Hvad er de vigtigste overvejelser for valg af fotovoltaiske transformatorer

Principper for størrelsesbestemmelse og tekniske parametre for fotovoltaiske transfomatorer

Størrelsesbestemmelse af fotovoltaiske transfomatorer kræver en omfattende overvejelse af flere faktorer, herunder kapacitetsmatchning, valg af spændingsforhold, indstilling af kortslutningsimpedans, fastsættelse af isolationsklasse og optimering af termisk design. De vigtigste størrelsesprincipper er følgende:

(I) Kapacitetsmatchning: Grundlæggende for belastningsbæring

Kapacitetsmatchning er den kernepræmis i størrelsesbestemmelsen af fotovoltaiske transfomatorer. Det kræver præcis matchning af transfomatorens kapacitet til den installerede kapacitet af fotovoltaiksystemet og den forventede maksimale udgangseffekt, hvilket sikrer stabil drift under den påtænkte belastning. Kapacitetsberegningen er:

hvor U₂ repræsenterer sekundærside-voltagen af transfomator (typisk 400V). Med hensyn til den inbyrdes variabilitet i fotovoltaiksystemer (f.eks. fluktuationer i sollys og belastningsændringer), skal beregningen inkludere en sikkerhedsmargen (1,1-1,2 gange), belastnings-ratefluktueringskoefficient (f.eks. KT = 1,05, og effektfaktor (normalt 0,95).

Eksempel: For et fotovoltaiksystem med en toppeffekt på 500kW, kan en 630kVA, 800V/400V-transfomator vælges for at tilpasse sig forskellige sollys- og belastningsforhold. Desuden, i overensstemmelse med Tekniske retningslinjer for distribueret fotovoltaisk netværksforbindelse, bør kapaciteten af en enkelt distribueret fotovoltaisk kraftstation ikke overstige 25% af den maksimale belastning i leveringsområdet for den overordnede transfomator, for at undgå netværksindflydelse.

(II) Valg af spændingsforhold: Tilpasning til fluktuationer og spændingsregulering

Spændingsforholdet skal være i overensstemmelse med udgangscharakteristikkerne af fotovoltaiksystemet (inverter-spændingen flukter typisk ±5%) og netværksforbindelseskrav, med dynamiske justeringsmuligheder. Der er to hovedjusteringsmetoder:

• Tap-changer-justering: Gælder for off-load tap-changing transfomatorer, normalt med tre ±5% taps (f.eks. 10,5kV/10kV/9,5kV), der kræver en strømafbrydelse.

• Automatisk spændingsreguleringsmodul-justering: Gælder for on-load tap-changing transfomatorer, der muliggør online dynamisk justering med en respons tid ≤200ms.

I den faktiske drift, bør passende taps vælges baseret på belastningskarakteristika: 5% tap for lette belastninger, og 2,5% eller 0% taps for tunge belastninger, der balancerer spændingsstigning under høj fotovoltaisk produktion og spændingsfald under natlige peak-belastninger.

(III) Indstilling af kortslutningsimpedans: Balancering af beskyttelse og stabilitet

Kortslutningsimpedansen skal designes i henhold til systemets kortslutningsstrømniveau og transfomator-type (olie-dybde/dry-type), med beregningsformlen:

Olie-dybde: 4%-8%; dry-type: 6%-12%. For store transfomatorer (f.eks. 9150kVA), øg impedansen ( Zk ≥ 20% ). Udfør temperaturkorrektion (75°C for olie-dybde, 120°C for dry-type).

(IV) Isolationsklasse

Tilpas til udendørs miljø. Foretræk klasse F (155°C) eller H (180°C). Brug H-klasse i ørken, salt-sprejsbestandige materialer ved kyster, fugtbestandige for høj fuktighed. Overvej termisk aldring: +6°C fordobler aldring; -6°C halverer den.

(V) Termisk design

Optimer efter miljø. Kølemetoder: naturlig/tvinget luftkøling, olie-dybde selv-køling. For højt-tempområder: tvinget luft eller hybrid; høj fuktighed: dry-type + aksialkanaler; høj støv: IP54 + filtre. En ørkenstation bruger mikrokanal-læskøling (7:3 deioniseret vand + ethylenglykol) for 3x effektivitet.

V. Størrelsesbestemmelse & inspektion for forskellige scenarier

Løsninger for typiske scenarier:

(I) Netforbindelse

Størrelsesbestemmelse: Dæk inverter/hjælpekraft + 1,15x margen (f.eks. 1092,5kVA). Match ±5% spænding, 4%-8% impedans, ≥klasse F, naturlig/olie-luftkøling. Inspektion: Tjek isolation, THD ≤ 5%, spændingsregulering (±2,5%), impedans (±2% af fabriksværdi).

(II) Off-grid

Størrelsesbestemmelse: 1,2-1,5x belastningskraft. Tilpas til inverter (f.eks. 800V/400V), 6%-12% impedans, ≤200ms spændingsregulering, 400V + 220V vindinger.
Inspektion: Test overbelastning (≥120%), spændingsreguleringssvar, spændingsbalance og systemfluktuationer.

(III) Højt temperatur

Størrelsesbestemmelse: Dry-type + tvinget luft eller olie-dybde + naphthenic olie. Brug højttemperatur-isolation, IP55, 80°C-start/60°C-stop fans. Inspektion: Kvartalsvis termografi, halvårlige olie-tester, tjek køling, overvåg vindings temperatur.

(IV) Høj fuktighed/kyst

Størrelsesbestemmelse: IP65 epoxy dry-type, 316L + fluorcarbon-bestrækning, saltbestandig isolation, øget afstand. Inspektion: Tjek bestrækning, oliefugt/gasser, salt-sprejstest (≤5% effekt-nedgang), overvåg hydrogen.

(V) Høj støv

Størrelsesbestemmelse: Fuldstændig lukket, IP54, tre-stages filtre, forstørret køleareal, slidbestandige vindinger. Inspektion: Udskift filtre kvartalsvis, termografi, tjek støvbestandighed, rengør regelmæssigt.

(VI) Elektromagnetisk støj

Størrelsesbestemmelse: Sandwich-vindinger (≤500pF), LC-filtre ( THD ≤ 4% ), opfyld EMC (GB/T 21419-2013), dobbelt-redundant kommunikation. Inspektion: Årlige EMC-tester, overvåg harmoniske/ubalance, tjek jordning (≤0,5Ω), test bitfejl 10^-8.

(VII) Integrering af PV-energilager

Størrelsesbestemmelse: Integrér PCS (Modbus RTU), 400V + 220V vindinger, ≤200ms reaktiv kompensation, overvej kombinerede belastninger. Inspektion: Verificer PCS-kompatibilitet, spændingsbalance (≤1%), test spændingsregulering (≤±2%), tjek lagerforbindelser.

Sammenfatning: Præcis matchning af kapacitet, spænding, impedans, isolation og termisk design, plus grundig inspektion, sikrer sikkert, effektivt og lang levetid-drift, i overensstemmelse med distribueret PV-udvikling under kulstofformål.