چه مواردی در انتخاب ترانسفورماتور فتوولتائیک مهم است

اصل‌های اندازه‌گیری و پارامترهای فنی ترانسفورماتورهای فتوولتائیک

اندازه‌گیری ترانسفورماتورهای فتوولتائیک نیازمند در نظر گرفتن جامع عوامل متعدد، از جمله تطبیق ظرفیت، انتخاب نسبت ولتاژ، تنظیم موانع کوتاه مدار، تعیین کلاس دی الکتریک و بهینه‌سازی طراحی حرارتی است. اصول کلیدی اندازه‌گیری به شرح زیر است:

(I) تطبیق ظرفیت: پیش‌نیاز اساسی برای تحمل بار

تطبیق ظرفیت پیش‌نیاز اساسی در اندازه‌گیری ترانسفورماتورهای فتوولتائیک است. این نیازمند تطابق دقیق ظرفیت ترانسفورماتور با ظرفیت نصب شده سیستم فتوولتائیک و قدرت خروجی حداکثر مورد انتظار است، تا عملکرد پایدار تحت بار مورد نظر تضمین شود. فرمول محاسبه ظرفیت به صورت زیر است:

که در آن U₂ نشان‌دهنده ولتاژ سمت ثانویه ترانسفورماتور (معمولاً 400V) است. با توجه به متغیر بودن ذاتی سیستم‌های فتوولتائیک (مانند نوسانات نور خورشید و تغییرات بار)، محاسبه باید شامل حاشیه ایمنی (1.1-1.2 برابر)، ضریب نوسان نرخ بار (مانند KT = 1.05) و عامل توان (معمولاً 0.95) باشد.

مثال: برای یک سیستم فتوولتائیک با خروجی توان اوج 500kW، می‌توان یک ترانسفورماتور 630kVA، 800V/400V را انتخاب کرد تا به شرایط مختلف نور خورشید و بار تطبیق یابد. علاوه بر این، بر اساس راهنمای فنی اتصال شبکه فتوولتائیک پخش شده، ظرفیت یک ایستگاه توان فتوولتائیک پخش شده نباید بیش از 25% بار حداکثر در منطقه تأمین ترانسفورماتور بالاتر باشد تا از تأثیرات شبکه جلوگیری شود.

(II) انتخاب نسبت ولتاژ: تطبیق با نوسانات و تنظیم ولتاژ

نسبت ولتاژ باید با مشخصات خروجی سیستم فتوولتائیک (ولتاژ مبدل معمولاً ±5% نوسان می‌کند) و نیازهای اتصال شبکه هماهنگ باشد و دارای قابلیت تنظیم پویا باشد. دو روش اصلی تنظیم عبارتند از:

• تنظیم با تغییر تپ: قابل اعمال برای ترانسفورماتورهای تغییر تپ بدون بار، معمولاً با سه تپ ±5% (مانند 10.5kV/10kV/9.5kV)، نیازمند عملیات قطع برق است.

• تنظیم با ماژول تنظیم ولتاژ خودکار: قابل اعمال برای ترانسفورماتورهای تغییر تپ با بار، امکان تنظیم پویا آنلاین با زمان پاسخ ≤200ms را فراهم می‌کند.

در عمل، تپ‌های مناسب باید بر اساس مشخصات بار انتخاب شوند: تپ 5% برای بارهای سبک، و تپ 2.5% یا 0% برای بارهای سنگین، توازن بین افزایش ولتاژ در زمان تولید فتوولتائیک بالا و کاهش ولتاژ در زمان بارهای اوج شب.

(III) تنظیم موانع کوتاه مدار: توازن بین حفاظت و پایداری

موانع کوتاه مدار باید طبق سطح جریان کوتاه مدار سیستم و نوع ترانسفورماتور (روغنی/خشک) طراحی شود، با فرمول محاسبه:

روغنی: 4%-8%؛ خشک: 6%-12%. برای ترانسفورماتورهای بزرگ (مانند 9150kVA)، موانع را افزایش دهید ( Zk ≥ 20% ). اصلاح دمایی انجام دهید (75°C برای روغنی، 120°C برای خشک).

