Was ist ein Transformator für ein Solarenergiesystem? (Erklärung zu 10 kV und 35 kV)

Ein Transformator für ein Solarenergiesystem ist ein entscheidendes elektrisches Gerät, das Photovoltaik-(PV-)Kraftwerken ermöglicht, elektrische Energie ins öffentliche Versorgungsnetz einzuspeisen. Da Solarpaneele und Wechselrichter Niederspannungsstrom erzeugen – typischerweise 0,4 kV oder 0,8 kV – muss diese Spannung vor der Übertragung auf Mittel- oder Hochspannungsebene wie 10 kV, 35 kV, 110 kV oder höher transformiert werden.

Ohne Transformatoren könnte Solarenergie weder effizient über weite Strecken übertragen noch sicher in das Netz integriert werden.

In modernen Solarprojekten im Versorgungsmaßstab, insbesondere bei bodenmontierten Solarkraftwerken, werden am häufigsten folgende Konfigurationen eingesetzt:

10-kV-Verteilungstransformatoren für mittelgroße Anlagen

35-kV-Hochspannungstransformatoren für große Solarkraftwerke.

Die 10-kV- oder 35-kV-Solartransformatoren von Jiangsu Unita Electric erfüllen Ihre Projektanforderungen und sind in der Leistung sowohl auf der Hoch- als auch auf der Niederspannungsseite individuell anpassbar.

1. Warum Solarenergiesysteme Transformatoren benötigen

Solarenergiesysteme erzeugen elektrischen Strom in Form von Gleichstrom (DC), der anschließend von Wechselrichtern in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird. Die Ausgangsspannung der Wechselrichter ist jedoch relativ niedrig und für die Einspeisung ins öffentliche Netz nicht geeignet.

Ein Transformator ist erforderlich, um:

1.1 Die Spannung für den Netzanschluss zu erhöhen

Elektrische Energie muss mit höherer Spannung übertragen werden, um Energieverluste zu reduzieren. Wenn die Spannung steigt, sinkt der Strom, wodurch die Leitungsverluste deutlich verringert werden.

Dies ist besonders wichtig bei großen Solarparks, bei denen die Energie über lange Strecken zu Umspannwerken transportiert werden muss.

1.2 Verbesserung der Übertragungseffizienz

Höhere Spannungsniveaus reduzieren:

• Ohmsche Verluste (I²R-Verluste)
• Kabelerwärmung
• Energieverluste auf den Übertragungsleitungen

1.3 Gewährleistung der Netzkompatibilität

Transformatoren stellen sicher, dass Solarkraftwerke diese Netzanforderungen erfüllen.

1.4 Bereitstellung elektrischer Trennung

Transformatoren trennen zudem das Solarkraftwerk vom Netz, wodurch die Sicherheit verbessert und die Anlagentechnik vor Fehlern und Überspannungen geschützt wird.

2. Was ist ein Hochsetztransformator in Solaranlagen?

Ein Hochsetztransformator ist ein elektrisches Gerät, das die Spannung von einem niedrigeren auf ein höheres Niveau erhöht.

In Photovoltaikanlagen wird er typischerweise zwischen folgenden Komponenten installiert:
wechselrichterausgang → Transformator → Schaltanlage → Netzanschluss

Schlüsselfunktionen:

• Spannungserhöhung (z. B. 0,8 kV → 10 kV oder 35 kV)
• Systemstabilisierung bei schwankender Solarenergieerzeugung
• Einhaltung der Netzvorschriften und Synchronisation mit dem Netz
• Unterstützung bei der Reduzierung von Oberschwingungen in einigen Ausführungen

Häufig verwendete Typen in Solaranlagen:

• Ölgefüllte Transformatoren (am weitesten verbreitet für Freiluft-PV-Anlagen)
• Bodengestelltransformatoren (kompakte Installationen)
• Kastensubstationen (integrierter Transformator + Schaltanlage + Schutzsystem)

Jiangsu Unita Electric kann alle oben genannten Produkte für Ihr Solarenergiesystem liefern, und alle können nach Ihren Anforderungen angepasst werden.

