Како изабрати прави трансформатор за свој соларни систем

Избор погрешног трансформатор за дистрибуцију за ваш соларни фотоелектрички пројекат је скупа грешка, не само у предстојећем капиталу, већ и у оперативној поузданости. Превеличајте га, и губите 15-20% буџета опреме на неискоришћен капацитет. Ако је мањи, може се десити да се изложе на претерано оштећење, убрзано старење изолације, па чак и катастрофални неуспех током времена највише зрачења. Овај чланак вас води кроз 5-степени процес димензирања који логички прелази од података са стране инвертора до комплетне спецификације трансформаторске плоче. До краја, бићете спремни да попуните празан технички контролни список за ваш РФК (Захтев за цитат).

Пре него што почнете да рачунавате, морате да одговорите на једно основно питање: Да ли овај трансформатор делује као единица за повећање, изолацијска јединица или и једно и друго?

• Преобраћајник за кретање инсталиран директно дотока инвертора (а) како би се подигао низак напон променљивог струје (нпр. 540V, 690V или 800V) на ниво средње напоне мреже (нпр. 10кВ, 20кВ или 35кВ). За ову улогу, димензирање се управља укупном снагом инвертора и истовременошћу, док импеданса мора бити довољно висока (обично 68%) да би се ограничила струја кратког прекида која се враћа у ИГБТ модуле инвертора.

• Изолациони трансформатор користи се првенствено за промену шеме заземљавања или за одвођење фотоелектричке инсталације од нултраних хармоничких секвенци на страни комуналних услуга. Овде се приоритет селекције помера у групу веза (нпр. ДјН11 против ЈИН0), јер то директно одређује како се импеданса нулте секвенце понаша под грешкама једне фазе на земљу.

Величина капацитета је најчешћи извор грешака у фотоелектричким пројектима. Не ослањајте се на правило "множи инертерски табелу са 1.2." Уместо тога, пратите следећу пет-степени под-процедуру засновану на подацима:

1. Сумирај очигледну снагу од свих инвертора повезаних са овим трансформатором прочитајте вредност из листа података о инвертору (S_inv_total у кВА).

2. Примените коефицијент истовремености јер не производе сви инвертори пик снагу у исто време због варијација азимута / нагиба и пролаза облака. За наземне инсталације, користите 0,900,95; за системе на покриву са више оријентација, користите 0,850,90.

3. Укључити фактор радне снаге (ФП) модерни паметни инвертори могу радити од 0,8 до 1,0, али трансформаторски кВА мора бити означен на најгорим ПФ-у када инвертор испоручује своју максималну реактивну снагу. У пракси, користе се ПФ = 0,9 као конзервативна исходна линија.

4. Додајте хармоничну маржин ПВ инвертори генеришу струјне хармонике (посебно 3., 5. и 7. реда), што узрокује додатно грејање намотања. 5% хармонички фактор преоптерећења је стандардан за инверторе који следе мрежу; за старије или нискоквалитетне инверторе, сматрајте 8%.

5. Окружи до најближе стандардне номинале kVA доступне на тржишту (нпр. 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150 kVA).

Коначна формула:

Пример: 5 инвертора × 1000 кВА сваки = 5000 кВА; истовременост 0,92; ПФ=0,90; хармонична маржина 1,05 → С_тр = (5000×0,92)/0,90 ×1,05 = 5,367 кВА → закрљање до 5500 кВА (или 6.000 кВА у зависности од локалне стандардне серије).

Са фиксираним капацитетом, следећа одлука је електрично подударавање: потребно је да се споји напон променљивог напона са стране инвертора и напон у заједничкој тачки споја (ПЦЦ).

Прво, закључајте фиксни однос напона. Већина фотоелектричких инвертора изводи 540В, 630В, 690В или 800В (линије-линије). С друге стране мреже обично је 10кВ, 20кВ или 35кВ. Изаберите најближи стандардни однос који се може користити, на пример, 0,69/10 кВ или 0,8/20 кВ. Избегавајте прилагођене пропорције осим ако обим пројекта не прелази 50 MW, јер прилагођени дизајне двоструко повећавају време и трошкове.

