Konfigurasi Pembungkusan Transformator Jenis Kering untuk Pembangkitan Tenaga PV Terhubung ke Jaringan

Pembangkitan tenaga suria fotovoltaik, bentuk utama penggunaan tenaga suria, mengubah cahaya matahari menjadi elektrik melalui sel suria. Bebas dari had sumber, bahan, atau alam sekitar dan ramah alam, ia mempunyai peluang yang luas dan merupakan teknologi tenaga boleh diperbaharui yang diprioritaskan secara global. Dalam sistem PV yang terhubung ke grid, transformer (peralatan konversi tenaga utama) adalah penting. Transformer step-up untuk PV pada umumnya menggunakan unit SC-epoksi berisolasi kering bertegangan 10 kV/35 kV, dibahagikan kepada dua jenis yaitu dua-winding dan double-split. Kertas ini merincikan pemilihan mereka.

1 Transformer Kering Dua-Winding

Struktur transformer kering dua-winding untuk PV (seperti dalam Gambar 1, rujukan asli dipertahankan) tidak berbeza banyak dari transformer distribusi kering tradisional dalam reka bentuk, proses, dan pembuatan—perbezaan utama adalah peranan step-up mereka. Biasanya, satu inverter mendapatkan unit dua-winding yang sesuai berdasarkan output tertentu dan tegangan grid.

Mengingat grounding titik neutral transformer kering dapat gagal semasa operasi inverter dan adanya harmonik, kumpulan sambungan mereka biasanya Dy11 untuk memastikan operasi peralatan yang stabil.

2 Transformer Kering Double-Split

Dalam beberapa tahun terakhir, untuk mengurangi arus pendek dan mengurangi kos modal, transformer split (dengan satu winding, biasanya rendah volt, dibagi menjadi cabang-cabang yang tidak terhubung secara elektrik ²) semakin digunakan. Untuk projek PV, transformer double-split sangat umum: dua unit inverter yang independen terhubung ke dua cabang winding double-split, dapat dioperasikan secara independen atau bersama.Mengingat harmonik inverter, kumpulan sambungan mereka biasanya D, y11y11 atau Y, d11d11. Di negara ini, mereka secara struktural dibagi secara axial atau radial.

Seperti ditunjukkan dalam Gambar 2 (rujukan asli), winding rendah volt memiliki dua cabang yang didistribusikan secara axial pada inti yang sama. Cabang-cabang tersebut tidak memiliki hubungan elektrik tetapi magnetik (derajat bergantung pada struktur ²), dan dapat berupa segmen atau kawat lilit. Winding tinggi volt memiliki dua cabang paralel yang sesuai dengan winding rendah volt, dengan spesifikasi serupa dan kapasitas total setara dengan transformer tersebut.

2.1 Transformer Kering Double-Split Axial

Dengan struktur simetris dan flux bocor yang seragam, ia berkinerja baik dalam operasi through/half-through. Impedansi besar antara cabang-cabang yang dibagi secara axial mengurangi arus pendek, memastikan satu cabang dapat beroperasi jika yang lain gagal.

Namun, winding tinggi volt (dua winding paralel) menggandakan jumlah putaran tetapi mengurangi penampang konduktor dibandingkan konvensional. Desain D-terhubung 35kV menghadapi masalah produksi winding (kontrol putaran, efisiensi rendah), mempengaruhi keselamatan/keandalan.

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

2.2 Transformer Kering Double-Split Radial

Transformer kering double-split radial yang umum (tata letak struktural dalam Gambar 3) memiliki dua cabang winding rendah volt yang didistribusikan secara radial (biasanya kawat lilit, karena spesifik struktur) dan satu winding tinggi volt integral.

Winding tinggi volt, dengan jumlah putaran dan penampang konduktor yang dipilih normal, memiliki proses/efisiensi winding yang lebih baik daripada tipe double-split axial. Simetri hampir sempurnanya memastikan keseimbangan ampere-putaran yang baik dalam operasi through/half-through, ditambah dengan kenaikan suhu winding rendah volt yang seragam.

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

2.3 Transformer Kering Double-Split Khusus

Gambar 4 menunjukkan desain hibrid yang menggabungkan pembagian axial (winding rendah volt segmen/kawat lilit) dan radial (satu winding tinggi volt). Desain hibrid ini mengatasi masalah pembagian rendah volt radial dan tinggi volt axial, mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi pembuatan.

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

3 Kesimpulan

Transformer PV yang terhubung ke grid pada umumnya menggunakan konfigurasi dua-winding (step-up, D, y11) atau double-split. Rekomendasi utama untuk desain double-split:

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

• Perhitungkan perbedaan suhu pembagian axial dalam pemilihan isolasi.

• Gunakan Y, d11d11 untuk aplikasi 35kV.

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