Transformator podwyższający jest krytycznym, ale często niedostatecznie określonym elementem w projektowaniu elektrowni słonecznych. Zwiększa napięcie wyjściowe prądu przemiennego niskiego napięcia falownika (zazwyczaj 270–800 V) do poziomu przyłączenia do sieci średniego napięcia (SN) (10 kV, 20 kV, 33 kV lub więcej) i musi obsługiwać unikalny profil obciążenia elektrowni słonecznej: wysokie harmoniczne powstające przy przełączaniu falownika, wysoce zmienna moc wyjściowa od zera do pełnego obciążenia tysiące razy w roku oraz potencjalny wtrysk prądu stałego. Błędna specyfikacja transformatora skutkuje większymi stratami, przedwczesną awarią lub odrzuceniem wniosku o połączenie wzajemne. W tym przewodniku omówiono wymiarowanie, wybór typu, optymalizację strat, zgodność z normami i kwestie związane z zaopatrzeniem dla inżynierów EPC.
W typowej elektrowni słonecznej o skali użytkowej lub dużej elektrowni słonecznej typu C&I architektura elektryczna od panelu do sieci jest następująca:
Panele słoneczne → Łącznik prądu stałego → Falownik szeregowy/centralny (270 V–800 V AC) → Transformator podwyższający NN/SN → Sieć zbiorcza SN → Transformator mocy głównej stacji → Punkt POI sieci
Każdy falownik szeregowy (np. Sungrow SG250HX, SG350HX; Huawei SUN2000-330KTL) łączy się z dedykowanym transformatorem podwyższającym montowanym na podkładce lub wiele falowników korzysta ze wspólnego transformatora w układzie płozy. W przypadku falowników centralnych (powyżej 1 MVA) pojedynczy większy transformator (1,6–4,0 MVA) zwiększa pełną moc wyjściową falownika.
Moc znamionowa transformatora w kVA musi uwzględniać moc wyjściową prądu przemiennego falownika z odpowiednim marginesem dla obciążenia harmonicznymi i przewymiarowania stosunku DC/AC:
Standardowe rozmiary transformatorów w zakresie odpowiednim dla energii słonecznej (wg IEC 60076-1): 100, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 kVA. Zawsze wybieraj kolejny standardowy rozmiar powyżej obliczonego minimum — transformatorów nie należy obciążać w sposób ciągły powyżej 100% znamionowej kVA.
| Parametr | Typ suchy (żywica odlewana, AN/AF) | Zanurzony w oleju (ONAN/ONAF) |
|---|---|---|
| Dostępne oceny | Do 10–15 MVA (zwykle <3,15 MVA w przypadku energii słonecznej) | Dowolna ocena; Preferowane >1 MVA |
| Klasa napięcia | Do 36 kV (strona nn do 15 kV) | Do 220 kV i więcej |
| Ryzyko pożaru | Samogasnący; nadaje się do użytku w pomieszczeniach, w mieście | Ryzyko pożaru ropy; wymaga otoczonego terenu |
| Środowiskowy | Brak ryzyka wycieku oleju; brak usuwania płynu dielektrycznego | Wymagane zabezpieczenie przed olejem; okresowe badanie oleju |
| Możliwość przeciążenia | Ograniczone (10–20% krótkoterminowo) | Dobry (20–40% krótkoterminowy, ONAN) |
| Straty przy 75% obciążeniu | 0,8–1,5% (bez obciążenia + obciążenie) | 0,5–0,9% (bez obciążenia + obciążenie) |
| Koszt instalacji (na kVA) | Wyższa (+15–30%) | Linia bazowa |
| Konserwacja | Bardzo niski; żadnych kontroli oleju | Coroczne pobieranie próbek oleju; Kontrola przekaźnika Buchholza |
| Najlepsza aplikacja | C&I na dachu, wewnętrzne pomieszczenia SN, miejskie | Urządzenia do montażu naziemnego w odległych lokalizacjach |
W przypadku instalacji fotowoltaicznych do montażu naziemnego na skalę przemysłową, standardowym wyborem są transformatory ONAN (olej naturalny/powietrze naturalne) lub ONAF (olej naturalny/wymuszony powietrzem) ze względu na niższe straty i niższe koszty. Transformatory suche są preferowane w instalacjach dachowych C&I, pomieszczeniach zamkniętych średniego napięcia i miejscach, w których istnieje ryzyko pożaru (szkoły, szpitale, obszary zaludnione).