(IV) کلاس دی الکتریک

مناسب برای محیط‌های بیرونی. ترجیحاً کلاس F (155°C) یا H (180°C) را استفاده کنید. برای صحراها کلاس H، برای ساحل‌ها مواد مقاوم در برابر نمک، برای رطوبت بالا مواد مقاوم در برابر رطوبت. تأثیر پیری حرارتی را در نظر بگیرید: +6°C پیری را دو برابر می‌کند؛ -6°C آن را نصف می‌کند.

(V) طراحی حرارتی

بهینه‌سازی بر اساس محیط. روش‌های خنک‌سازی: خنک‌سازی هوا طبیعی/اجباری، خنک‌سازی خودکار با روغن. برای مناطق داغ: هوا اجباری یا ترکیبی؛ رطوبت بالا: خشک + مجرای محوری؛ غبار زیاد: IP54 + فیلتر. یک ایستگاه صحرا با خنک‌سازی مایع میکروکانال (7:3 آب دی‌ایونیزه + اتیلن گلیکول) برای کارایی 3 برابر استفاده می‌کند.

V. اندازه‌گیری و بازرسی برای سناریوهای مختلف

راه‌حل‌هایی برای سناریوهای نمونه:

(I) اتصال به شبکه

اندازه‌گیری: پوشش توان مبدل/بیطرف + 1.15× حاشیه (مانند 1092.5kVA). تطبیق ±5% ولتاژ، 4%-8% موانع، ≥کلاس F، خنک‌سازی هوا/روغن-هوا. بازرسی: بررسی دی الکتریک، THD ≤ 5%، تنظیم ولتاژ (±2.5%)، موانع (±2% از مقدار کارخانه).

(II) خارج از شبکه

اندازه‌گیری: 1.2-1.5× توان بار. تطبیق با مبدل (مانند 800V/400V)، 6%-12% موانع، ≤200ms تنظیم ولتاژ، پیچک‌های 400V + 220V.
 بازرسی: آزمون بار زیاد (≥120%)، پاسخ تنظیم ولتاژ، توازن ولتاژ و نوسانات سیستم.

(III) دمای بالا

اندازه‌گیری: خشک + هوا اجباری یا روغنی + روغن نفتی. استفاده از دی الکتریک مقاوم در برابر دمای بالا، IP55، 80°C شروع/60°C توقف مراوح. بازرسی: ترموگرافی ربع‌سالانه، آزمون‌های نیمه‌سالانه روغن، بررسی خنک‌سازی، نظارت بر دمای پیچک.

(IV) رطوبت بالا/ساحلی

اندازه‌گیری: خشک IP65 اپوکسی، 316L + پوشش فلوئوروکربن، دی الکتریک مقاوم در برابر نمک، فاصله افزوده. بازرسی: بررسی پوشش، رطوبت/گازهای روغن، آزمون نمک‌پاش (≤5% کاهش توان)، نظارت بر هیدروژن.

(V) غبار زیاد

اندازه‌گیری: کاملاً بسته، IP54، فیلترهای سه مرحله‌ای، مساحت خنک‌سازی افزوده، پیچک‌های مقاوم در برابر سایش. بازرسی: جایگزینی فیلترهای ربع‌سالانه، ترموگرافی، بررسی ضدغبار، تمیزکاری منظم.

(VI) تداخل الکترومغناطیسی

اندازه‌گیری: پیچک‌های ساندویچ (≤500pF)، فیلترهای LC ( THD ≤ 4% )، رعایت EMC (GB/T 21419-2013)، ارتباطات دوگانه. بازرسی: آزمون‌های سالانه EMC، نظارت بر هارمونیک/عدم توازن، بررسی زمین (≤0.5Ω)، آزمون خطای بیت 10^-8.

(VII) یکپارچگی ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک

اندازه‌گیری: یکپارچگی PCS (Modbus RTU)، پیچک‌های 400V + 220V، ≤200ms جبران واکنشی، در نظر گرفتن بارهای ترکیبی. بازرسی: تأیید سازگاری PCS، توازن ولتاژ (≤1%)، آزمون تنظیم ولتاژ (≤±2%)، بررسی اتصالات ذخیره‌سازی.

خلاصه: تطابق دقیق ظرفیت، ولتاژ، موانع، دی الکتریک و طراحی حرارتی، به علاوه بازرسی جامع، عملکرد ایمن، کارآمد و طول عمر بلند را تضمین می‌کند و با توسعه PV پخش شده تحت اهداف کربنی همخوانی دارد.