Hoe een distributietransformator voor een microgridproject te selecteren

De keuze van een transformator voor een microgrid verschilt van die voor gewone distributieprojecten. De transformator moet zowel fotovoltaïsche (PV) systemen, energieopslagsystemen, elektrische voertuiglaadpalen als andere vermogenselektronische apparatuur kunnen aansturen, met bidirectionele stroom en meer harmonischen. Indien de transformator te klein is, kan deze overbelast raken en uitschakelen. Indien de transformator te groot is, draait deze langdurig onder lichte belasting, waardoor de leegloopverliezen de elektriciteitskosten verhogen. De volgende zes punten verduidelijken de selectielogica.

1. Vermogen: bereken eerst de belasting, daarna de uitbreidingsmogelijkheid

Tel niet eenvoudigweg het nominaal vermogen van alle apparatuur bij elkaar op. Een veelgebruikte formule is:

Berekende belasting = totaal geïnstalleerd vermogen

× gelijktijdigheidsfactor ÷ arbeidsfactor

De gelijktijdigheidsfactor bedraagt doorgaans 0.5–0.7voor algemene fabrieksgebouwen, 0.6–0.7voor personenwagenlaadstations, en 0.75–0.85voor snellaadstations voor zwaar vrachtverkeer. De arbeidsfactor wordt meestal gesteld op 0,9. Na berekening van het resultaat wordt naar boven afgerond op een standaardvermogen, met een uitbreidingsmarge van 10–20% voor toekomstige laadpalen, PV-modules of nieuwe belastingen.

Microgrid-ontwerpstandaarden bepalen ook dat de transformatorcapaciteit kan worden gekozen op basis van het maximale continu uitwisselbare vermogen tussen de microgrid en het externe elektriciteitsnet, en dat zelfkoelende, lage-verlies-transformators worden aanbevolen.

Veelvoorkomende waarden kunnen als snelle referentie dienen: 630 kVA voor kleine gedistribueerde PV-installaties, enkele laadpalen en beperkte belasting; 800 kVA voor parkniveau PV-opslag-laadinfrastructuur, middelgrote laadstations en conventionele gecentraliseerde PV-installaties; 1250 kVA voor ultrasnellaadstations voor zwaar vrachtverkeer, grote PV-arrays of knooppunten met duidelijke uitbreidingsplannen. De langdurige belasting dient bij voorkeur 70–85% te bedragen. Langdurige volbelasting of langdurige belasting onder 50% dient te worden vermeden.

2. Spanning en frequentie: Afgestemd op het net en op apparatuur aan de bronzijde

Het spanningsniveau is afhankelijk van het voorwaarden voor aansluiting op het elektriciteitsnet aan de ene kant en de uitgangsparameters van zonnepanelenomvormers, energieopslag PCS en laadpalen aan de andere kant.

Een veelvoorkomende configuratie is 10 kV hoge-spanningszijde, 0,4 kV (380 V) lage-spanningszijde, en 50 Hz . Indien de energieopslag-PCS een uitgangsspanning van 0,69 kV heeft, dient de lage-spanningszijde op 0,69 kV te worden ingesteld in plaats van een standaardconfiguratie van 0,4 kV af te dwingen. Voor de vectorgroep wordt Dyn11 veelal gebruikt bij 10 kV/0,4 kV-distributietransformatoren. Deze onderdrukt derde harmonischen goed en verwerkt ongebalanceerde belastingen beter, wat geschikt is voor microgrids met talloze harmonische bronnen.

3. Oliegeïmmersive of droogtype: controleer eerst de brandbeveiligingsvoorwaarden

Dit is allereerst een nalevingskwestie , daarna een kwestie van kosten en prestaties.

Droge transformatoren

Olievrij, vlamvertragend en explosiebestendig. Ze zijn geschikt voor binnenruimtes, kelders, dichtbevolkte of streng brandgecontroleerde locaties, zoals commerciële complexes, ziekenhuizen, datacenters en ondergrondse laadstations. Hun initiële kosten zijn meestal 20%–30% hoger dan die van oliegeïmmersive units met dezelfde capaciteit, maar voor binnenprojecten is naleving van de brandveiligeisen een dwingende vereiste.

Oliegedrenkte transformatoren

Kosteneffectief, goed in warmteafvoer en met sterke overbelastingscapaciteit. Ze kunnen gedurende meerdere uren 120% belasting dragen zonder uit te schakelen. Ze zijn geschikt voor buitenkant zelfstandige stations, open ruimtes en relatief versoepelde brandbeveiligingsvereisten, zoals op de grond gemonteerde PV-installaties, buitenlaadstations en zelfstandige energieopslagversterkerstations. Energie-efficiënte modellen van klasse 1, zoals de S22, hebben lage leegloopverliezen en bieden voordelen op het gebied van langetermijnbedrijfskosten.

In korte bewoordingen: droogtype voor binnenruimtes met veel mensen, oliegevuld voor open buitenruimtes .