Oprócz wartości znamionowej kVA i współczynnika napięcia w dokumencie zamówienia transformatora należy podać następujące informacje:
Napięcie impedancyjne (Uz%): Zwykle 4–6% w przypadku transformatorów rozdzielczych stosowanych w instalacjach fotowoltaicznych. Niższy Uz% (4%) zmniejsza spadek napięcia przy pełnym obciążeniu, ale zwiększa spodziewany prąd zwarciowy (istotne dla koordynacji zabezpieczeń). Wyższy Uz% (6%) ogranicza prąd zwarciowy, ale powoduje większe wahania napięcia podczas cyklicznych zmian obciążenia. Przed określeniem należy skonsultować się z inżynierem ds. ochrony mediów.
Straty bez obciążenia (NLL) i straty przy obciążeniu (LL): Transformatory elektrowni słonecznych spędzają dużo czasu przy częściowym obciążeniu (noce przy zerowym obciążeniu, poranki/wieczory poniżej 30% obciążenia) i pracują przy pełnym obciążeniu tylko w godzinach szczytu. Należy minimalizować straty ważone energią. Określ:
Grupa wektorów: W przypadku elektrowni słonecznych Dy11 (pierwotny trójkąt, wtórny gwiazda z punktem neutralnym) jest najczęściej stosowany w transformatorach podwyższających napięcie NN/SN. Uzwojenie typu delta zapewnia ścieżkę dla potrójnych prądów harmonicznych (trzecia, dziewiąta harmoniczna wspólna na wyjściu falownika PWM) do cyrkulacji bez pojawiania się w sieci SN. Zawsze określaj Dy11 lub Dyn11 dla transformatorów podwyższających napięcie falownika.
Klasa wzrostu temperatury i ocena otoczenia:
Falowniki fotowoltaiczne wykorzystujące topologie beztransformatorowe (wszystkie nowoczesne falowniki szeregowe, w tym Sungrow SG250HX, seria Huawei SUN2000, seria SMA Sunny Tripower) mogą wstrzykiwać niewielką składową prądu stałego do wyjścia prądu przemiennego. IEC 61727 i IEEE 1547 ograniczają wtrysk prądu stałego do 0,5% znamionowego prądu przemiennego. Jednak nawet tak mała składowa prądu stałego może powodować częściowe nasycenie rdzenia transformatora, zwiększając straty bez obciążenia i hałas.
Aby złagodzić skutki wtrysku prądu stałego:
Kiedy wiele falowników o różnych poziomach mocy jest podłączonych do jednego transformatora (wspólnie w blokach 1,5–4 MVA z kilkoma falownikami szeregowymi o mocy 250–350 kW), transformatory z dzielonym uzwojeniem lub transformatory z podwójnym uzwojeniem wtórnym umożliwiają niezależne połączenia przy jednoczesnym współdzieleniu jednego obwodu pierwotnego. Korzyści obejmują:
Określ wartość znamionową rozdzielonego uzwojenia i impedancję zwarciową między uzwojeniami wtórnymi (zwykle 8–12%), aby zapewnić odpowiednie różnicowanie prądu zwarciowego dla koordynacji zabezpieczeń.
Wszystkie transformatory podwyższające do elektrowni słonecznych powinny spełniać:
Testy odbioru fabrycznego (FAT) każdego transformatora powinny obejmować: test przekładni, weryfikację grupy wektorów, pomiar strat bez obciążenia, pomiar strat obciążenia przy 75% i 100%, rezystancję izolacji, wytrzymałość dielektryczną (przyłożone napięcie i napięcie indukowane), test wyładowań niezupełnych (wypełniony olejem) i test wzrostu temperatury (zazwyczaj test typu, nie rutynowy dla wszystkich jednostek).