Ölgefüllte Transformatoren dominieren Großprojekte im Versorgungssektor aufgrund ihrer:

• Hohe Effizienz
• Starke Wärmeableitung ：Ölnatur Luftnatur
• Lange Lebensdauer : Die Lebensdauer des ölgefüllten Transformators von Jiangsu Unita beträgt über 25 Jahre
• Ausgezeichnete Überlastfähigkeit

3. 10 kV vs. 35 kV in Solarkraftwerken

Eine der wichtigsten Konstruktionsentscheidungen bei einem Solarprojekt ist die Auswahl der richtigen Spannungsebene für Sammel- und Hochspannungssysteme.

3.1 10-kV-Solartransformatorsysteme

10-kV-Systeme werden üblicherweise in folgenden Anwendungen eingesetzt:

• Kleinen bis mittelgroßen Solar-Kraftwerken
• Dezentralen Photovoltaik-Projekten
• Industriellen oder regionalen Energiesystemen

Typische Merkmale:

• Leistungsbereich: 500 kVA bis 2500 kVA
• Geringere Installationskosten
• Einfachere Netzanschlussmöglichkeit
• Geeignet für die Stromübertragung über kurze Distanzen

Vorteile:

• Geringere Erstinvestitionskosten
• Einfachere Wartung
• Flexible Installation in modularen Solarparks

Einschränkungen:

• Höhere Übertragungsverluste im Vergleich zu 35-kV-Systemen
• Begrenzte Leistungskapazität für großflächige Solarparks

3,2-kV-35-kV-Solartransformatorsysteme

35-kV-Systeme werden häufig in Solarparks im Versorgungsmaßstab eingesetzt.

Sie finden sich typischerweise in:

• Großen bodenmontierten Solarfarmen
• Nationalen Netzanbindungen für erneuerbare Energien
• Zentralisierten Photovoltaik-Kraftwerken

Typische Merkmale:

• Höhere Übertragungseffizienz
• Wird für Sammelsysteme verwendet (mehrere Wechselrichter zusammengefasst)
• Hochtransformation auf 110 kV oder 220 kV Netzunterwerke

Vorteile:

• Verringerte Leistungsverluste über lange Strecken
• Besser geeignet für die großflächige Energieerzeugung
• Weniger Transformator-Einheiten pro MW erforderlich

Einschränkungen:

• Höhere Gerätekosten
• Komplexere Anforderungen an Schutz und Konstruktion

3.3 Wichtige Unterschiede zwischen 10 kV und 35 kV

Funktion	10-kV-System	35-kV-System
Anwendungsbereich	Kleine/mittlere PV-Anlagen	Solarparks im Versorgungsmaßstab
Übertragungswirkungsgrad	Mittel	Hoch
Investitionskosten	Niedriger	Höher
Grad der Netzintegration	Lokale Verteilung	Hochspannungsübertragung
Systemkomplexität	Einfach	Fortschrittlich

4. Zentralisierte vs. dezentrale Solar-PV-Architektur

Solarenergiesysteme werden im Allgemeinen in zwei Hauptarchitekturtypen unterteilt.

4.1 Dezentrale Solarstromanlagen

Dezentrale Anlagen werden typischerweise installiert auf:

• Dächern
• Industrieanlagen
• Kleinen freistehenden Anlagen

Eigenschaften:

• Kurze Stromübertragungsstrecken
• Niedrigere Spannungsebenen (häufig 10 kV oder darunter)
• Lokaler Verbrauch oder Einspeisung in kleinere Netze

Einsatz von Transformatoren:

• Kleineren Verteiltransformatoren
• Oft in kompakte Umspannwerke integriert

4.2 Zentrale Solarstromanlagen

Zentralisierte Systeme beziehen sich auf großflächige Solarparks, die sich an offenen Standorten wie Wüsten oder Ebenen befinden.

