چگونه ترانسفورماتور توزیع را برای یک پروژه ریزشبکه انتخاب کنیم

انتخاب ترانسفورماتور ریزشبکه با پروژه‌های توزیع معمولی متفاوت است. این ترانسفورماتور باید بتواند سیستم‌های فتوولتائیک (PV)، ذخیره‌سازی انرژی، شارژرهای خودروهای الکتریکی (EV) و سایر تجهیزات الکترونیکی قدرت را مدیریت کند و جریان توان دوطرفه و هارمونیک‌های بیشتری را تحمل نماید. اگر ترانسفورماتور بسیار کوچک انتخاب شود، ممکن است بار اضافی گرفته و قطع شود. اگر نیز بسیار بزرگ انتخاب شود، مدت طولانی در حالت بار سبک کار خواهد کرد و تلفات بدون بار، هزینه‌های برق را افزایش خواهند داد. شش نکتهٔ زیر منطق انتخاب را توضیح می‌دهند.

۱. ظرفیت: ابتدا بار را محاسبه کنید، سپس گسترش را در نظر بگیرید

فقط مجموع توان نامی تمام تجهیزات را جمع نزنید. یک فرمول رایج عبارت است از:

بار محاسبه‌شده = مجموع توان نصب‌شده

× ضریب هم‌زمانی ÷ ضریب توان

ضریب هم‌زمانی معمولاً 0.5–0.7برای ساختمان‌های کارخانه‌ای عمومی، 0.6–0.7برای ایستگاه‌های شارژ خودروهای سواری، و 0.75–0.85برای ایستگاه‌های شارژ سریع کامیون‌های سنگین. ضریب توان معمولاً برابر با ۰٫۹ در نظر گرفته می‌شود. پس از محاسبهٔ نتیجه، آن را به ظرفیت استاندارد بعدی گرد کنید و ۱۰ تا ۲۰ درصد حاشیهٔ انبساط برای تجهیزات شارژ آینده، ماژول‌های فتوولتائیک یا بارهای جدید در نظر بگیرید.

استانداردهای طراحی ریزشبکه نیز مشخص می‌کنند که ظرفیت ترانسفورماتور را می‌توان بر اساس بیشترین توان تبادلی پیوسته بین ریزشبکه و شبکهٔ خارجی انتخاب کرد و ترجیحاً از ترانسفورماتورهای خنک‌شوندهٔ خودکار و کم‌تلفات استفاده شود.

مقادیر رایج می‌توانند به‌عنوان مرجع سریعی عمل کنند: ۶۳۰ کیلوولت‌آمپر برای سیستم‌های فتوولتائیک توزیع‌شدهٔ کوچک، تعداد اندکی شارژر و بار محدود؛ 800 kVA برای سیستم‌های ترکیبی فتوولتائیک-ذخیره‌سازی-شارژ در سطح پارک، ایستگاه‌های شارژ متوسط و نیروگاه‌های فتوولتائیک متمرکز معمولی؛ ۱۲۵۰ کیلوولت‌آمپر برای شارژ فوق‌سریع کامیون‌های سنگین، آرایه‌های بزرگ فتوولتائیک یا گره‌هایی با برنامه‌های واضح انبساط. بار بلندمدت ترجیحاً باید بین ۷۰ تا ۸۵ درصد باشد. از کارکرد بلندمدت در حالت بار کامل یا دوره‌های طولانی با بار زیر ۵۰ درصد خودداری کنید.

۲. ولتاژ و فرکانس: هماهنگی با شبکه و تجهیزات سمت منبع

سطح ولتاژ بستگی به شرایط اتصال به شبکه از یک سو و پارامترهای خروجی اینورترهای فتوولتائیک، ذخیره‌ساز انرژی و شارژرها از سوی دیگر.

