Hálózatra kapcsolt napelemparkok szárnyas transzformátorainak csomagolása

A napelemi fotovoltaikus energia termelés, amely a napenergia egyik fő formája, átalakítja a napsugárzást villamos energiává napelemelek révén. Mivel erőforrás, anyag vagy környezeti korlátok nélkül működik, és környezetbarát, széles kilátásokkal rendelkezik, és globálisan prioritási megújuló energia technológia. A hálózathoz csatlakoztatott fotovoltaikus rendszerekben a transzformátorok (alapvető energiaátalakító berendezések) létfontosságúak. A jelenlegi léptető transzformátorok fotovoltaikus célra főleg 10 kV/35 kV SC-sorozatú epoxigyalított száraz típusú egységeket használnak, amelyek két tekerős és dupla felosztott típusokra oszlanak. Ez a tanulmány részletesen ismerteti a kiválasztásukat.

1 Két tekerős száraz transzformátorok

A fotovoltaikus célra használt két tekerős száraz transzformátorok szerkezete (lásd Ábra 1, eredeti hivatkozás megtartva) alapvetően nem tér el a hagyományos elosztási száraz transzformátoroktól tervezés, folyamat és gyártás tekintetében - a legfőbb különbség az emelő szerepük. Általában egy inverzor egy olyan két tekerős egységet kap, amely a becsülettel meghatározott kimeneti és hálózati feszültség alapján illik hozzá.

Mivel a száraz transzformátor központi pontjának kötése sikertelen lehet az inverzor működése során, és harmonikusok jelennek meg, a csatlakozási csoportjuk általában Dy11, hogy biztosítsák a berendezések stabil működését.

2 Dupla felosztott száraz transzformátorok

Az utóbbi években, a rövidzárlat áram korlátozása és a tőke költségeinek csökkentése érdekében, a felosztott transzformátorok (amelyek egy tekerőjét, általában a napi feszültségűt, elektrikusan lezárható ágakra osztják) egyre inkább elfogadottak. Fotovoltaikus projektek esetén gyakoriak a dupla felosztott transzformátorok: két független inverzor egység csatlakozik a dupla felosztott tekerő két ágához, függetlenül vagy összefüggésben működhetnek.Az inverzor harmonikusainak figyelembevételével a csatlakozási csoportjuk általában D, y11y11 vagy Y, d11d11. Belföldi alkalmazásban axiális vagy sugárirányú felosztással rendelkeznek.

Ahogy látható az Ábra 2-ben (eredeti hivatkozás), a napi feszültségű tekerő két axiálisan elosztott ággal rendelkezik ugyanazon a magasságban. Az ágak nincsenek elektromosan, de magnétisan kötve (a fok mértékét a szerkezet határozza meg), szeletelt vagy drótoltak lehetnek. A magas feszültségű tekerő két párhuzamos ággal rendelkezik, amelyek a napi feszültségűekhez hasonló specifikációkkal és teljes képességgel rendelkeznek, ami a transzformátor képességével egyezik meg.

2.1 Axiális dupla felosztott száraz transzformátorok

Szimmetrikus szerkezettel és egyenletes kiáramlással, jól teljesít teljes/half-through működésben. A nagy impedancia az axiálisan felosztott ágak között csökkenti a rövidzárlat áramot, így biztosítva, hogy ha az egyik ág meghibásodik, a másik továbbra is működhet.

Ugyanakkor a magas feszültségű tekerő (két párhuzamos tekerővel) kétszeres fordulatokkal, de feleannyi vezeték kerékpár-keréken rendelkezik, mint a hagyományos. Egy 35kV D-kapcsolódással rendelkező tervezésnél a tekerő gyártása problémát jelent (fordulat-ellenőrzés, alacsony hatékonyság), ami a biztonságot és megbízhatóságot befolyásolja.

Ezenkívül, a felső/alsó napi feszültségű tekerők (függőlegesen elrendezett) körülbelül 20K hőmérséklet különbséggel rendelkeznek (a felső forróbb, mivel a levegő konvekciónak köszönhetően). Így a tervezés és a gyártás szempontjából javítani kell a hőemelkedés ellenőrzését és a megfelelő izolációt.

2.2 Sugárirányú dupla felosztott száraz transzformátorok

A gyakori sugárirányú dupla felosztott száraz transzformátorok (szerkezeti elrendezés Lábjegyzet 3-ban) két sugárirányú elosztott napi feszültségű tekerő ággal (általában drótolt, mivel a szerkezeti specifikus miatt) és egyetlen integrált magas feszültségű tekerővel rendelkeznek.

A magas feszültségű tekerő, normálisan kiválasztott fordulatokkal és vezeték kerékpár-kerékekkel, jobb tekerő gyártási folyamattal és hatékonysággal rendelkezik, mint az axiális dupla felosztott típusok. Szinte tökéletes szimetriája biztosítja a teljes/half-through működésben a jó ampér-fordulat egyensúlyt, valamint az egyenletes napi feszültségű tekerő hőemelkedését.

Ugyanakkor, a sugárirányú felosztott napi feszültségű tekerők kis felosztási impedanciával és nagy kötő kapacitással rendelkeznek, ami növeli a tekerők közötti zavarokat. Ez befolyásolja a kimeneti energia minőségét és az inverzor komponensek megbízhatóságát, igénybe véve az inverzor oldali irányítási hurok és rendszer módosításait.

2.3 Speciális dupla felosztott száraz transzformátorok

Az Ábra 4 egy hibrid tervezést mutat, amely kombinálja az axiális (szegmentált/drótolt napi feszültségű) és a sugárirányú (egyetlen magas feszültségű) felosztást. Ez a hibrid megoldás kezeli a sugárirányú napi feszültségű és az axiális magas feszültségű problémákat, csökkentve a költségeket és javítva a gyártási hatékonyságot.

Ugyanakkor, a half-through működés (pl. környezeti tényezők vagy inverzor hibák miatt) súlyos ampér-fordulat egyensúlytalanságot okoz, ami végtekerő kiáramlásokat és túlmelegedést eredményez. Ezért ez a tervezés magas kockázatú.

3 Összefoglalás

A hálózathoz csatlakoztatott fotovoltaikus transzformátorok főként két tekerős (léptető, D, y11) vagy dupla felosztott konfigurációkat használnak. A dupla felosztott tervezések kulcsfontosságú ajánlásai:

• Tartsa fenn elegendő napi feszültségű felosztási impedanciát a minőséges energiáért.

• Figyelembe vegye az axiális felosztás hőmérsékleti különbségeit az izoláció kiválasztásánál.

• Használja a Y, d11d11-et 35kV alkalmazásokhoz.

• Kerülje a speciális hibrid tervezéseket a half-through működési kockázatai miatt.