¿Qué es un transformador para un sistema de energía solar? (Explicación de 10 kV y 35 kV)

Un transformador para un sistema de energía solar es un dispositivo eléctrico fundamental que permite a las plantas fotovoltaicas (FV) inyectar electricidad en la red eléctrica. Dado que los paneles solares y los inversores generan electricidad de baja tensión, normalmente a 0,4 kV o 0,8 kV, esta tensión debe elevarse a niveles de media o alta tensión, como 10 kV, 35 kV, 110 kV o superiores, antes de su transmisión.

Sin transformadores, la energía solar no puede transmitirse eficientemente a largas distancias ni integrarse de forma segura en la red eléctrica.

En proyectos solares modernos a escala de red, especialmente en parques solares montados en tierra, las configuraciones más utilizadas son:

transformadores de distribución de 10 kV para sistemas de tamaño medio

transformadores elevadores de 35 kV para plantas solares a gran escala.

Los transformadores solares de 10 kV o 35 kV fabricados por Jiangsu Unita Electric pueden satisfacer los requisitos de su proyecto, con capacidades personalizables tanto en el lado de alta como de baja tensión.

1. ¿Por qué los sistemas de energía solar necesitan transformadores?

Los sistemas de energía solar generan electricidad en forma de corriente continua (CC), que luego se convierte en corriente alterna (CA) mediante inversores. Sin embargo, el voltaje de salida de los inversores es relativamente bajo y no es adecuado para la transmisión a la red.

Se requiere un transformador para:

1.1 Elevar el voltaje para la conexión a la red

La electricidad debe transmitirse a mayores voltajes para reducir las pérdidas de energía. Al aumentar el voltaje, la corriente disminuye, lo que reduce significativamente las pérdidas en las líneas.

Esto es especialmente importante en grandes parques solares, donde la energía debe recorrer largas distancias hasta las subestaciones.

1.2 Mejorar la eficiencia de la transmisión

Los niveles más altos de voltaje reducen:

• Pérdidas resistivas (pérdidas I²R)
• Calentamiento de los cables
• Desperdicio de energía en las líneas de transmisión

1.3 Habilitar la compatibilidad con la red

Los transformadores garantizan que las plantas solares cumplan estos requisitos de red.

1.4 Proporcionar aislamiento eléctrico

Los transformadores también aíslan la planta solar de la red, mejorando la seguridad y protegiendo los equipos frente a fallos y sobretensiones.

2. ¿Qué es un transformador elevador en plantas solares?

Un transformador elevador es un dispositivo eléctrico que aumenta el voltaje desde un nivel inferior hasta un nivel superior.

En los sistemas de energía solar, normalmente se instala entre:
salida del inversor → transformador → tablero de maniobra → conexión a la red

Funciones clave:

• Elevación de voltaje (por ejemplo, 0,8 kV → 10 kV o 35 kV)
• Estabilización del sistema ante fluctuaciones en la generación solar
• Cumplimiento de la red y sincronización
• Soporte para la reducción de armónicos en algunos diseños

Tipos comunes utilizados en plantas solares:

• Transformadores sumergidos en aceite (los más utilizados para granjas fotovoltaicas al aire libre)
• Transformadores montados sobre pedestal (instalaciones compactas)
• Subestaciones tipo caja (transformador integrado + equipo de conmutación + sistema de protección)

Jiangsu Unita Electric puede suministrar todos los productos anteriores para su sistema de energía solar, y todos ellos pueden personalizarse según sus necesidades.

Los transformadores sumergidos en aceite dominan los proyectos a escala de servicios públicos debido a sus:

• Alta Eficiencia
• Fuerte disipación de calor ：Naturaleza del aceite Naturaleza del aire
• Larga vida útil : La vida útil del transformador sumergido en aceite de Jiangsu Unita supera los 25 años
• Capacidad de sobrecarga excelente

3. 10 kV frente a 35 kV en plantas solares

Una de las decisiones de diseño más importantes en un proyecto solar es elegir el nivel de tensión adecuado para los sistemas de recolección y elevación.

3.1 Sistemas de transformadores solares de 10 kV

los sistemas de 10 kV se utilizan comúnmente en:

• Plantas solares de tamaño pequeño a mediano
• Proyectos fotovoltaicos distribuidos
• Sistemas energéticos industriales o regionales

Características típicas:

• Rango de capacidad: 500 kVA a 2500 kVA
• Costo de Instalación Más Bajo
• Conexión a la red más sencilla
• Adecuado para la transmisión de energía a corta distancia

Ventajas:

• Menor inversión inicial
• Mantenimiento más fácil
• Despliegue flexible en granjas solares modulares

Las limitaciones:

• Pérdidas de transmisión más altas en comparación con los sistemas de 35 kV
• Capacidad limitada para grandes granjas solares

3.2 Sistemas de transformadores solares de 35 kV

los sistemas de 35 kV se utilizan ampliamente en plantas solares a escala de servicios públicos.