یک پیکربندی رایج این است که 10 کی‌ولت سوی ولتاژ بالا، ۰٫۴ کیلوولت (۳۸۰ ولت) سوی ولتاژ پایین و ۵۰ هرتز باشد. اگر PCS ذخیره‌ساز انرژی خروجی ۰٫۶۹ کیلوولت داشته باشد، سوی ولتاژ پایین باید ۰٫۶۹ کیلوولت انتخاب شود نه اینکه مجبور به استفاده از پیکربندی استاندارد ۰٫۴ کیلوولت شود. برای گروه برداری، Dyn11 معمولاً برای ترانسفورماتورهای توزیع ۱۰ کیلوولت/۰٫۴ کیلوولت به کار می‌رود. این گروه هارمونیک‌های سوم را به‌خوبی سرکوب می‌کند و بارهای نامتوازن را نیز بهتر مدیریت می‌کند که این ویژگی‌ها برای ریزشبکه‌هایی با منابع زیاد هارمونیک مناسب است.

۳. نوع غوطه ور شده یا خشک: ابتدا شرایط حفاظت از آتش را بررسی کنید

این اولین مسئله انطباق ، پس از آن یک مسئله هزینه و عملکرد است.

ترانسفورمرهای خشک

بدون روغن، ضد شعله و ضد انفجار ‫اونها مناسب هستن در داخل خانه، زیرزمین، جمعیت زیاد یا به شدت مکان های مورد بررسی آتش مانند مجتمع های تجاری، بیمارستان ها، مراکز داده و ایستگاه های شارژ زیرزمینی. هزینه اولیه آنها معمولاً 20٪ تا 30٪ بالاتر از واحدهای غوطه ور شده روغن با همان ظرفیت است ، اما برای پروژه های داخلی رعایت آتش یک شرط سخت است.

ترانسفورماتورهای غوطه‌گیر

مقرون به صرفه، گرمای خوب را از بین می برد و توانایی بیش از حد بالایی دارد. اونا ميتونن 120 درصد بار رو براي چند ساعت بدون اينکه از کار افتن حمل کنن ‫اونها مناسب هستن ایستگاه های مستقل در فضای باز، فضاهای باز و الزامات نسبتاً نرم حفاظت از آتش مانند نیروگاه های فولتراپی نصب شده در زمین، ایستگاه های شارژ در فضای باز و ایستگاه های تقویت کننده ذخیره سازی انرژی مستقل. مدل های کارآمد انرژی درجه 1 مانند S22 دارای زیان کم بدون بار و مزیت در هزینه های عملیاتی بلند مدت هستند.

به طور خلاصه: نوع خشک برای مکان‌های داخلی با تراکم بالا، نوع روغنی برای فضاهای باز در بیرون .

۴. تلفات، افزایش دما و ولتاژ امپدانس: به هزینه بلندمدت توجه کنید

ترانسفورماتورهای ریزشبکه اغلب مدت‌زمان طولانی کار می‌کنند، بنابراین تلفات بدون بار و تلفات تحت بار مستقیماً بر بازده پروژه تأثیر می‌گذارند. لازم است محصولات مطابق با GB 20052 باشند و اولویت با کارایی انرژی درجه ۱ داده شود. به‌عنوان مثال، یک ترانسفورماتور خشک درجه ۱ با ظرفیت ۱۰۰۰ کیلوولت‌آمپر می‌تواند تلفات بدون بار را نسبت به واحد درجه ۲ حدود ۳۰ درصد کاهش دهد. هزینه اضافی تجهیزات معمولاً در طی ۳ تا ۵ سال از طریق صرفه‌جویی در مصرف برق جبران می‌شود.

ولتاژ امپدانس برای ترانسفورماتورهای توزیع معمولی عموماً 4%–6%است. اگر چند ترانسفورماتور به‌صورت موازی کار کنند، تفاوت ولتاژ امپدانس نباید از ۱۰ درصد بیشتر باشد. حدود افزایش دما باید مطابق با استاندارد GB 1094.2 باشد؛ افزایش دمای سیم‌پیچ معمولاً نباید از ۶۵ کلوین فراتر رود. در محیط‌های با دمای بالا یا فضاهای بسته، باید انتقال حرارت به‌طور ویژه بررسی شود.

۵. سازگاری با اینورترهای فتوولتائیک و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی (PCS)

ترانسفورماتور توزیع معمولی جریان توان یک‌سویه دارد. ترانسفورماتور ریزشبکه با سه مسئلهٔ اضافی روبه‌روست:

اول، جریان توان دو‌سویه. جهت توان ممکن است ده‌ها یا صدها بار در روز بین شارژ و دشارژ تغییر کند. استحکام مکانیکی پیچش‌ها باید تأثیرات مکرر پیش‌رو و پس‌رو را در نظر بگیرد، نه فقط استانداردهای توزیع یک‌سویهٔ معمولی.

