Konfigurasi Pembungaan Transformator Tipe Kering untuk Pembangkit Listrik PV Terhubung ke Jaringan

Pembangkit listrik fotovoltaik surya, bentuk utama pemanfaatan energi surya, mengubah sinar matahari menjadi listrik melalui sel surya. Bebas dari batasan sumber daya, bahan, atau lingkungan dan ramah lingkungan, teknologi ini memiliki prospek luas dan merupakan prioritas teknologi energi terbarukan global. Dalam sistem PV terhubung jaringan, transformator (peralatan konversi energi inti) sangat penting. Transformator step-up untuk PV saat ini sebagian besar menggunakan unit kering berisolasi epoxy seri SC-10 kV/35 kV, yang dibagi menjadi dua jenis yaitu dua gulungan dan double-split. Makalah ini menjelaskan pemilihan mereka.

1 Transformator Kering Dua Gulungan

Struktur transformator kering dua gulungan untuk PV (seperti pada Gambar 1, rujukan asli dipertahankan) tidak banyak berbeda dari desain, proses, dan manufaktur transformator distribusi kering tradisional—perbedaan utamanya adalah peran step-up. Biasanya, satu inverter mendapatkan unit dua gulungan yang sesuai berdasarkan output nominalnya dan tegangan jaringan.

Mengingat bahwa grounding titik netral transformator kering dapat gagal selama operasi inverter dan adanya harmonisa, kelompok koneksi mereka umumnya Dy11 untuk memastikan operasi peralatan yang stabil.

2 Transformator Kering Double-Split

Dalam beberapa tahun terakhir, untuk membatasi arus pendek dan mengurangi biaya modal, transformator split (dengan satu gulungan, biasanya tekanan rendah, dibagi menjadi cabang-cabang yang tidak terhubung secara elektris ²) semakin diterapkan. Untuk proyek PV, transformator double-split umum digunakan: dua unit inverter independen terhubung ke dua cabang gulungan double-split, yang dapat dioperasikan secara independen atau bersama-sama.Mengingat harmonisa inverter, kelompok koneksi mereka biasanya D, y11y11 atau Y, d11d11. Secara domestik, mereka strukturnya split aksial atau radial.

Seperti ditunjukkan dalam Gambar 2 (rujukan asli), gulungan tekanan rendah memiliki dua cabang yang didistribusikan secara aksial pada inti yang sama. Cabang tidak memiliki koneksi elektris tetapi koneksi magnetik (derajatnya tergantung pada struktur ²), dan dapat berupa segmen atau lilitan. Gulungan tekanan tinggi memiliki dua cabang paralel yang sesuai dengan gulungan tekanan rendah, dengan spesifikasi serupa dan kapasitas total sama dengan transformator tersebut.

2.1 Transformator Kering Double-Split Aksial

Dengan struktur simetris dan fluks bocor yang merata, performanya baik dalam operasi through/half-through. Impedansi besar antara cabang-cabang yang dibagi secara aksial mengurangi arus pendek, memastikan satu cabang dapat beroperasi jika cabang lainnya gagal.

Namun, gulungan tekanan tinggi (dua lilitan paralel) menggandakan putaran namun mengurangi bagian penampang konduktor dibandingkan dengan yang konvensional. Desain D-terhubung 35kV menghadapi masalah produksi gulungan (kontrol putaran, efisiensi rendah), yang mempengaruhi keselamatan dan keandalan.

Selain itu, gulungan tekanan rendah atas/bawah (diatur secara vertikal) memiliki perbedaan suhu sekitar 20K (atas lebih panas karena konveksi udara). Jadi, desain/manufaktur memerlukan pemeriksaan kenaikan suhu yang ditingkatkan dan pemilihan isolasi yang tepat.

2.2 Transformator Kering Double-Split Radial

Transformator kering double-split radial umum (tata letak struktural dalam Gambar 3) memiliki dua cabang gulungan tekanan rendah yang didistribusikan secara radial (biasanya lilitan, karena spesifik struktur) dan satu gulungan tekanan tinggi integral.

Gulungan tekanan tinggi, dengan jumlah putaran dan bagian penampang konduktor yang dipilih normal, memiliki proses/efisiensi gulungan yang lebih baik daripada tipe double-split aksial. Simetri hampir sempurnanya memastikan keseimbangan ampere-putaran yang baik dalam operasi through/half-through, ditambah kenaikan suhu gulungan tekanan rendah yang merata.

Namun, gulungan tekanan rendah yang dibagi secara radial memiliki impedansi pembagian kecil dan kapasitansi koneksi yang besar, meningkatkan gangguan antar-gulungan. Ini mempengaruhi kualitas daya output dan keandalan komponen inverter, memerlukan penyesuaian pada loop kontrol sisi inverter dan sistem.

2.3 Transformator Kering Double-Split Khusus

Gambar 4 menunjukkan desain hibrida yang menggabungkan split aksial (gulungan tekanan rendah segmen/lilitan) dan split radial (gulungan tekanan tinggi tunggal). Desain hibrida ini mengatasi masalah tekanan rendah radial dan tekanan tinggi aksial, mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi manufaktur.

Namun, operasi half-through (misalnya, karena faktor lingkungan atau kerusakan inverter) menyebabkan ketidakseimbangan ampere-putaran yang parah, menyebabkan fluks bocor ujung gulungan dan overheating. Desain ini karenanya berisiko tinggi.

3 Kesimpulan

Transformator PV terhubung jaringan sebagian besar menggunakan konfigurasi dua gulungan (step-up, D, y11) atau double-split. Rekomendasi utama untuk desain double-split:

• Pertahankan impedansi pembagian tekanan rendah yang cukup untuk kualitas daya.

• Perhitungkan perbedaan suhu split aksial dalam pemilihan isolasi.

• Gunakan Y, d11d11 untuk aplikasi 35kV.

• Hindari desain hibrida khusus karena risiko operasi half-through.