Spolekonfigurasjon av tørre transformatorer for nettbasert solkraftproduksjon

Solcelle fotovoltaisk strømproduksjon, en viktig form for solenergiutnyttelse, konverterer dagslys til elektrisitet via solceller. Den er fri fra ressurser, materialer eller miljømessige begrensninger og miljøvennlig, og har bred fremtid og er en prioritert fornybar energiteknologi globalt. I netttilknyttede PV-systemer er transformatorer (sentrale energikonverteringsenheter) essensielle. Nåværende stegopp-transformatorer for PV bruker hovedsakelig 10 kV/35 kV SC-serie epoksyisolerte tørre enheter, delt inn i to-vinding- og dobbelt-splitte typer. Denne artikkelen gir detaljer om deres valg.

1 To-vinding tørre transformatorer

Strukturen av to-vinding tørre transformatorer for PV (som i figur 1, original referanse bevart) skiller seg lite fra tradisjonelle distribusjonstørre enheter i design, prosess og produksjon - kjernen er deres stegopp-rolle. Vanligvis får en enkel inverter en matchende to-vinding-enhet basert på dens nominerte utgang og nettspenning.

Ettersom neutralpunktet til den tørre transformator kan mislykkes under inverter-drift og harmoniske eksisterer, er deres koblingsgruppe vanligvis Dy11 for å sikre stabil drift av utstyr.

2 Dobbelt-splittet tørre transformatorer

I de siste årene, for å begrense kortslutningsstrømmer og kutte kapitalkostnader, blir splitttransformatorer (med en vindning, vanligvis lavspennings, splittet inn i elektrisk uavhengige grenene ²) mer anvendt. For PV-prosjekter er dobbelt-splittede transformatorer vanlige: to uavhengige inverter-enheter kobles til to grenene av den dobbelt-splittede vindingen, operasjonsmessig uavhengig eller sammen.Med tanke på inverter-harmoniske, er deres koblingsgruppe vanligvis D, y11y11 eller Y, d11d11. Innenlands er de strukturell aksial-splittet eller radial-splittet.

Som vist i figur 2 (original referanse), har lavspenningsvindingen to aksial fordelt grenene på samme kjern. Grenene har ingen elektrisk men magnetisk kobling (graden avhenger av struktur ²), og kan være segmentert eller trådviklet. Høyspenningsvindingen har to parallelle grenene som matcher lavspenningsgrenene, med liknende spesifikasjoner og total kapasitet lik transformatorens.

2.1 Aksial dobbelt-splittet tørre transformatorer

Med en symmetrisk struktur og jevn lekkasje-flux, presterer den godt i gjennom/halv-gjennom drift. Stor impedans mellom aksial-splittede grenene reduserer kortslutningsstrømmer, som sikrer at en gren kan kjøre hvis den andre mislykkes.

Imidlertid, dens høyspenningsvinding (to parallelle vindinger) dobler antall viklinger men halverer ledere snittflate mot konvensjonell. En 35kV D-koblet design møter vindingproduksjonsproblemer (viklingkontroll, lav effektivitet), som påvirker sikkerhet/tillitlighet.

Også, øvre/nedre lavspenningsvindinger (vertikalt arrangert) har ca. 20K temperaturforskjell (øvre varmere grunnet luftkonveksjon). Så, design/produksjon trenger forbedret temperaturstigningssjekker og riktig isolasjonvalg.

2.2 Radial dobbelt-splittet tørre transformatorer

Vanlige radiale dobbelt-splittet tørre transformatorer (strukturell oppsett i fig. 3) har to radiale fordelt lavspenningsvindinggrenene (vanligvis trådviklet, grunnet strukturell spesifisitet) og en enkelt integral høyspenningsvinding.

Høyspenningsvindingen, med normalt valgt antall viklinger og ledersnittflate, har bedre vindingprosess/effektivitet enn aksiale dobbelt-splittet typer. Dens nærmest perfekte symmetri sikrer god ampere-viklingbalanse i gjennom/halv-gjennom drift, pluss jevn lavspenningsvinding temperaturstigning.

Men, radiale splittet lavspenningsvindinger har liten deling impedans og stor koblingsevne, øker inter-vinding støy. Dette påvirker utdatastrømkvalitet og inverterkomponenttilitlighet, krever justeringer til inverter-side kontroll-løkke og system.

2.3 Spesielle dobbelt-splittet tørre transformatorer

Fig.4 viser et hybrid-design som kombinerer aksial (segmentert/trådviklet lavspennings) og radial (enkel høyspennings) split. Dette hybriddesignet løser radiale lavspennings- og aksiale høyspenningsproblemer, reduserer kostnader og forbedrer produksjons-effektivitet.

Imidlertid, halv-gjennom drift (f.eks., grunnet miljøfaktorer eller inverterfeil) fører til alvorlig ampere-vikling ubalanse, som fører til endevinding lekkasje-flux og overvarming. Dette designet er derfor høyrisiko.

3 Konklusjon

Netttilknyttede PV-transformatorer bruker hovedsakelig to-vinding (stegopp, D, y11) eller dobbelt-splittet konfigurasjoner. Nøkkelanbefalinger for dobbelt-splittet design:

• Oppretthold tilstrekkelig lavspenningsdeling impedans for strømkvalitet.

• Ta hensyn til aksial splitt temperaturforskjeller i isolasjonsvalg.

• Bruk Y, d11d11 for 35kV-applikasjoner.

• Unngå spesielle hybrid-designer grunnet halv-gjennom driftsrisiko.