Друго, одлучите о могућностима за мењање стапања. Ово је место где многи инжењери препрецизирају или не прецизирају:

• Оф-циркут (де-енергизовани) мењач струје (DETC) довољан када је напон мреже на ПЦЦ стабилан (у оквиру ± 5% номиналне) и преносна линија од трансформатора до ПЦЦ је краћа од 3 км. ДЕТЦ штеди око 1015% трошкова трансформатора.

• Изменилац нагружених клипа (ОЛТЦ) обавезно под било којим од ових услова:

• - ФВ инсталација се повезује са слабом мрежом (поредок кратког кола < 3) где се напон флуктуира > 7% дневно.

• - Растојање кабела/наведне линије прелази 5 км, што изазива значајан пад напона под пуним оптерећењем.

• - Инсталација учествује у подршци напона мреже (реактивно распоређивање енергије) као што захтева локални код мреже.

За ОЛТЦ, наведите опсег славине као ±4×1,25% или ±2×2,5% последњи је чешће у средњенапонским дистрибутивним мрежама.

Импеданца кратког кола (Uk%) није фиксиран број то је намерни избор дизајна који балансира три конкуришућа циља: ограничавање струје грешке, контролу регулације напона и минимизацију трошкова.

Да бисте изабрали прави УК%, прво морате од свог провајдера да добијете капацитет система за кратко затварање (S_sc) максималне и минималне вредности у МВА. Онда примени ову логику:

• Када је S_sc висок (тврда решетка), више UK% (нпр., 78%) је пожељно јер смањује струју пролаза која би могла оштетити филтере излаза инвертора и ИГБТ-е.

• Када је S_sc низак (слаба решетка), нижи УК% (нпр. 56%) помаже одржавању стабилности напона под изненадним променама оптерећења, али морате проверити да ли сам трансформатор може да издржи резултирајуће топлотне и динамичке напоре.

Практична референтна табела за фотоелектричке апликације:

Поред Uk%, такође морате да наведете струју за издржавање кратког прекида (I_cw) у kA обично изведену из максималне нивоа грешке у услузи. На пример, ако 10 кВ шифра има ниво грешке од 250 МВА, симетрична струја кратког прекида је 250 МВА / (√3 × 10 кВ) ≈ 14,4 кА. Ваш трансформатор мора бити сертификован за ову вредност (или већу) за 2 секунде топлотне отпорности и потпуне динамичке врхове отпорности (I_peak = 2,5 × I_sym за опрему средњег напона).

Последњи корак је трансформација генералног трансформатора у локално специфично решење. Потребно вам је три тачке података о истраживању локације: надморска висина, максимална температура околине и ниво загађења/солености.

Корекција висине: За локације изнад 1.000 м, густина ваздуха се смањује, смањујући конвекционо хлађење. Према ИЕЦ 60076-2, граница повећања температуре мора се смањити за око 1% за сваких 100 м изнад 1.000 м. У пракси, то значи да или:

• да се нареди трансформатор са вишим класом изолације (нпр. Ф уместо А) како би се омогућило више топлотне главе, или

• једноставно округлите кВА једном стандардном величином (нпр. од 2.000 до 2.500 кВА) како би се стварно оптерећење задржало испод регенерисаног капацитета.

Окружна температура: Ако годишњи просек прелази 40 °C (обично у пустинским фотоелектричким фармама), примените исту логику понижавања. За пројекте на Блиском истоку или аустралијским унутрашњим подручјима, захтевати од произвођача да изврши термичку симулацију на околној температури од 50 °C и да обезбеди гарантоване извештаје о тестирању повећања температуре.

Izbor metode hlađenja:

• Уље-потопљено, ОНАН (Оил Натурал, Аир Натурал) подразумевани избор за велике основане инсталације. Она нуди најбољи однос трошкова и хлађења и захтева минимално одржавање. Додајте банку радијатора за побољшано хлађење ако се на локацији 10 дана/годину налази изнад 45 °C.

• Сув тип, АНАФ (Вздух природан, ваздух приморан) обавезно за инсталације на крововима комерцијалних зграда, парковања или било које унутрашње локације где кодови за заштиту од пожара забрањују минерално уље. У сувим јединицама се користи изолација од ливене смоле или ВПИ (импрегнација вакуумским притиском); наведите класу Ф (155 °C) или класу Х (180 °C) како би се компензовала њихова лоша распадња топлоте у поређењу са уљем.