Normalmente se encuentran en:

• Grandes granjas solares montadas en tierra
• Estaciones nacionales de energía renovable conectadas a la red eléctrica
• Plantas fotovoltaicas centralizadas

Características típicas:

• Mayor eficiencia de transmisión
• Utilizado para sistemas colectores (varios inversores agrupados)
• Elevación de tensión hasta subestaciones de red de 110 kV o 220 kV

Ventajas:

• Menores pérdidas de potencia en distancias largas
• Más adecuado para la generación de energía a gran escala
• Menor número de unidades transformadoras requeridas por MW

Las limitaciones:

• Coste más elevado del equipo
• Requisitos más complejos de protección y diseño

3.3 Principales diferencias entre los sistemas de 10 kV y 35 kV

Característica	sistema de 10 kV	sistema de 35 kV
Escala de aplicación	Plantas fotovoltaicas pequeñas/medianas	Granjas solares a escala de utilidad
Eficiencia de Transmisión	Medio	Alto
Costo de inversión	Inferior	Más alto
Nivel de integración en la red	Distribución local	Transmisión de alta tensión
Complejidad del sistema	Sencillo	Avanzado

4. Arquitectura centralizada frente a distribuida de sistemas fotovoltaicos solares

Los sistemas de energía solar se dividen generalmente en dos tipos arquitectónicos principales.

4.1 Sistemas solares distribuidos

Los sistemas distribuidos se instalan típicamente en:

• Techos
• Instalaciones industriales
• Plantas pequeñas montadas en tierra

Características:

• Corta distancia de transmisión de energía
• Niveles de tensión más bajos (a menudo 10 kV o inferior)
• Consumo local o inyección a pequeña red

Uso del transformador:

• Transformadores de distribución más pequeños
• A menudo integrados en subestaciones compactas

4.2 Sistemas centralizados de energía solar

Los sistemas centralizados se refieren a grandes plantas solares ubicadas en zonas abiertas, como desiertos o llanuras.

Características:

• Alta potencia de salida (decenas a cientos de MW)
• Transmisión a larga distancia a subestaciones
• Uso de sistemas colectores de 35 kV

Uso del transformador:

• Transformadores elevadores de gran capacidad
• Múltiples inversores agrupados en una unidad transformadora
• Conexión a la red de alta tensión (110 kV/220 kV)

5. Funciones clave de los transformadores solares

Los transformadores solares no son simplemente dispositivos de conversión de voltaje. Desempeñan múltiples funciones críticas en los sistemas fotovoltaicos.

5.1 Conversión de voltaje

Función principal: elevar el voltaje de salida de los inversores a niveles compatibles con la red.

5.2 Protección del sistema

Protegen los equipos contra:

• Condiciones de sobrecarga
• Circuitos cortos
• Picos de voltaje

5.3 Aislamiento eléctrico

Garantizan una separación segura entre:

• Sistema de generación solar
• Red eléctrica pública

5.4 Gestión térmica

Los diseños con inmersión en aceite disipan eficientemente el calor, garantizando una operación estable en entornos de alta temperatura, como los desiertos.

5.5 Soporte para la estabilidad de la red

Los transformadores ayudan a mantener la estabilidad del voltaje durante:

• Fluctuaciones de la irradiación solar
• Variaciones de carga
• Perturbaciones en la red

6. Cómo seleccionar el transformador adecuado para un proyecto de energía solar

Elegir el transformador correcto es fundamental para el rendimiento del sistema y su fiabilidad a largo plazo.

Los factores clave de selección incluyen:

6.1 Capacidad del sistema (kVA / MVA)

El tamaño del transformador debe coincidir con la salida del inversor y la capacidad total de la planta.

6.2 Nivel de tensión

• 10 kV para sistemas distribuidos más pequeños
• 35 kV para parques solares a escala de servicios públicos

6.3 Condiciones ambientales

Importante para plantas fotovoltaicas al aire libre:

• Zonas de alta temperatura
• Medio ambiente en el desierto
• Áreas costeras con corrosión
• Instalaciones en altitudes elevadas

7. Preguntas frecuentes – Transformadores para energía solar

¿Cuál es el voltaje de un transformador para energía solar?

La mayoría de los transformadores solares operan a niveles de tensión media, como 10 kV o 35 kV, según el tamaño de la planta.

¿Por qué las granjas solares utilizan transformadores de 35 kV?

Porque una tensión más alta reduce las pérdidas en la transmisión y mejora la eficiencia en granjas solares a gran escala.

¿Se pueden utilizar transformadores de 10 kV en plantas solares?

Sí, pero principalmente en proyectos solares distribuidos de pequeño y mediano tamaño.

¿Qué tipo de transformador se utiliza en los sistemas fotovoltaicos solares?

Los transformadores de aumento sumergidos en aceite son los más comúnmente utilizados en granjas solares a escala industrial.

¿Cuál es la vida útil de un transformador solar?

Normalmente, la vida útil supera los 20 años. Puede elegir los productos de Jiangsu Unita, cuya vida útil es superior a 25 años.

¿Se puede personalizar el voltaje de un transformador?

Sí, por supuesto. El voltaje se puede personalizar para adaptarse a su proyecto.

Conclusión

Los transformadores son componentes esenciales en todo sistema de energía solar, lo que permite una conversión eficiente del voltaje, la integración con la red eléctrica y la estabilidad del sistema.

La elección entre sistemas de 10 kV y 35 kV depende de la escala del proyecto:

• 10 kV para proyectos solares distribuidos y de tamaño medio
• 35 kV para grandes plantas solares a escala de servicios públicos

Comprender la selección de transformadores es fundamental para los contratistas EPC, los desarrolladores de proyectos y las empresas eléctricas que buscan optimizar el rendimiento y reducir los costos a largo plazo.