دوم، تحمل هارمونیک‌ها. اینورترهای فتوولتائیک و سیستم‌های کنترل انرژی ذخیره‌شده (PCS) هارمونیک‌های سوم، پنجم و هفتم تولید می‌کنند که باعث افزایش تلفات پیچش‌ها و گرمایش محلی می‌شوند. ضریب K ترانسفورماتور نباید از K4 کمتر باشد؛ در سناریوهای سوئیچینگ با فرکانس بالا ممکن است K13 مورد نیاز باشد. امپدانس اتصال کوتاه باید با سازندگان PCS و اینورتر هماهنگ شود تا از پدیدهٔ رزونانس جلوگیری شود.

سوم، حاشیهٔ اضافی برای بار اضافی انرژی ذخیره‌شده. ترانسفورماتورهای انرژی ذخیره‌شده معمولاً برای تخلیهٔ پیوستهٔ ۱ ساعته طراحی می‌شوند. قابلیت تحمل بار اضافی کوتاه‌مدت باید حاشیهٔ ایمنی داشته باشد؛ نباید تنها بر اساس توان نامی PCS، ترانسفورماتور به‌صورت یک‌به‌یک انتخاب شود.

۶. پارامترهای فنی که باید پیش از خرید ارائه شوند

پیش از درخواست نقل‌قول، تا حد امکان تمام این پارامترها را ارائه کنید:

پارامترهای پایه

• ظرفیت نامی (kVA)، ولتاژ نامی سمت ولتاژ بالا/پایین (kV)، فرکانس (Hz)، تعداد فازها، گروه برداری (مانند Dyn11).

عملکرد

• تلفات بدون بار (kW)، تلفات تحت بار (kW)، امپدانس اتصال کوتاه (%)، حداکثر افزایش دما (K)، رده عایق‌بندی، تخلیه جزئی.

محیط و ساختار

• نصب در داخل یا خارج ساختمان، درجه حفاظت (در مورد پوشش خارجی، حداقل IP54)، روش خنک‌کنندگی، ارتفاع از سطح دریا، محدوده دمای محیط.

ویژه ریزشبکه‌ها

• طراحی برای کار دوطرفه، ضریب K، طیف هارمونیک یا پارامترهای PCS، الزامات بار اضافی کوتاه‌مدت، هماهنگی حفاظت‌های اتصال به شبکه.

گواهینامه

• گزارش آزمون بازده انرژی، گزارش آزمون نوع، گواهی انطباق با استاندارد GB 20052.

راه‌حل‌های متناظر شرکت جیانگسو یونیتا

خط تولید جیانگسو یونیتا نیازهای انتخابی فوق را پوشش می‌دهد:

• ترانسفورماتورهای توزیع غوطه‌ور در روغن (سری S20/S22): برای نیروگاه‌های فتوولتائیک بیرونی، ایستگاه‌های تقویتی مستقل ذخیره‌سازی انرژی و ایستگاه‌های شارژ فضای باز. مدل‌های کارآمد از نظر انرژی در ردهٔ ۱ دارای تلفات کم و قابلیت بار اضافی قوی برای عملکرد بلندمدت هستند.
• ترانسفورماتورهای خشک (سری SCB18): برای ایستگاه‌های شارژ داخلی، مراکز تجاری، مراکز داده و زیرزمین‌ها با الزامات سخت‌گیرانهٔ حفاظت از حریق. بدون روغن، مقاوم در برابر آتش، کارآمد از نظر انرژی در ردهٔ ۱ و مناسب برای محیط هارمونیکی PCSهای فتوولتائیک و ذخیره‌سازی انرژی.
• راه حل های سفارشی: پیکربندی‌های هدفمند برای ظرفیت، امپدانس، افزایش دما، گروه برداری و درجهٔ حفاظت بر اساس منحنی‌های بار، ویژگی‌های هارمونیکی PCS، شرایط اتصال به شبکه و برنامه‌های گسترش. ما همچنین پیمان‌کاران EPC و مالکان را در تأیید بار و تهیهٔ اسناد اتصال به شبکه پشتیبانی می‌کنیم.