Jak wybrać transformator rozdzielczy do projektu mikrosieci

Wybór transformatora do mikrosieci różni się od typowych projektów rozdzielczych. Musi on obsługiwać systemy fotowoltaiczne, magazyny energii, ładowarki pojazdów elektrycznych oraz inne urządzenia elektroniczne, umożliwiając dwukierunkowy przepływ mocy i radząc sobie z większą liczbą harmonicznych. Zbyt mały transformator może ulec przeciążeniu i wyłączyć się automatycznie. Zbyt duży transformator będzie pracował długotrwałe przy niskim obciążeniu, co zwiększy straty jałowe i koszty energii elektrycznej. Poniższe sześć punktów wyjaśnia logikę doboru.

1. Moc znamionowa: najpierw oblicz obciążenie, potem uwzględnij możliwość rozbudowy

Nie należy po prostu sumować mocy znamionowych wszystkich urządzeń. Typowym wzorem jest:

Obciążenie obliczeniowe = całkowita moc zainstalowana

× współczynnik jednoczesności ÷ współczynnik mocy

Współczynnik jednoczesności wynosi zwykle 0.5–0.7dla ogólnych budynków przemysłowych, 0.6–0.7dla stacji ładowania pojazdów osobowych, oraz 0.75–0.85dla stacji szybkiego ładowania ciężarówek o dużej mocy. Współczynnik mocy zwykle przyjmuje się jako 0,9. Po obliczeniu wyniku zaokrągla się go w górę do standardowej mocy zarezerwowanej zapasu na rozbudowę (10–20 %) na przyszłe ładowarki, moduły fotowoltaiczne lub nowe obciążenia.

Standardy projektowania mikrosieci określają również, że moc transformatora można dobierać na podstawie maksymalnej ciągłej mocy wymiany między mikrosiecią a zewnętrzną siecią energetyczną oraz zaleca się stosowanie transformatorów chłodzonych własnymi środkami i o niskich stratach.

Typowe wartości znamionowe mogą służyć jako szybkie odniesienie: 630 kVA dla małych rozproszonych systemów fotowoltaicznych, kilku ładowarek i ograniczonego obciążenia; 800 kVA dla parkowych systemów PV-magazynowanie-ładowanie, średnich stacji ładowania oraz konwencjonalnych scentralizowanych systemów fotowoltaicznych; 1250 kVA dla ultra-szybkiego ładowania ciężarówek o dużej mocy, dużych instalacji fotowoltaicznych lub węzłów z wyraźnymi planami rozbudowy. Długotrwałe obciążenie powinno preferencyjnie mieścić się w zakresie 70–85 %. Unika się długotrwałego obciążenia pełną mocą oraz długotrwałego obciążenia poniżej 50 %.

2. Napięcie i częstotliwość: dopasowanie do sieci zewnętrznej i sprzętu po stronie źródła

Poziom napięcia zależy od warunki przyłączenia do sieci z jednej strony oraz parametry wyjściowe falowników fotowoltaicznych, systemów magazynowania energii I ładowarek z drugiej strony.

Typową konfiguracją jest 10 kV strona wysokiego napięcia, 0,4 kV (380 V), strona niskiego napięcia oraz 50 Hz . Jeśli falownik systemu magazynowania energii ma napięcie wyjściowe 0,69 kV, strona niskiego napięcia powinna być dobrana na poziomie 0,69 kV zamiast wymuszania standardowej konfiguracji 0,4 kV. W przypadku grupy wektorowej Dyn11 jest powszechnie stosowana w transformatorach rozdzielczych 10 kV/0,4 kV. Skutecznie tłumi harmoniczne rzędu trzeciego i lepiej radzi sobie z obciążeniem niesymetrycznym, co czyni ją odpowiednią dla mikrosieci zawierających wiele źródeł harmonicznych.

3. Zanurzone w oleju lub suchego typu: najpierw sprawdzić warunki ochrony przeciwpożarowej

Jest to przede wszystkim kwestia zgodności z przepisami , a dopiero potem kwestia kosztów i wydajności.

Transformatory suchego typu

Bezolejowe, trudnozapalne i odporno na wybuch. Nadają się do pomieszczeń wewnątrz budynków, piwnic, obszarów o dużej gęstości zaludnienia lub miejsc podlegających ścisłej kontroli przeciwpożarowej, takich jak centra handlowe, szpitale, centra danych oraz podziemne stacje ładowania. Ich początkowy koszt jest zwykle o 20–30% wyższy niż koszt transformatorów zanurzonych w oleju o tej samej mocy, jednak w przypadku projektów wewnątrz budynków zgodność z przepisami przeciwpożarowymi stanowi bezwzględny wymóg.

Transformatory zanurzone w oleju

Opłacalne, dobrze odprowadzają ciepło i charakteryzują się dużą zdolnością do pracy w obciążeniu nadmiarowym. Mogą przenosić obciążenie 120% przez kilka godzin bez zadziałania zabezpieczenia. Nadają się do stacji niezależnych na zewnątrz budynków, przestrzeni otwartych oraz miejsc o porównywalnie luźniejszych wymogach ochrony przeciwpożarowej, takich jak elektrownie fotowoltaiczne na gruncie, stacje ładowania na zewnątrz budynków oraz niezależne stacje wspomagające systemy magazynowania energii. Modele klasy energetycznej 1, np. S22, cechują się niskimi stratami jałowymi i mają przewagę pod względem długoterminowych kosztów eksploatacji.

W skrócie: suche do wnętrz gęsto zaludnionych, olejowe do otwartych przestrzeni na zewnątrz .

