Konfiguracija oмота сувих transformatora za mrežno spojeno proizvodnju struje iz fotovoltaičkih baterija

Solarni fotovoltaički sustav proizvodnje električne energije, ključna forma korištenja solarnih zaliha, pretvara sunčevu svjetlost u električnu energiju putem solarnih čelika. Slobodan od ograničenja resursa, materijala ili okoliša i prijateljski prema okruženju, ima široke perspektive i predstavlja prioritnu tehnologiju obnovljivih izvora energije na globalnoj razini. U mrežnim fotovoltaičkim sustavima, transformatori (ključni uređaji za pretvorbu energije) su neophodni. Trenutno se za potrebe PV-a uglavnom koriste 10 kV/35 kV SC-serija epioksidno izolirani suho tipa jedinice, podijeljene na dvostrofne i dvostruko podijeljene vrste. Ovaj rad detaljno opisuje njihov odabir.

1 Dvostrofni suhi tipa transformatori

Struktura dvostrofnih suhoh tipa transformatora za PV (kao na slici 1, originalna referenca zadržana) značajno se ne razlikuje od tradicionalnih distribucijskih suhih tipa po dizajnu, procesu i proizvodnji – ključna razlika je u njihovoj ulozi povećanja napona. Obično, pojedinačni inverter dobiva odgovarajuću dvostrofnu jedinicu temeljeno na njegovom nominalnom izlazu i naponu mreže.

Uzimajući u obzir da neutralna točka suhoh tipa transformatora može propasti tijekom rada invertora i postojanje harmonika, njihova grupa spojeva obično je Dy11 kako bi se osigurala stabilna radnja opreme.

2 Dvostruko podijeljeni suhi tipa transformatori

U posljednjih godina, kako bi se ograničili strujni tokovi kratkog spoja i smanjile kapitalne troškove, sve više se koriste podijeljeni transformatori (s jednim navijanjem, obično niskonaponskim, podijeljenim na električki odvojene grane ²). Za projekte PV-a, uobičajeni su dvostruko podijeljeni transformatori: dvije neovisne inverter jedinice spajaju se na dvije grane dvostruko podijeljenog navijanja, koje mogu raditi neovisno ili zajedno.Uzimajući u obzir harmonike invertora, njihova grupa spojeva obično je D, y11y11 ili Y, d11d11. Unutar zemlje, strukturno su osovine podijeljene ili radijalno podijeljene.

Kao što je prikazano na slici 2 (originalna referenca), niskonaponsko navijanje ima dvije osovinsko raspoređene grane na istom jezgru. Grane nemaju električku vezu, ali imaju magnetsku vezu (stepen ovisi o strukturi ²), i mogu biti segmentalne ili žičane. Visokonaponsko navijanje ima dvije paralelne grane koja se poklapaju s niskonaponskim, s sličnim specifikacijama i ukupnom kapacitetom jednakom kapacitetu transformatora.

2.1 Osovinski dvostruko podijeljeni suhi tipa transformatori

S simetričnom strukturom i uniformnim curenjem, dobro se ponaša u prolaznom/poluproveznom radu. Veliki impedans između osovinskih podijeljenih grana smanjuje strujne tokove kratkog spoja, osiguravajući da jedna granica može raditi ako druga padne.

Međutim, visokonaponsko navijanje (s dvije paralelne navijanja) ima dvostruko više navijanja, ali polovicu poprečnog presjeka vodiča u odnosu na konvencionalne. 35kV D-spojena konstrukcija suočava se s problemima proizvodnje navijanja (kontrola navijanja, niska učinkovitost), što utječe na sigurnost/pouzdanost.

Također, gornje/dolnje niskonaponsko navijanje (raspoređeno vertikalno) ima otprilike 20K razliku temperature (gornje toplije zbog konvekcije zraka). Stoga je potrebno poboljšati kontrole porasta temperature i odabrati pravilnu izolaciju u dizajnu/proizvodnji.

2.2 Radijalno dvostruko podijeljeni suhi tipa transformatori

Zajednički radijalno dvostruko podijeljeni suhi tipa transformatori (strukturna raspodjela na slici 3) imaju dvije radijalno raspoređene grane niskonaponskog navijanja (obično žičane, zbog strukturne specifičnosti) i jedinstveno integralno visokonaponsko navijanje.

Visokonaponsko navijanje, s normalno odabranim brojem navijanja i poprečnim presjekom vodiča, ima bolji proces navijanja/učinkovitost od osovinskih dvostruko podijeljenih tipova. Njegova skoro savršena simetrija osigurava dobru ravnotežu amper navijanja u prolaznom/poluproveznom radu, plus uniforman porast temperature niskonaponskog navijanja.

Ipak, radijalno podijeljena niskonaponska navijanja imaju mali impedans dijeljenja i veliku kapacitetnu vezu, što povećava međusobnu interferenciju navijanja. To utječe na kvalitetu izlazne snage i pouzdanost komponenti invertora, što zahtijeva prilagodbu kontrolnog petlje i sistema na strani invertora.

2.3 Posebni dvostruko podijeljeni suhi tipa transformatori

Slika 4 prikazuje hibridni dizajn koji kombinira osovinski (segmentalni/žičani niskonaponski) i radijalni (jedinstveni visokonaponski) podjele. Ovaj hibrid rješava probleme radijalnih niskonaponskih i osovinskih visokonaponskih, smanjuje troškove i poboljšava učinkovitost proizvodnje.

Međutim, poluprovezni rad (npr. zbog okolišnih faktora ili grešaka invertora) dovodi do ozbiljnog neslaganja amper navijanja, što dovodi do curenja na kraju navijanja i pregrejanja. Ovaj dizajn je stoga visokorizičan.

3 Zaključak

Mrežni transformatori za PV uglavnom koriste dvostrofne (povećanje, D, y11) ili dvostruko podijeljene konfiguracije. Ključne preporuke za dvostruko podijeljene dizajne:

• Održavajte dovoljno niskonaponski impedans dijeljenja za kvalitetu snage.

• Uzmite u obzir temperaturne razlike osovinskog podjele u odabiru izolacije.

• Koristite Y, d11d11 za primjene 35kV.

• Izbjegavajte posebne hibridne dizajne zbog rizika poluproveznog rada.