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La selección de transformadores para microrredes difiere de la de proyectos ordinarios de distribución. Debe soportar generación fotovoltaica (PV), almacenamiento de energía, cargadores para vehículos eléctricos (EV) y otros equipos electrónicos de potencia, con flujo de potencia bidireccional y mayores armónicos. Si el transformador es demasiado pequeño, puede sobrecargarse y desconectarse. Si es demasiado grande, operará durante largos periodos a carga ligera, incrementando así las pérdidas en vacío y los costos eléctricos. Los siguientes seis puntos explican la lógica de selección.
1. Capacidad: calcular primero la carga, luego considerar la expansión
No sume simplemente las potencias nominales de todos los equipos. Una fórmula habitual es:
Carga calculada = Potencia total instalada
× Factor de simultaneidad ÷ Factor de potencia
El factor de simultaneidad suele ser 0.5–0.7para edificios industriales convencionales, 0.6–0.7para estaciones de carga de vehículos de pasajeros, y 0.75–0.85para estaciones de carga rápida para camiones pesados. Normalmente se toma un factor de potencia de 0,9. Tras calcular el resultado, redondee hacia arriba a una capacidad estándar y reserve un margen de expansión del 10 % al 20 % para futuras columnas de carga, módulos fotovoltaicos o nuevas cargas.
Las normas de diseño de microrredes también especifican que la capacidad del transformador puede seleccionarse según la potencia máxima de intercambio continuo entre la microrred y la red externa, y que deben preferirse transformadores de refrigeración natural y de bajas pérdidas.
Las calificaciones habituales pueden servir como referencia rápida: 630 kVA para pequeños sistemas fotovoltaicos distribuidos, pocas columnas de carga y carga limitada; 800 kVA para instalaciones fotovoltaicas-con-almacenamiento-con-carga a escala de parque, estaciones de carga medianas y sistemas fotovoltaicos centralizados convencionales; 1250 kVA para carga ultrarrápida de camiones pesados, grandes campos fotovoltaicos o nodos con planes claros de expansión. La carga a largo plazo debe ser preferiblemente del 70 % al 85 %. Evite la carga completa prolongada o períodos largos por debajo del 50 %.
2. Tensión y frecuencia: Alineación con la red y los equipos del lado de la fuente
El nivel de tensión depende de la condiciones de conexión a la red por un lado y los parámetros de salida de los inversores fotovoltaicos, los sistemas de almacenamiento de energía Y los convertidores de potencia (PCS) y cargadores por el otro.
Una configuración habitual es 10 kV el lado de alta tensión, 0,4 kV (380 V), el lado de baja tensión y 50 Hz . Si el PCS del sistema de almacenamiento de energía tiene una salida de 0,69 kV, el lado de baja tensión debe seleccionarse a 0,69 kV en lugar de imponer una configuración estándar de 0,4 kV. Para el grupo vectorial, Dyn11 se utiliza comúnmente en transformadores de distribución de 10 kV/0,4 kV. Suprime bien las armónicas de tercer orden y gestiona mejor las cargas desequilibradas, lo cual resulta adecuado para microrredes con numerosas fuentes armónicas.
3. ¿Qué es esto? Tipo de aceite o tipo seco: comprobar primero las condiciones de protección contra incendios
Esto es primero un cuestión de cumplimiento , entonces un problema de costo y rendimiento.
Transformadores de tipo seco
Sin aceite, ignífugo y a prueba de explosiones. Se adaptan. en interiores, sótanos, densamente poblados o estrictamente los lugares donde se haya realizado una revisión de incendio, como complejos comerciales, hospitales, centros de datos y estaciones de carga subterráneas. Su coste inicial es generalmente un 20%-30% superior al de las unidades inmersivas en aceite de la misma capacidad, pero para los proyectos de interior es un requisito muy exigente el cumplimiento de las normas contra incendios.
Transformadores Sumergidos en Aceite
Eficaz en cuanto a costes, disipa bien el calor y tiene una gran capacidad de sobrecarga. Pueden llevar una carga de 120% durante varias horas sin tropezar. Se adaptan. estaciones independientes al aire libre, espacios abiertos y requisitos relativamente relajados de protección contra incendios, como las plantas fotovoltaicas montadas en tierra, las estaciones de carga al aire libre y las estaciones de refuerzo independientes de almacenamiento de energía. Los modelos de eficiencia energética de grado 1, como el S22, presentan bajas pérdidas de no carga y una ventaja en costes de explotación a largo plazo.
En resumen: de tipo seco para lugares interiores con alta densidad de personas; de tipo con aceite para espacios exteriores abiertos .