4. Straty, wzrost temperatury i napięcie impedancyjne: Zwróć uwagę na długoterminowy koszt

Transformatory mikrosieci często pracują przez długie okresy, więc straty biegu jałowego i obciążeniowe bezpośrednio wpływają na zwrot z projektu. Wymagaj, aby produkty spełniały GB 20052 i dawaj priorytet wydajności energetycznej klasy 1. Na przykład transformator suchy klasy 1 o mocy 1000 kVA może zmniejszyć straty biegu jałowego o około 30% w porównaniu z jednostką klasy 2. Dodatkowy koszt sprzętu jest zwykle zwracany w ciągu 3–5 lat dzięki oszczędnościom na energii elektrycznej.

Napięcie impedancyjne dla konwencjonalnych transformatorów dystrybucyjnych jest zazwyczaj 4%–6%. Jeśli wiele transformatorów pracuje równolegle, różnica napięcia impedancyjnego nie powinna przekraczać 10%. Limity wzrostu temperatury powinny być zgodne z GB 1094.2; wzrost temperatury uzwojenia ogólnie nie powinien przekraczać 65 K. W środowiskach o wysokiej temperaturze lub zamkniętych, odprowadzanie ciepła musi być specjalnie sprawdzone.

5. Dopasowanie do falowników PV i systemów magazynowania energii PCS

Zwykły transformator rozdzielczy ma jednokierunkowy przepływ mocy. Transformator mikrosieci napotyka trzy dodatkowe problemy:

Po pierwsze, dwukierunkowy przepływ mocy. Kierunek mocy może zmieniać się dziesiątki lub setki razy dziennie pomiędzy ładowaniem a rozładowaniem. Mechaniczna wytrzymałość uzwojeń powinna uwzględniać częste oddziaływania w kierunku przód–tył, a nie tylko standardowe jednokierunkowe wymagania stosowane w sieciach rozdzielczych.

Po drugie, odporność na harmoniczne. Falowniki fotowoltaiczne oraz konwertery energii (PCS) generują harmoniczne 3., 5. i 7. rzędu, powodując dodatkowe straty w uzwojeniach i lokalne przegrzewanie. Współczynnik K transformatora nie powinien być niższy niż K4 ; w scenariuszach wysokoczęstotliwościowego przełączania może być wymagany współczynnik K13. Impedancja zwarciowa powinna być skoordynowana z producentami konwerterów energii (PCS) i falowników, aby uniknąć rezonansu.

Po trzecie, zapas mocy nadprzeciążeniowej dla systemów magazynowania energii. Transformatory do systemów magazynowania energii są zwykle projektowane pod kątem jednogodzinnego ciągłego rozładowania. Możliwość krótkotrwałej pracy w stanie nadprzeciążenia powinna zawierać zapas; nie należy dobierać mocy transformatora jednoznacznie na podstawie znamionowej mocy konwertera energii (PCS).

6. Parametry techniczne do przekazania przed zakupem

Przed złożeniem zapytania o ofertę należy podać jak najwięcej poniższych parametrów:

Parametry podstawowe

• Moc znamionowa (kVA), napięcie znamionowe wysokiego/niskiego napięcia (kV), częstotliwość (Hz), liczba faz, grupa połączeń (np. Dyn11).

Wydajność

• Straty w stanie jałowym (kW), straty przy obciążeniu (kW), impedancja zwarcia (%), limit wzrostu temperatury (K), klasa izolacji, wyładowania cząstkowe.

Środowisko i konstrukcja

• Instalacja wewnątrz/na zewnątrz budynku, stopień ochrony (obudowa zewnętrzna nie niższy niż IP54), sposób chłodzenia, wysokość nad poziomem morza, zakres temperatur otoczenia.

Specyficzne dla mikrosieci

• Projekt działania dwukierunkowego, współczynnik K, widmo harmoniczne lub parametry PCS, wymagania dotyczące krótkotrwałego przeciążenia, koordynacja ochrony przy podłączeniu do sieci.

Certyfikaty

• Sprawozdanie z badań efektywności energetycznej, sprawozdanie z badań typowych, certyfikat zgodności z normą GB 20052.

Odpowiednie rozwiązania Jiangsu Unita

Linia produktów Jiangsu Unita spełnia powyższe potrzeby doboru:

• Transformatory rozdzielcze olejowe (seria S20/S22): Dla zewnętrznych elektrowni fotowoltaicznych, niezależnych stacji wzmacniania magazynów energii oraz stacji ładowania w przestrzeniach otwartych. Modele klasy energetycznej 1 zapewniają niskie straty i dużą odporność na przeciążenia, co umożliwia ich długotrwałą eksploatację.
• Transformatory suchego typu (seria SCB18): Dla wewnętrznych stacji ładowania, centrów handlowych, centrów danych oraz piwnic z surowymi wymaganiami w zakresie ochrony przeciwpożądowej. Bezolejowe, trudnozapalne, klasy energetycznej 1 oraz odpowiednie do środowiska harmonicznego falowników PV i falowników magazynów energii (PCS).
• Rozwiązania dostosowane do potrzeb: Konfiguracje dostosowane do mocy znamionowej, impedancji, wzrostu temperatury, grupy wektorowej oraz stopnia ochrony – na podstawie charakterystyk obciążenia, cech harmonicznych falowników (PCS), warunków przyłączenia do sieci oraz planów rozbudowy. Oferujemy również wsparcie dla wykonawców EPC oraz właścicieli w zakresie weryfikacji obciążenia i dokumentacji potrzebnej do przyłączenia do sieci.