El transformador elevador es un componente crítico, pero a menudo poco especificado, en el diseño de plantas solares. Incrementa la salida de CA de bajo voltaje del inversor (generalmente 270 V–800 V) al nivel de conexión a la red de voltaje medio (MV) (10 kV, 20 kV, 33 kV o superior) y debe manejar el perfil de carga único de una planta solar: altos armónicos de la conmutación del inversor, salida altamente variable de cero a carga completa miles de veces al año y posible inyección de CC. Una especificación incorrecta del transformador da como resultado mayores pérdidas, fallas prematuras o el rechazo de la aplicación de interconexión por parte de la empresa de servicios públicos. Esta guía cubre consideraciones de dimensionamiento, selección de tipos, optimización de pérdidas, cumplimiento de estándares y adquisiciones para ingenieros de EPC.
En una típica planta solar C&I de gran tamaño o de gran escala, la arquitectura eléctrica desde el panel hasta la red es:
Paneles solares → Combinador de CC → Inversor de cadena/central (270 V–800 V CA) → Transformador elevador BT/MT → Red de recogida de MT → Transformador de potencia de la subestación principal → Punto de interés de la red
Cada inversor de cadena (por ejemplo, Sungrow SG250HX, SG350HX; Huawei SUN2000-330KTL) se conecta a un transformador elevador de montaje en pedestal dedicado, o varios inversores comparten un transformador en una disposición patín. Para inversores centrales (más de 1 MVA), un único transformador más grande (1,6–4,0 MVA) aumenta la salida total del inversor.
La clasificación de kVA del transformador debe adaptarse a la salida de CA del inversor con un margen adecuado para la carga armónica y el sobredimensionamiento de la relación CC/CA:
Tamaños de transformadores estándar en el rango relevante para la energía solar (según IEC 60076-1): 100, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 kVA. Seleccione siempre el siguiente tamaño estándar por encima del mínimo calculado: los transformadores no deben cargarse por encima del 100 % de los kVA nominales de forma continua.
| Parámetro | Tipo seco (resina fundida, AN/AF) | Inmerso en aceite (ONAN/ONAF) |
|---|---|---|
| Calificaciones disponibles | Hasta 10–15 MVA (normalmente <3,15 MVA para energía solar) | Cualquier calificación; >1 MVA preferido |
| Clase de voltaje | Hasta 36 kV (lado BT hasta 15 kV) | Hasta 220 kV y más |
| Riesgo de incendio | Autoextinguible; apto para interior, urbano | Riesgo de incendio de petróleo; requiere área delimitada |
| Ambiental | Sin riesgo de derrame de petróleo; sin eliminación de fluido dieléctrico | Se requiere contención de petróleo; pruebas periódicas de aceite |
| Capacidad de sobrecarga | Limitado (10-20% a corto plazo) | Bueno (20–40% a corto plazo, ONAN) |
| Pérdidas al 75% de carga | 0,8–1,5 % (sin carga + carga) | 0,5–0,9% (sin carga + carga) |
| Costo instalado (por kVA) | Más alto (+15–30%) | Línea de base |
| Mantenimiento | Muy bajo; sin controles de aceite | Muestreo anual de aceite; Inspección del relé Buchholz |
| Mejor aplicación | C&I en azotea, salas interiores de MT, urbano | Sitios remotos de montaje en tierra a escala de servicios públicos |
Para energía solar montada en el suelo a escala de servicios públicos, los transformadores ONAN (aceite natural/aire natural) sumergidos en aceite u ONAF (aceite natural/aire forzado) son la opción estándar debido a menores pérdidas y menores costos. Los transformadores de tipo seco son los preferidos para instalaciones C&I en tejados, salas interiores de MT y sitios donde el riesgo de incendio es una preocupación (escuelas, hospitales, áreas pobladas).
Más allá de la clasificación de kVA y la relación de voltaje, especifique lo siguiente en el documento de adquisición de su transformador:
Tensión de impedancia (Uz%): Normalmente entre un 4% y un 6% para los transformadores de distribución utilizados en energía solar. Un Uz% más bajo (4%) reduce la caída de voltaje a plena carga pero aumenta la posible corriente de cortocircuito (relevante para la coordinación de la protección). Un Uz% más alto (6%) limita la corriente de falla pero crea una mayor variación de voltaje bajo ciclos de carga. Confirme con el ingeniero de protección de servicios públicos antes de especificar.
Pérdidas sin carga (NLL) y pérdidas con carga (LL): Los transformadores de las plantas solares pasan mucho tiempo a carga parcial (noches a cero, mañanas/tardes por debajo del 30%) y están a plena carga sólo durante las horas pico. Deben minimizarse las pérdidas ponderadas por energía. Especifique:
Grupo de vectores: Para las plantas solares, Dy11 (primario en triángulo, secundario en estrella con neutro) es el más común para transformadores elevadores de BT/MT. El devanado en triángulo proporciona un camino para que las corrientes armónicas triples (3.º y 9.º armónicos comunes en la salida del inversor PWM) circulen sin aparecer en la red de MT. Especifique siempre Dy11 o Dyn11 para transformadores elevadores inversores.
