Quels sont les principaux facteurs à prendre en compte pour le choix d'un transformateur photovoltaïque
Principes de dimensionnement et paramètres techniques des transformateurs photovoltaïques
Le dimensionnement des transformateurs photovoltaïques nécessite une considération globale de multiples facteurs, y compris l'adaptation de la capacité, le choix du rapport de tension, le réglage de l'impédance à court-circuit, la détermination de la classe d'isolation et l'optimisation de la conception thermique. Les principes clés de dimensionnement sont les suivants :
(I) Adaptation de la capacité : Fondamental pour la charge supportée
L'adaptation de la capacité est la condition préalable essentielle dans le dimensionnement des transformateurs photovoltaïques. Il s'agit de faire correspondre avec précision la capacité du transformateur à la capacité installée du système photovoltaïque et à la puissance de sortie maximale attendue, garantissant un fonctionnement stable sous la charge prévue. La formule de calcul de la capacité est :
où U2 représente la tension secondaire du transformateur (généralement 400V). En tenant compte de la variabilité inhérente des systèmes photovoltaïques (par exemple, les fluctuations de l'ensoleillement et les variations de charge), le calcul doit intégrer une marge de sécurité (1,1 à 1,2 fois), un coefficient de fluctuation de la charge (par exemple, KT = 1,05, et un facteur de puissance (généralement 0,95).
Exemple : Pour un système photovoltaïque avec une puissance de crête de 500kW, on peut choisir un transformateur de 630kVA, 800V/400V pour s'adapter à différentes conditions d'ensoleillement et de charge. De plus, conformément aux Lignes directrices techniques pour la connexion au réseau de la photovoltaïque distribuée, la capacité d'une centrale photovoltaïque distribuée unique ne devrait pas dépasser 25% de la charge maximale dans la zone d'alimentation du transformateur supérieur, afin d'éviter les impacts sur le réseau.
(II) Choix du rapport de tension : Adaptation aux fluctuations et régulation de tension
Le rapport de tension doit être en accord avec les caractéristiques de sortie du système photovoltaïque (la tension de l'onduleur fluctue généralement de ±5%) et les exigences de connexion au réseau, offrant des capacités de régulation dynamique. Il existe deux principales méthodes de réglage :
En pratique, les prises appropriées doivent être sélectionnées en fonction des caractéristiques de la charge : prise de 5% pour les charges légères, et prises de 2,5% ou 0% pour les charges lourdes, équilibrant la montée en tension pendant une forte production photovoltaïque et la chute de tension pendant les pics de charge nocturne.
(III) Réglage de l'impédance à court-circuit : Équilibre entre protection et stabilité
L'impédance à court-circuit doit être conçue en fonction du niveau de courant de court-circuit du système et du type de transformateur (à huile/sèche), avec la formule de calcul :
À huile : 4% à 8% ; sèche : 6% à 12%. Pour les grands transformateurs (par exemple, 9150kVA), augmentez l'impédance ( Zk ≥ 20% ). Effectuez une correction de température (75°C pour les transformateurs à huile, 120°C pour les transformateurs sèches).
(IV) Classe d'isolation
Adaptée aux environnements extérieurs. Préférez la classe F (155°C) ou H (180°C). Utilisez la classe H pour les déserts, des matériaux résistants aux projections salines pour les côtes, et des matériaux résistants à l'humidité pour les zones humides. Prenez en compte le vieillissement thermique : +6°C double le vieillissement ; -6°C le divise par deux.
(V) Conception thermique
Optimisez selon l'environnement. Méthodes de refroidissement : refroidissement naturel/forcé par air, refroidissement auto par huile. Pour les zones à haute température : refroidissement forcé par air ou hybride ; zones humides : type sec + conduits axiaux ; zones poussiéreuses : IP54 + filtres. Une station dans le désert utilise un refroidissement liquide à microcanaux (7:3 eau déionisée + glycol) pour une efficacité multipliée par 3.
V. Dimensionnement et inspection pour différents scénarios
Solutions pour des scénarios typiques :
(I) Connecté au réseau
Dimensionnement : Couvrir l'onduleur/alimentation auxiliaire + 1,15× marge (par exemple, 1092,5kVA). Adapter ±5% de tension, 4% à 8% d'impédance, ≥classe F, refroidissement naturel/air-huile. Inspection : Vérifier l'isolation, THD ≤ 5%, régulation de tension (±2,5%), impédance (±2% de la valeur usine).
(II) Hors réseau
Dimensionnement : 1,2 à 1,5× puissance de la charge. S'adapter à l'onduleur (par exemple, 800V/400V), 6% à 12% d'impédance, ≤200ms de régulation de tension, enroulements 400V + 220V.
Inspection : Tester la surcharge (≥120%), la réponse de régulation de tension, l'équilibre de tension et les fluctuations du système.
(III) Haute température
Dimensionnement : Type sec + refroidissement forcé par air ou à huile + huile naphthénique. Utiliser une isolation haute température, IP55, ventilateurs démarrage à 80°C/arrêt à 60°C. Inspection : Thermographie trimestrielle, tests d'huile semestriels, vérification du refroidissement, surveillance de la température des enroulements.
(IV) Haute humidité/côtière
Dimensionnement : Type sec IP65 époxy, 316L + revêtement fluorocarbone, isolation résistante au sel, espacement accru. Inspection : Vérifier le revêtement, humidité/gaz de l'huile, test de projection saline (≤5% de perte de puissance), surveillance de l'hydrogène.
(V) Poussière élevée
Dimensionnement : Totalement étanche, IP54, filtres en trois étages, surface de refroidissement agrandie, enroulements résistants à l'usure. Inspection : Remplacer les filtres trimestriellement, thermographie, vérification de l'étanchéité, nettoyage régulier.
(VI) Interférence électromagnétique
Dimensionnement : Enroulements en sandwich (≤500pF), filtres LC ( THD ≤ 4% ), respecter les normes EMC (GB/T 21419-2013), communications redondantes. Inspection : Tests EMC annuels, surveillance des harmoniques/déséquilibres, vérification du blindage (≤0,5Ω), test d'erreur de bit 10-8.
(VII) Intégration stockage d'énergie photovoltaïque
Dimensionnement : Intégrer PCS (Modbus RTU), enroulements 400V + 220V, ≤200ms de compensation réactive, prendre en compte les charges combinées. Inspection : Vérifier la compatibilité PCS, équilibre de tension (≤1%), tester la régulation de tension (≤±2%), vérifier les connexions de stockage.
Résumé : Un appariement précis de la capacité, de la tension, de l'impédance, de l'isolation et de la conception thermique, ainsi qu'une inspection approfondie, garantissent un fonctionnement sûr, efficace et durable, en phase avec le développement de la photovoltaïque distribuée dans le cadre des objectifs de carbone.