4. Pérdidas, elevación de temperatura y tensión de impedancia: considere el costo a largo plazo
Los transformadores de microrred suelen operar durante largos períodos, por lo que las pérdidas en vacío y bajo carga afectan directamente la rentabilidad del proyecto. Exija que los productos cumplan GB 20052 y priorice la eficiencia energética de grado 1. Por ejemplo, un transformador de tipo seco de 1000 kVA y grado 1 puede reducir las pérdidas en vacío aproximadamente un 30 % respecto a una unidad de grado 2. El costo adicional del equipo generalmente se recupera en 3 a 5 años mediante ahorros en electricidad.
Tensión de impedancia para transformadores de distribución convencionales es generalmente 4%–6%. Si varios transformadores operan en paralelo, la diferencia de tensión de impedancia no debe superar el 10 %. Los límites de elevación de temperatura deben cumplir la norma GB 1094.2; normalmente, la elevación de temperatura del devanado no debe exceder los 65 K. En entornos de alta temperatura o cerrados, la disipación térmica debe verificarse especialmente.
5. Compatibilidad con inversores fotovoltaicos y sistemas de almacenamiento de energía (PCS)
Un transformador de distribución ordinario tiene un flujo de potencia unidireccional. Un transformador para microrred enfrenta tres problemas adicionales:
Primero, flujo de potencia bidireccional. La dirección de la potencia puede cambiar decenas o cientos de veces al día entre carga y descarga. La resistencia mecánica del devanado debe considerar los impactos frecuentes en sentido directo e inverso, no solo las normas ordinarias de distribución unidireccional.
Segundo, tolerancia a armónicos. Los inversores fotovoltaicos y los sistemas de conversión de energía (PCS) de almacenamiento generan armónicos de orden 3.º, 5.º y 7.º, lo que provoca pérdidas adicionales en los devanados y sobrecalentamiento local. El factor K del transformador no debe ser inferior a K4 ; en escenarios con conmutación de alta frecuencia puede requerirse K13. La impedancia de cortocircuito debe coordinarse con los fabricantes de PCS e inversores para evitar resonancias.
Tercero, margen de sobrecarga reservado para el almacenamiento de energía. Los transformadores para almacenamiento de energía suelen diseñarse para una descarga continua de 1 hora. La capacidad de sobrecarga a corto plazo debe incluir un margen; no se debe configurar una relación uno a uno únicamente según la potencia nominal del PCS.
6. Parámetros técnicos que deben presentarse antes de la adquisición
Antes de solicitar cotizaciones, proporcione tantos de estos parámetros como sea posible:
Parámetros básicos
- Capacidad nominal (kVA), tensión nominal de alta/baja tensión (kV), frecuencia (Hz), número de fases, grupo vectorial (p. ej., Dyn11).
Rendimiento
- Pérdidas en vacío (kW), pérdidas bajo carga (kW), impedancia de cortocircuito (%), límite de elevación de temperatura (K), clase de aislamiento, descargas parciales.
Entorno y estructura
- Instalación interior/exterior, grado de protección (la carcasa exterior no debe ser inferior a IP54), método de refrigeración, altitud, rango de temperatura ambiente.
Específico para microrredes
- Diseño de operación bidireccional, factor K, espectro armónico o parámetros del convertidor de potencia (PCS), requisitos de sobrecarga a corto plazo, coordinación de protecciones para conexión a la red.
Certificación
- Informe de ensayo de eficiencia energética, informe de ensayo de tipo, certificado de conformidad con GB 20052.
Soluciones correspondientes de Jiangsu Unita
La línea de productos de Jiangsu Unita cubre las necesidades de selección anteriores:
- Transformadores de distribución sumergidos en aceite (series S20/S22): Para plantas fotovoltaicas al aire libre, estaciones elevadoras independientes de almacenamiento de energía y estaciones de carga en espacios abiertos. Modelos de eficiencia energética clase 1 con bajas pérdidas y alta capacidad de sobrecarga para operación prolongada.
- Transformadores de tipo seco (serie SCB18): Para estaciones de carga interiores, complejos comerciales, centros de datos y sótanos con requisitos estrictos de protección contra incendios. Sin aceite, ignífugos, de eficiencia energética clase 1 y adecuados para el entorno armónico de los convertidores de potencia fotovoltaica y de almacenamiento de energía (PCS).
- Soluciones personalizadas: Configuraciones específicas para capacidad, impedancia, elevación de temperatura, grupo vectorial y grado de protección, basadas en curvas de carga, características armónicas de los PCS, condiciones de conexión a la red y planes de expansión. También brindamos apoyo a contratistas EPC y propietarios con verificación de carga y documentación para conexión a la red.