Clase de aumento de temperatura y clasificación ambiental:
Los inversores solares que utilizan topologías sin transformador (todos los inversores de cadena modernos, incluidos Sungrow SG250HX, la serie Huawei SUN2000 y la serie SMA Sunny Tripower) pueden inyectar un pequeño componente de CC en la salida de CA. IEC 61727 e IEEE 1547 limitan la inyección de CC al 0,5 % de la corriente CA nominal. Sin embargo, incluso este pequeño componente de CC puede causar una saturación parcial en el núcleo del transformador, aumentando las pérdidas sin carga y el ruido.
Para mitigar los efectos de la inyección de CC:
Cuando varios inversores de diferentes niveles de potencia se conectan a un solo transformador (común en bloques de 1,5 a 4 MVA con varios inversores de cadena de 250 a 350 kW), los transformadores de devanado dividido o de doble secundario permiten conexiones independientes mientras comparten un único primario. Los beneficios incluyen:
Especifique la clasificación del devanado dividido y la impedancia de cortocircuito entre los secundarios (normalmente del 8 al 12 %) para garantizar una diferenciación adecuada de la corriente de falla para la coordinación de la protección.
Todos los transformadores elevadores para plantas solares deben cumplir con:
Las pruebas de aceptación de fábrica (FAT) para cada transformador deben incluir: prueba de relación, verificación de grupo de vectores, medición de pérdida sin carga, medición de pérdida de carga al 75% y 100%, resistencia de aislamiento, resistencia dieléctrica (voltaje aplicado y voltaje inducido), prueba de descarga parcial (llena de aceite) y prueba de aumento de temperatura (normalmente prueba de tipo, no de rutina para todas las unidades).
Econo Solar adquiere transformadores elevadores de los principales fabricantes chinos, incluidos TBEA, China XD Group y Sieyuan Electric, todos con certificación IEC 60076 y que cumplen con el nivel 2 de diseño ecológico de la UE, a precios directos de fábrica. Nos encargamos de la supervisión FAT completa, la inspección de terceros y el envío de proyectos solares EPC en todo el mundo. Solicite una cotización de adquisición de transformadores para tu proyecto.
Para proyectos solares comerciales en tejados, se prefieren los transformadores de tipo seco (resina fundida) por tres razones: eliminan el riesgo de incendio por petróleo en edificios ocupados, no requieren un área delimitada (de contención) para derrames de petróleo y necesitan un mantenimiento mínimo (sin muestreo de petróleo). El mayor costo de los transformadores de tipo seco (+15–30 % frente al petróleo) se justifica por la reducción de las obras civiles, una aprobación regulatoria más sencilla y primas de seguros más bajas en entornos urbanos. Para proyectos en tejados de menos de 1 MVA, los transformadores tipo seco de 630 kVA son la solución estándar.
Dy11 (delta HV, estrella LV con neutro, cambio de fase de 30°) o Dyn11 (con neutro accesible en el devanado en estrella LV) es la especificación estándar para los transformadores elevadores de inversores solares. El devanado delta de alta tensión proporciona una ruta de circulación para los armónicos triples (tercer y noveno orden) generados por la conmutación del inversor PWM, evitando que estos armónicos se propaguen a la red de media tensión. El devanado en estrella de BT con neutro se adapta a la conexión trifásica de 4 hilos que requieren la mayoría de los inversores string modernos. Confirme con la empresa de servicios públicos si la conexión a tierra en el lado de MT requiere Dyn11 específicamente.
La relación CC/CA (o relación de carga del inversor) afecta al transformador en términos de demanda de corriente máxima, no en base al tamaño nominal. El transformador está dimensionado según la potencia de salida de CA nominal del inversor: la potencia de CA máxima que el inversor puede producir independientemente de la entrada de CC. Dado que el inversor fija su salida a la potencia nominal de CA cuando la entrada de CC excede la capacidad de CA del inversor (común con relaciones CC/CA de 1,2 a 1,4), el transformador nunca ve más que la salida nominal de CA del inversor. Sin embargo, en relaciones CC/CA altas, el inversor opera a la salida nominal durante más horas por día (se reduce el recorte), por lo que la duración de la carga térmica del transformador aumenta; considere solicitar un transformador con una clase de temperatura más alta (F o H) si la relación CC/CA excede 1,3.
Econo Solar suministra transformadores elevadores, inversores y equipos BOS completos con certificación IEC 60076 directamente de fabricantes chinos, con supervisión FAT completa y soporte logístico global.
Obtenga una cotización en 24h →