Eigenschaften:

• Hohe Leistungsabgabe (zehn bis hundert Megawatt)
• Übertragung über weite Strecken zu Umspannwerken
• Einsatz von 35-kV-Sammelsystemen

Einsatz von Transformatoren:

• Leistungstransformatoren mit großer Kapazität
• Mehrere Wechselrichter, die in einer Transformatoreinheit zusammengefasst sind
• Anschluss an das Hochspannungsnetz (110 kV/220 kV)

5. Kernfunktionen von Solarstrom-Transformatoren

Solartransformatoren sind nicht nur Spannungswandler. Sie erfüllen mehrere kritische Aufgaben in Photovoltaik-Stromversorgungssystemen.

5.1 Spannungsumwandlung

Hauptfunktion: Spannungsanhebung der Wechselrichterausgangsspannung auf netzkompatible Spannungsniveaus.

5.2 Systemschutz

Sie schützen Geräte vor:

• Überlastungsbedingungen
• Kurzschlüsse
• Spannungsspitzen

5.3 Elektrische Trennung

Sie gewährleisten eine sichere Trennung zwischen:

• Photovoltaik-Erzeugungsanlage
• Versorgungsnetz

5.4 Wärmemanagement

Ölgefüllte Ausführungen leiten Wärme effizient ab und gewährleisten einen stabilen Betrieb in Hochtemperaturumgebungen wie Wüsten.

5.5 Unterstützung der Netzstabilität

Transformatoren tragen zur Aufrechterhaltung der Spannungsstabilität bei:

• Schwankungen der solaren Einstrahlung
• Lastschwankungen
• Netzstörungen

6. So wählen Sie den richtigen Transformator für ein Solarstromprojekt aus

Die Auswahl des richtigen Transformators ist entscheidend für die Systemleistung und langfristige Zuverlässigkeit.

Wesentliche Auswahlkriterien sind:

6.1 Systemkapazität (kVA / MVA)

Die Transformatorgröße muss zur Wechselrichterausgabe und zur Gesamtkapazität der Anlage passen.

6.2 Spannungsebene

• 10 kV für kleinere dezentrale Systeme
• 35 kV für großskalige Solarparks

6.3 Umgebungsbedingungen

Wichtig für Freiflächen-Photovoltaikanlagen:

• Regionen mit hohen Temperaturen
• Wüstenumgebungen
• Küstennahe Korrosionsgebiete
• Installationen in großer Höhe

7. FAQ – Solarleistungstransformatoren

Welche Spannung hat ein Solarleistungstransformator?

Die meisten Solarleistungstransformatoren arbeiten mit Mittelspannung, z. B. 10 kV oder 35 kV, je nach Anlagengröße.

Warum verwenden Solarparks 35-kV-Transformatoren?

Weil eine höhere Spannung die Übertragungsverluste verringert und die Effizienz bei großflächigen Solarparks verbessert.

Können 10-kV-Transformatoren in Solaranlagen eingesetzt werden?

Ja, jedoch hauptsächlich in kleinen bis mittelgroßen dezentralen Solarprojekten.

Welche Art von Transformator wird in Photovoltaik-Anlagen verwendet?

Ölgefüllte Hochspannungstransformatoren werden am häufigsten in großflächigen Solarfarmen eingesetzt.

Wie hoch ist die Lebensdauer eines Solatransformators?

Die Lebensdauer beträgt in der Regel mehr als 20 Jahre. Sie können Produkte von Jiangsu Unita wählen, deren Lebensdauer über 25 Jahre beträgt.

Kann die Spannung eines Transformators angepasst werden?

Ja, natürlich. Die Spannung kann an Ihr Projekt angepasst werden.

Fazit

Transformatoren sind essentielle Komponenten in jedem Solarenergiesystem und ermöglichen eine effiziente Spannungsumwandlung, die Integration ins Stromnetz sowie Systemstabilität.

Die Wahl zwischen 10-kV- und 35-kV-Systemen hängt von der Projektskala ab:

• 10 kV für dezentrale und mittelgroße Solarprojekte
• 35 kV für große, versorgungsnahe Solarparks

Das Verständnis der Transformatorauswahl ist entscheidend für EPC-Unternehmen, Projektentwickler und Stromversorger, die Leistung optimieren und langfristige Kosten senken möchten.