Jakie są kluczowe kwestie do rozważenia przy wyborze transformatora fotowoltaicznego
Zasady wyznaczania wielkości i parametry techniczne transformatorów fotowoltaicznych
Wyznaczanie wielkości transformatorów fotowoltaicznych wymaga kompleksowej analizy wielu czynników, w tym dopasowania pojemności, wyboru stosunku napięć, ustawienia impedancji krótkiego obwodu, określenia klasy izolacji oraz optymalizacji projektu termicznego. Kluczowe zasady wyznaczania wielkości są następujące:
(I) Dopasowanie pojemności: Podstawa dla nośności obciążenia
Dopasowanie pojemności jest podstawowym warunkiem w wyznaczaniu wielkości transformatorów fotowoltaicznych. Wymaga dokładnego dopasowania pojemności transformatora do zainstalowanej mocy systemu fotowoltaicznego i oczekiwanej maksymalnej mocy wyjściowej, zapewniając stabilne działanie pod przewidzianym obciążeniem. Wzór na obliczenie pojemności to:
gdzie U2 reprezentuje napięcie po stronie wtórnej transformatora (zazwyczaj 400V). Biorąc pod uwagę naturalną zmienność systemów fotowoltaicznych (np. fluktuacje światła słonecznego i zmiany obciążenia), obliczenia muszą uwzględniać margines bezpieczeństwa (1,1-1,2 razy), współczynnik fluktuacji obciążenia (np. KT = 1,05) oraz współczynnik mocy (zwykle 0,95).
Przykład: Dla systemu fotowoltaicznego o maksymalnej mocy wyjściowej 500kW można wybrać transformator o pojemności 630kVA, 800V/400V, aby dostosować się do różnych warunków oświetlenia słonecznego i obciążenia. Ponadto, zgodnie z Wytycznymi technicznymi dotyczącymi łączenia rozproszonych instalacji fotowoltaicznych do sieci, pojemność pojedynczej rozproszonej elektrowni fotowoltaicznej nie powinna przekraczać 25% maksymalnego obciążenia w strefie zaopatrzenia przez superiore transformator, aby uniknąć wpływu na sieć.
(II) Wybór stosunku napięć: Dostosowywanie do fluktuacji i regulacja napięcia
Stosunek napięć musi odpowiadać charakterystyce wyjściowej systemu fotowoltaicznego (napięcie odwzorowującego zazwyczaj fluktuuje o ±5%) i wymaganiom łączenia z siecią, posiadając zdolności dynamicznej regulacji. Istnieją dwie główne metody regulacji:
W rzeczywistej eksploatacji należy wybrać odpowiednie tapy na podstawie charakterystyki obciążenia: tap 5% dla lekkich obciążeń, a tap 2,5% lub 0% dla ciężkich obciążeń, balansując podnoszenie napięcia podczas wysokiej generacji fotowoltaicznej i spadek napięcia podczas nocnych szczytów obciążenia.
(III) Ustawienie impedancji krótkiego obwodu: Balansowanie ochrony i stabilności
Impedancja krótkiego obwodu powinna być zaprojektowana zgodnie z poziomem prądu krótkiego obwodu w systemie i typem transformatora (mokry/suchy), wzór obliczeniowy to:
Mokry: 4%-8%; suchy: 6%-12%. Dla dużych transformatorów (np. 9150kVA) zwiększ impedancję ( Zk ≥ 20%). Przeprowadź korekcję temperatury (75°C dla mokrego, 120°C dla suchego).
(IV) Klasa izolacji
Dostosuj do środowisk zewnętrznych. Preferuj klasę F (155°C) lub H (180°C). Użyj klasy H w pustyniach, materiałów odpornych na sól morską w regionach przybrzeżnych, materiałów odpornych na wilgoć w wilgotnych warunkach. Weź pod uwagę starzenie termiczne: +6°C podwaja starzenie, -6°C zmniejsza je o połowę.