Econo Solar pozyskuje transformatory podwyższające od wiodących chińskich producentów — w tym TBEA, China XD Group i Sieyuan Electric — wszystkie z certyfikatem IEC 60076 i zgodnością z UE Eco-Design Tier 2, po bezpośrednich cenach fabrycznych. Zajmujemy się pełnym nadzorem FAT, inspekcjami stron trzecich i wysyłką projektów EPC związanych z energią słoneczną na całym świecie. Poproś o wycenę zakupu transformatora dla Twojego projektu.
W przypadku komercyjnych projektów fotowoltaicznych na dachach zdecydowanie preferuje się transformatory suche (żywicowe) z trzech powodów: eliminują ryzyko pożaru oleju w zamieszkałych budynkach, nie wymagają obwałowanej przestrzeni (zabezpieczającej) przed wyciekiem oleju i wymagają minimalnej konserwacji (bez pobierania próbek oleju). Wyższy koszt transformatorów suchych (+15–30% w porównaniu z olejem) uzasadnia ograniczenie prac budowlanych, łatwiejsze uzyskiwanie zezwoleń organów regulacyjnych i niższe składki ubezpieczeniowe w środowiskach miejskich. W przypadku projektów dachowych o mocy poniżej 1 MVA standardowym rozwiązaniem są transformatory suche o mocy 630 kVA.
Dy11 (trójkąt WN, gwiazda NN z punktem neutralnym, przesunięcie fazowe 30°) lub Dyn11 (z dostępnym punktem neutralnym na uzwojeniu gwiazdy NN) to standardowa specyfikacja transformatorów podwyższających napięcie z inwerterem fotowoltaicznym. Uzwojenie Delta WN zapewnia ścieżkę cyrkulacyjną dla potrójnych harmonicznych (3., 9. rzędu) generowanych przez przełączanie falownika PWM, zapobiegając rozprzestrzenianiu się tych harmonicznych do sieci SN. Uzwojenie gwiazdowe NN z punktem neutralnym odpowiada 3-fazowemu 4-przewodowemu połączeniu wymaganemu przez większość nowoczesnych falowników stringowych. Potwierdź w zakładzie energetycznym, czy uziemienie po stronie SN wymaga specjalnie Dyn11.
Stosunek DC/AC (lub współczynnik obciążenia falownika) wpływa na transformator pod względem szczytowego zapotrzebowania na prąd, a nie na podstawie znamionowej podstawy wymiarowania. Transformator jest dobrany do znamionowej mocy wyjściowej prądu przemiennego falownika — maksymalnej mocy prądu przemiennego, jaką falownik może wytworzyć niezależnie od wejściowego prądu stałego. Ponieważ falownik ogranicza swoją moc wyjściową do znamionowej mocy prądu przemiennego, gdy wejście prądu stałego przekracza moc prądu przemiennego falownika (wspólnie ze stosunkiem DC/AC wynoszącym 1,2–1,4), transformator nigdy nie widzi więcej niż znamionowa moc wyjściowa prądu przemiennego falownika. Jednakże przy wysokich stosunkach DC/AC falownik pracuje z mocą znamionową przez więcej godzin dziennie (zmniejsza się przesterowanie), co powoduje wydłużenie czasu obciążenia termicznego transformatora — rozważ zamówienie transformatora o wyższej klasie temperaturowej (F lub H), jeśli stosunek DC/AC przekracza 1,3.
Econo Solar dostarcza transformatory podwyższające napięcie, falowniki i kompletne urządzenia BOS z certyfikatem IEC 60076 bezpośrednio od chińskich producentów – z pełnym nadzorem FAT i globalnym wsparciem logistycznym.
Otrzymaj wycenę w 24h →