Заштита кућа (IP код):

• На отвореном, прашно/пеščено (нпр. пустиња или равнице) → IP54 (заштићен од прашине и отпор на прскање) минимум.

• Приобале или на обали (корозија сољом магом) → IP65 са покривањем за поморске потребе C5-M на резервоару и радијаторима.

• Унутрашња/поднестаница → IP20 или IP23 (вентилирана) је довољна.

Овај део се бави најчешћим питањима која се не уклапају у линеарне кораке, али су од кључног значаја за доношење коначних одлука.

П1: Да ли да бирам трансформатор са вишим кВА од израчунате вредности "само да будем сигуран"?

О: Немање прекомерног величине за више од једног стандардног корака (нпр. 2.500 уместо 2.000) значајно повећава губитак без оптерећења (погубе гвожђа) јер је језгро веће. Пошто фотоелектрички системи раде са нултом снаге током ноћи, ови губици гвожђа се непрестано обављају 812 сати дневно са нултом надокнадом прихода, што драстично смањује унутрашњу стопу повратак постројења. Само ако ваш план за будућу експанзију буде потврђен у року од 2 године.

П2: Да ли је алуминијумско намотање прихватљиво за соларне трансформаторе?

О: Технички да, али економски треба да урадите поређење укупних трошкова власништва (TCO). Алуминијумске намотање имају већи отпор → већи губитак оптерећења (погубице бакра). За фотоелектричку инсталацију која траје 25 година, акумулирани додатни губитак енергије од алуминијума често прелази унапредну уштеду трошкова. Препоручујемо бакарне намотање за сваки пројекат од 2 МВт где је фактор капацитета 18%.

П3: Да ли ми је потребан зиг-заг заземљавање трансформатор поред главног трансформатора снаге?

О: Само ако ваша фотоелектричка инсталација користи неземљену или схему заземљавања са великим отпорством и ако динемо 11 повезаност главног трансформатора не обезбеђује стабилну неутралну тачку. За већину станица које се односе на мрежу са чврсто заземљеним средњоштеним мрежом, сами трансформатор ДИН11 обезбеђује неутралан на нисконапонској страни није потребан додатни трансформатор за заземљавање.

П4: Колико је ефикасност трансформатора важна у фотоелектричким пројектима?

А: Критично. Разлика у ефикасности од 0,5% преводи се у хиљаде МВтц изгубљених током 25 година. Захтевајте од свих понуђача да пруже тежину ефикасности измерена на 50%, 75% и 100% оптерећења (са тежинама које одражавају профил зрачења вашег локалитета). Ово је значајније од ефикасности на знаку само на пуном оптерећењу. На пример, ако ваше место има 1.800 часова сунчевог врха годишње, повећање ефикасности од 0,5% на трансформатору од 5 МВА штеди око 5 × 0,005 × 1.800 = 45 МВтч/године довољно да се напаја 15 просечних америчких кућа годишње.

П5: Који је минимални број добављача трансформатора које треба да наведем?

А: Најмање три. Али што је још важније, тражите не само комерцијалну понуду већ и израчунавање капитализације губитка где сваки понуђач користи вашу локалну тарифу за електричну енергију да претвори своје гарантоване губитке (без оптерећења + оптерећење) у новчану вредност током очекиваног живота. То вам омогућава да упоредите понуде на основу Трошкова животног циклуса, а не само почетне куповне цене.

Након завршетка корака од 1 до 5 и прегледа ПОПРЕДНИХ ПРИМЕЊА, саставите све исходе у једнострани контролни список величине трансформатора овај документ служи као кичма вашег РФК.

Избор правог дистрибутивног трансформатора за соларни фотоелектрички систем није уметност, то је структуриран инжењерски рад. Пет корака представљених овде претварају нејасне захтеве (моћ инвертора, напон мреже, локација локације) у конкретне, верификоване спецификације. У крајњој мери порука је једноставна: не превеличајте, не гадите и не игноришете еколошке поправке.

Пре него што тражите следећи трансформатор, одвојите 20 минута да попуните листу проверки изнад. Затим га пошаљи најмање три реномирана произвођача и тражи израчунавање тежине губитка ефикасности и поређење трошкова током животног циклуса. Ова јединствена дисциплина ће вашем пројекту уштедети између 5% и 12% укупних трошкова електричне равнотеже постројења током оперативног живота.