(V) Projekt termiczny
Optymalizuj w zależności od środowiska. Metody chłodzenia: naturalne/wymuszone powietrzem, samoczynne chłodzenie olejem. W obszarach o wysokiej temperaturze: wymuszone powietrze lub hybrydowe; wysoka wilgotność: suchy + przewody osiowe; wysokie zanieczyszczenie: IP54 + filtry. Stacja pustynna używa mikrokanalowego chłodzenia cieczą (7:3 woda destylowana + etylenoglikol) dla 3-krotnej efektywności.
V. Wyznaczanie wielkości i inspekcja dla różnych scenariuszy
Rozwiązania dla typowych scenariuszy:
(I) Połączenie z siecią
Wyznaczanie wielkości: Pokryj moc odwzorowująca/pomocnicza + 1,15× margines (np. 1092,5kVA). Dopasuj ±5% napięcia, 4%-8% impedancji, ≥klasa F, chłodzenie naturalne/olejowo-powietrzne. Inspekcja: Sprawdź izolację, THD ≤ 5%, regulację napięcia (±2,5%), impedancję (±2% wartości fabrycznej).
(II) Bezpołączenie z siecią
Wyznaczanie wielkości: 1,2-1,5× moc obciążenia. Dostosuj do odwzorowującego (np. 800V/400V), 6%-12% impedancji, ≤200ms regulacja napięcia, zwinięcia 400V + 220V. Inspekcja: Test przeciążenia (≥120%), odpowiedź regulacji napięcia, równowaga napięć, fluktuacje systemu.
(III) Wysoka temperatura
Wyznaczanie wielkości: Suchy + wymuszone powietrze lub mokry + olej naftenowy. Użyj izolacji o wysokiej temperaturze, IP55, wentylatory startujące/stopujące przy 80°C/60°C. Inspekcja: Kwartalna termografia, półroczne testy oleju, sprawdzenie chłodzenia, monitorowanie temperatury zwinięć.
(IV) Wysoka wilgotność/regiony przybrzeżne
Wyznaczanie wielkości: Suchy z epoksydową izolacją, IP65, 316L + pokrycie fluorokarbony, izolacja odporna na sól, zwiększone odstępy. Inspekcja: Sprawdź pokrycie, wilgoć/gazy oleju, test na sól (≤5% spadku mocy), monitorowanie wodoru.
(V) Wysokie zanieczyszczenie
Wyznaczanie wielkości: Całkowicie szczelny, IP54, trójstrefowe filtry, powiększona powierzchnia chłodzenia, zwinięcia odporne na zużycie. Inspekcja: Zmiana filtrów co kwartał, termografia, sprawdzenie szczelności, regularne czyszczenie.
(VI) Interferencje elektromagnetyczne
Wyznaczanie wielkości: Zwinięcia sandwichowe (≤500pF), filtry LC ( THD ≤ 4%), spełnienie EMC (GB/T 21419-2013), komunikacja podwójnie redundantna. Inspekcja: Roczne testy EMC, monitorowanie harmonicznych/nierównomierności, sprawdzenie uziemienia (≤0,5Ω), test błędu bitowego 10-8.
(VII) Integracja magazynowania energii PV
Wyznaczanie wielkości: Integracja PCS (Modbus RTU), zwinięcia 400V + 220V, ≤200ms rekompensacja reaktywna, uwzględnienie połączonych obciążeń. Inspekcja: Zweryfikuj zgodność PCS, równowagę napięć (≤1%), test regulacji napięcia (≤±2%), sprawdzenie połączeń magazynujących.
Podsumowanie: Dokładne dopasowanie pojemności, napięcia, impedancji, izolacji i projektu termicznego, plus gruntowna inspekcja, zapewnia bezpieczne, efektywne i długowieczne działanie, zgodne z rozwojem rozproszonych instalacji PV w kontekście celów emisyjnych.
