Quines són les consideracions clau per a la selecció d'un transformador fotovoltaic
Principis de Dimensionament i Paràmetres Tècnics dels Transformadors Fotovoltaics
El dimensionament dels transformadors fotovoltaics requereix una consideració comprehensiva de diversos factors, inclosos el ajust de la capacitat, la selecció de la raó de tensió, l'establiment de l'impedància de curtcircuí, la determinació de la classe d'aislament i l'optimització del disseny tèrmic. Els principis clau de dimensionament són els següents:
(I) Ajust de Capacitat: Fonamental per al Suport de Càrrega
L'ajust de capacitat és el requisit fonamental en el dimensionament dels transformadors fotovoltaics. Requereix un ajust precís de la capacitat del transformador a la capacitat instal·lada del sistema fotovoltaic i la potència màxima esperada, assegurant una operació estable sota la càrrega prevista. La fórmula de càlcul de la capacitat és:
on U2 representa la tensió secundària del transformador (tipicament 400V). Considerant la variabilitat inherent dels sistemes fotovoltaics (p. ex., fluctuacions de llum solar i canvis de càrrega), el càlcul ha de incorporar un marge de seguretat (1,1-1,2 vegades), un coeficient de fluctuació de la càrrega (p. ex., KT = 1,05, i un factor de potència (normalment 0,95).
Exemple: Per a un sistema fotovoltaic amb una potència pico de 500kW, es pot seleccionar un transformador de 630kVA, 800V/400V per adaptar-se a diferents condicions de llum solar i càrrega. Addicionalment, conforme a les Directrius Tècniques per a la Connexió a Xarxa de Fotovoltaica Distribuïda, la capacitat d'una sola estació de energia fotovoltaica distribuïda no hauria de superar el 25% de la càrrega màxima a l'àrea de subministrament del transformador superior, per evitar impactes a la xarxa.
(II) Selecció de la Raó de Tensió: Adaptació a Fluctuacions i Regulació de Tensió
La raó de tensió ha de ser coherent amb les característiques de sortida del sistema fotovoltaic (la tensió de l'inversor normalment flueix ±5%) i els requisits de connexió a xarxa, disposant de capacitats de regulació dinàmica. Hi ha dos mètodes principals de regulació:
En la operació real, s'han de seleccionar cames adequades basant-se en les característiques de la càrrega: camà 5% per càrregues lleugeres, i camà 2,5% o 0% per càrregues pesades, equilibrant l'augment de tensió durant la generació fotovoltaica alta i la disminució de tensió durant els pics de càrrega nocturna.
(III) Establiment de l'Impedància de Curtcircuí: Equilibri entre Protecció i Estabilitat
L'impedància de curtcircuí s'ha de dissenyar segons el nivell de corrent de curtcircuí del sistema i el tipus de transformador (mergall/amb aire), amb la fórmula de càlcul:
Mergall: 4%-8%; amb aire: 6%-12%. Per a grans transformadors (p. ex., 9150kVA), augmentar l'impedància ( Zk ≥ 20% ). Fer correcció de temperatura (75°C per mergall, 120°C per amb aire).
(IV) Classe d'Aislament
Adaptar a entorns exteriors. Preferir Classe F (155°C) o H (180°C). Utilitzar H-classe per deserts, materials resistent a salitre per costes, resistents a humitat per zones d'alta humitat. Considerar l'envejecimiento tèrmic: +6°C duplica l'envejecimiento; -6°C ho reduïx a la meitat.
(V) Disseny Tèrmic
Optimitzar segons l'entorn. Mètodes de refrigeració: natural/refrigeració forçada per aire, autorefrigeració per mergall. Per zones de alta temperatura: refrigeració forçada o híbrida; alta humitat: amb aire + conductes axial; alta pols: IP54 + filtres. Una estació de desert utilitza refrigeració líquida microcanal (7:3 aigua desionitzada + etilenglicol) per 3x eficiència.
V. Dimensionament i Inspecció per a Diferents Escenaris
Solucions per a escenaris típics:
(I) Connectat a Xarxa
Dimensionament: Cobrir inversor/potència auxiliar + 1,15x marge (p. ex., 1092,5kVA). Ajustar ±5% tensió, 4%-8% impedància, ≥Classe F, refrigeració natural/mergall-aire. Inspecció: Comprovar aislament,THD ≤ 5%, regulació de tensió (±2,5%), impedància (±2% del valor de fabricació).
(II) Sense Xarxa
Dimensionament: 1,2-1,5x potència de càrrega. Adaptar a l'inversor (p. ex., 800V/400V), 6%-12% impedància, ≤200ms regulació de tensió, bobines 400V + 220V.
Inspecció: Provar sobrecàrrega (≥120%), resposta de regulació de tensió, equilibri de tensió i fluctuacions del sistema.
(III) Alta Temperatura
Dimensionament: Amb aire + refrigeració forçada o mergall + oli naftenàtic. Utilitzar aislament d'alta temperatura, IP55, ventiladors 80°C-inici/60°C-parada. Inspecció: Termografia trimestral, proves d'oli semestral, comprovar refrigeració, monitoritzar temperatura de bobines.
(IV) Alta Humitat/Costes
Dimensionament: Sec amb epoxy IP65, 316L + revestiment de fluorocarboni, aislament resistent a salitre, espaiat incrementat. Inspecció: Comprovar revestiment, humitat/gases d'oli, prova de salitre (≤5% disminució de potència), monitoritzar hidrogen.
(V) Alta Pols
Dimensionament: Totalment hermètic, IP54, filtres de tres etapes, àrea de refrigeració ampliada, bobines resistent a l'ús. Inspecció: Substituir filtres trimestralment, termografia, comprovar protecció contra pols, netejar regularment.
(VI) Interferència Electromagnètica
Dimensionament: Bobines de sándwich (≤500pF), filtres LC ( THD ≤ 4% ), complir EMC (GB/T 21419-2013), comunicacions doble redundant. Inspecció: Proves anuals d'EMC, monitoritzar harmònics/desequilibri, comprovar terra (≤0,5Ω), provar error de bit 10-8.
(VII) Integració de Fotovoltaica i Emagatzematge d'Energia
Dimensionament: Integrar PCS (Modbus RTU), bobines 400V + 220V, ≤200ms compensació reactiva, considerar càrregues combinades. Inspecció: Verificar compatibilitat PCS, equilibri de tensió (≤1%), provar regulació de tensió (≤±2%), comprovar connexions d'emmagatzematge.
Resum: Un ajust precís de la capacitat, tensió, impedància, aislament i disseny tèrmic, més una inspecció exhaustiva, asseguren una operació segura, eficient i de llarga vida, alineada amb el desenvolupament de la fotovoltaica distribuïda sota objectius de carboni.