4. Verliezen, temperatuurstijging en impedantiespanning: let op de langetermijnkosten

Microgridtransformatoren draaien vaak langdurig, dus leegloop- en belastingsverliezen beïnvloeden de projectrendementen direct. Vereis producten die voldoen aan GB 20052 en geef de voorkeur aan energie-efficiëntieklasse 1. Bijvoorbeeld kan een droogtype transformator van 1000 kVA in klasse 1 ongeveer 30% minder leegloopverlies hebben dan een eenheid van klasse 2. De extra investeringskosten worden doorgaans binnen 3–5 jaar terugverdiend via elektriciteitsbesparingen.

Impedantiespanning voor conventionele distributietransformatoren is over het algemeen 4%–6%. Indien meerdere transformatoren parallel werken, mag het verschil in impedantiespanning niet meer dan 10% bedragen. De grenzen voor temperatuurstijging moeten voldoen aan GB 1094.2; de wikkelingstemperatuurstijging mag over het algemeen niet meer dan 65 K bedragen. In hoge-temperatuur- of afgesloten omgevingen moet de warmteafvoer speciaal worden gecontroleerd.

5. Afspraak met PV-omvormers en energieopslag-PCS

Een gewone distributietransformator heeft eenrichtingsvermogensstroom. Een microgrid-transformator moet rekening houden met drie extra aspecten:

Ten eerste tweerichtingsvermogensstroom. De stroomrichting kan tientallen of honderden keren per dag wisselen tussen laden en ontladen. De mechanische weerstand van de wikkelingen moet rekening houden met frequente voorwaartse en achterwaartse belasting, niet alleen met de normale eenvoudige eendirectionele distributienormen.

Ten tweede harmonische tolerantie. PV-omvormers en energieopslag-PCS’s genereren 3e-, 5e- en 7e-orde harmonischen, wat extra wikkelingsverliezen en lokaal oververhitting veroorzaakt. De K-factor van de transformator mag niet lager zijn dan K4 ; in scenario’s met hoogfrequente schakeling is mogelijk K13 vereist. De kortsluitimpedantie moet worden afgestemd op de fabrikanten van PCS’s en omvormers om resonantie te voorkomen.

Ten derde reserve-overbelastingsmarge voor energieopslag. Energieopslagtransformators worden meestal ontworpen voor 1 uur continu ontladen. De korte-tijd-overbelastingscapaciteit moet een marge hebben; configureer niet één-op-één uitsluitend op basis van het nominale vermogen van de PCS.

6. Technische parameters om in te dienen vóór de aankoop

Voordat u offertes aanvraagt, verstrekt u zoveel mogelijk van de volgende parameters:

Basisparameters

• Nominale capaciteit (kVA), nominale hoog-/laagspanning (kV), frequentie (Hz), aantal fasen, vectorgroep (bijv. Dyn11).

Prestatie

• Leegloopverlies (kW), belastingsverlies (kW), kortsluitimpedantie (%), temperatuurstijgingslimiet (K), isolatieklasse, gedeeltelijke ontlading.

Omgeving en constructie

• Binnen- of buitensinstallatie, beschermingsgraad (buitenkast niet lager dan IP54), koelmethode, hoogte boven zeeniveau, bereik van omgevingstemperatuur.

Specifiek voor microgrid

• Ontwerp voor bidirectionele werking, K-factor, harmonisch spectrum of PCS-parameters, eisen voor kortdurende overbelasting, coördinatie van netaansluitingsbeveiliging.

Certificering

• Testrapport voor energie-efficiëntie, typegoedkeuringsrapport, certificaat van conformiteit met GB 20052.

De bijbehorende oplossingen van Jiangsu Unita

Het productassortiment van Jiangsu Unita dekt bovenstaande selectiebehoeften:

• Oliegevulde distributietransformatoren (S20/S22-serie): Voor buiteninstallaties van PV-installaties, autonome energieopslagversterkingsstations en openbare laadstations. Modellen met energie-efficiëntieklasse 1 bieden lage verliezen en een sterke overbelastbaarheid voor langdurige bedrijfsvoering.
• Droogtransformatoren (SCB18-serie): Voor binnenshuis geïnstalleerde laadstations, commerciële complexen, datacenters en kelders met strenge brandbeveiligingseisen. Olievrij, vuurvast, energie-efficiëntieklasse 1, en geschikt voor de harmonische omgeving van PV- en energieopslag-PCS-systemen.
• Aangepaste oplossingen: Gerichte configuraties voor vermogen, impedantie, temperatuurstijging, vectorgroep en beschermingsgraad op basis van belastingscurves, harmonische kenmerken van PCS-systemen, aansluitvoorwaarden bij het elektriciteitsnet en uitbreidingsplannen. Wij ondersteunen ook EPC-aannemers en eigenaars bij belastingsverificatie en netaansluitdocumentatie.