर रखती है - मुख्य अंतर उनकी चरण-बढ़ान भूमिका है। आम तौर पर, एक एकल इनवर्टर को इसके रेटेड आउटपुट और ग्रिड वोल्टेज के आधार पर एक मैचिंग दो-विंडिंग इकाई मिलती है।

दिया गया है कि ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मर के न्यूट्रल-पॉइंट ग्राउंडिंग इनवर्टर के संचालन के दौरान विफल हो सकता है और हार्मोनिक्स मौजूद होते हैं, इसलिए उनका कनेक्शन ग्रुप सामान्य रूप से Dy11 होता है ताकि स्थिर उपकरण का संचालन सुनिश्चित किया जा सके।

2 डबल-स्प्लिट ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मर

हाल के वर्षों में, छोटे-सर्किट करंटों को सीमित करने और पूंजी की लागत को कम करने के लिए, स्प्लिट ट्रांसफार्मर (एक विंडिंग, आमतौर पर निम्न-वोल्टेज, विद्युत रूप से असंयुक्त शाखाओं में विभाजित) का उपयोग बढ़ रहा है। PV परियोजनाओं के लिए, डबल-स्प्लिट ट्रांसफार्मर आम हैं: दो स्वतंत्र इनवर्टर इकाइयाँ डबल-स्प्लिट विंडिंग की दो शाखाओं से जुड़ती हैं, जो स्वतंत्र या एक साथ संचालित की जा सकती हैं।इनवर्टर हार्मोनिक्स को ध्यान में रखते हुए, उनका कनेक्शन ग्रुप सामान्य रूप से D, y11y11 या Y, d11d11 होता है। घरेलू रूप से, वे संरचनात्मक रूप से अक्षीय-स्प्लिट या त्रिज्याकार-स्प्लिट होते हैं।

चित्र 2 (मूल संदर्भ) में दिखाया गया है, निम्न-वोल्टेज विंडिंग की दो एक ही कोर पर अक्षीय रूप से वितरित शाखाएँ होती हैं। शाखाएँ विद्युत रूप से नहीं, लेकिन चुंबकीय रूप से कप्लिंग होती हैं (स्तर निर्माण पर निर्भर ²), और वे खंडित या तार-विंडिंग हो सकती हैं। उच्च-वोल्टेज विंडिंग में दो समानांतर शाखाएँ होती हैं जो निम्न-वोल्टेज विंडिंग के साथ मेल खाती हैं, और उनकी स्पेसिफिकेशन और कुल क्षमता ट्रांसफार्मर के बराबर होती है।

2.1 अक्षीय डबल-स्प्लिट ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मर

सममित संरचना और समान लीकेज फ्लक्स के साथ, यह थ्रू/हाफ-थ्रू संचालन में अच्छा प्रदर्शन करता है। अक्षीय-स्प्लिट शाखाओं के बीच बड़ा इंपीडेंस छोटे-सर्किट करंटों को कम करता है, जिससे एक शाखा दूसरी शाखा की विफलता के दौरान चलाई जा सकती है।

हालांकि, उच्च-वोल्टेज विंडिंग (दो समानांतर विंडिंग) टर्नों को दोगुना करती है लेकिन चालक के अनुप्रस्थ काट को आधा कर देती है। एक 35kV D-कनेक्टेड डिजाइन विंडिंग उत्पादन में मुश्किलें (टर्न नियंत्रण, कम दक्षता) का सामना करता है, जो सुरक्षा/प्रत्याशा को प्रभावित करता है।

इसके अलावा, ऊपरी/निचली निम्न-वोल्टेज विंडिंग (वर्टिकल रूप से व्यवस्थित) में लगभग 20K तापमान का अंतर होता है (ऊपरी वायु संचरण के कारण गर्म होता है)। इसलिए, डिजाइन/निर्माण में तापमान-वृद्धि जांच को बढ़ावा देना और उचित इन्सुलेशन का चयन करना आवश्यक है।

2.2 त्रिज्याकार डबल-स्प्लिट ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मर

सामान्य त्रिज्याकार डबल-स्प्लिट ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मर (चित्र 3 में संरचनात्मक व्यवस्था) में दो त्रिज्याकार वितरित निम्न-वोल्टेज विंडिंग शाखाएँ (आमतौर पर तार-विंडिंग, संरचनात्मक विशिष्टता के कारण) और एक एकल इंटीग्रल उच्च-वोल्टेज विंडिंग होती है।

उच्च-वोल्टेज विंडिंग, आमतौर पर चयनित टर्न और चालक के अनुप्रस्थ काट के साथ, अक्षीय डबल-स्प्लिट प्रकारों की तुलना में बेहतर विंडिंग प्रक्रिया/दक्षता होती है। इसकी निकट-पूर्ण सममिति थ्रू/हाफ-थ्रू संचालन में अच्छा एम्पीयर-टर्न बैलेंस और निम्न-वोल्टेज विंडिंग की समान तापमान वृद्धि को सुनिश्चित करती है।

हालांकि, त्रिज्याकार-स्प्लिट निम्न-वोल्टेज विंडिंग में छोटा विभाजन इंपीडेंस और बड़ा कप्लिंग कैपेसिटेंस होता है, जो विंडिंगों के बीच व्यवहार को बढ़ाता है। यह आउटपुट विद्युत गुणवत्ता और इनवर्टर घटकों की प्रतिबद्धता पर प्रभाव डालता है, इनवर्टर-पक्ष के नियंत्रण लूप और सिस्टम में समायोजन की आवश्यकता होती है।

2.3 विशेष डबल-स्प्लिट ड्राइ-टाइप ट्रांसफार्मर

चित्र 4 एक हाइब्रिड डिजाइन को दिखाता है जो अक्षीय (खंडित/तार-विंडिंग निम्न-वोल्टेज) और त्रिज्याकार (एकल उच्च-वोल्टेज) स्प्लिट को जोड़ता है। यह हाइब्रिड त्रिज्याकार निम्न-वोल्टेज और अक्षीय उच्च-वोल्टेज की समस्याओं को संबोधित करता है, लागत को कम करता है और निर्माण दक्षता को बढ़ाता है।

हालांकि, आधा-थ्रू संचालन (जैसे, पर्यावरणीय कारकों या इनवर्टर दोषों के कारण) गंभीर एम्पीयर-टर्न असंतुलन ला सकता है, जो अंत-विंडिंग लीकेज फ्लक्स और अतिताप का कारण बनता है। इस डिजाइन का उपयोग इसलिए उच्च जोखिम है।

3 निष्कर्ष

ग्रिड-संयोजित PV ट्रांसफार्मर मुख्य रूप से दो-विंडिंग (चरण-बढ़ान, D, y11) या डबल-स्प्लिट विन्यास का उपयोग करते हैं। डबल-स्प्लिट डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण सुझाव:

• विद्युत गुणवत्ता के लिए पर्याप्त निम्न-वोल्टेज विभाजन इंपीडेंस बनाए रखें।

• अक्षीय विभाजन तापमान के अंतर को इन्सुलेशन चयन में ध्यान में रखें।

• 35kV अनुप्रयोगों के लिए Y, d11d11 का उपयोग करें।

• आधा-थ्रू संचालन के जोखिम के कारण विशेष हाइब्रिड डिजाइनों का उपयोग न करें।