Повышающий трансформатор является важным, но часто недостаточно определенным компонентом в конструкции солнечной электростанции. Он повышает низковольтный выход переменного тока инвертора (обычно 270–800 В) до уровня подключения к сети среднего напряжения (МВ) (10 кВ, 20 кВ, 33 кВ или выше) и должен обрабатывать уникальный профиль нагрузки солнечной электростанции: высокие гармоники от переключения инвертора, сильно меняющаяся выходная мощность от нуля до полной нагрузки тысячи раз в год и потенциальная подача постоянного тока. Неправильная спецификация трансформатора приводит к более высоким потерям, преждевременному выходу из строя или отказу коммунальной службы от применения межсетевого соединения. В этом руководстве рассматриваются размеры, выбор типа, оптимизация потерь, соответствие стандартам и вопросы закупок для инженеров EPC.
В типичной солнечной электростанции промышленного масштаба или крупной C&I электрическая архитектура от панели до сети выглядит следующим образом:
Солнечные панели → Сумматор постоянного тока → Цепной/центральный инвертор (270–800 В переменного тока) → Повышающий трансформатор низкого/среднего напряжения → Сеть сбора среднего напряжения → Главный силовой трансформатор подстанции → POI сети
Каждый цепной инвертор (например, Sungrow SG250HX, SG350HX; Huawei SUN2000-330KTL) подключается к специальному повышающему трансформатору, монтируемому на площадке, или несколько инверторов используют один трансформатор в рамной конструкции. Для центральных инверторов (более 1 МВА) один трансформатор большего размера (1,6–4,0 МВА) увеличивает полную мощность инвертора.
Номинальная мощность трансформатора в кВА должна соответствовать выходному переменному току инвертора с соответствующим запасом на гармоническую нагрузку и превышение соотношения постоянного/переменного тока:
Стандартные размеры трансформаторов в диапазоне, соответствующем солнечной энергии (согласно IEC 60076-1): 100, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500 кВА. Всегда выбирайте следующий типоразмер выше расчетного минимума — трансформаторы не должны постоянно нагружаться мощностью выше 100 % номинальной кВА.
| Параметр | Сухой тип (литая смола, AN/AF) | Масляный (ONAN/ONAF) |
|---|---|---|
| Доступные рейтинги | До 10–15 МВА (обычно <3,15 МВА для солнечной энергии) | Любой рейтинг; Предпочтительно >1 МВА |
| Класс напряжения | До 36 кВ (сторона НН до 15 кВ) | До 220 кВ и выше |
| Пожарный риск | Самозатухающий; подходит для помещений, города | Риск возгорания нефти; требуется обвалованная территория |
| Экологическая | Отсутствие риска разлива нефти; нет утилизации диэлектрической жидкости | Требуется удержание масла; периодическое тестирование масла |
| Возможность перегрузки | Ограниченный (10–20% краткосрочный) | Хорошо (20–40% краткосрочно, ОНАН) |
| Потери при нагрузке 75% | 0,8–1,5% (холостой ход + нагрузка) | 0,5–0,9% (холостой ход + нагрузка) |
| Установленная стоимость (за кВА) | Выше (+15–30%) | Базовый уровень |
| Техническое обслуживание | Очень низкий; никаких проверок масла | Ежегодный отбор проб нефти; Проверка реле Бухгольца |
| Лучшее приложение | C&I на крыше, внутренние помещения среднего напряжения, городские | Наземное и удаленное оборудование для коммунальных предприятий |
Для наземных солнечных батарей, масляные трансформаторы ONAN (натуральное масло/воздух) или ONAF (натуральное масло/воздух) являются стандартным выбором из-за меньших потерь и более низкой стоимости. Трансформаторы сухого типа предпочтительны для установок КИПиА на крыше, в помещениях среднего напряжения и на объектах, где существует опасность пожара (школы, больницы, населенные пункты).
Помимо номинальной мощности в кВА и коэффициента напряжения, в документации на закупку трансформатора укажите следующее:
Сопротивление напряжению (Uz%): Обычно 4–6% для распределительных трансформаторов, используемых в солнечной энергии. Более низкое значение Uz% (4%) снижает падение напряжения при полной нагрузке, но увеличивает предполагаемый ток короткого замыкания (важно для координации защиты). Более высокий Uz% (6%) ограничивает ток повреждения, но создает большие изменения напряжения при циклической нагрузке. Прежде чем указывать, согласуйте это с инженером по защите коммунальных сетей.
Потери холостого хода (NLL) и потери под нагрузкой (LL): Трансформаторы солнечных электростанций проводят значительное время при частичной нагрузке (ночи при нулевой нагрузке, утро/вечер при нагрузке ниже 30%) и работают при полной нагрузке только в часы пик. Энергетические потери должны быть сведены к минимуму. Укажите:
Векторная группа: Для солнечных электростанций Dy11 (первичная обмотка треугольника, вторичная звезда и нейтраль) наиболее распространена для повышающих трансформаторов низкого и среднего напряжения. Обмотка треугольником обеспечивает путь для токов тройной гармоники (3-я и 9-я гармоники, общие для выхода ШИМ-инвертора), которые циркулируют, не появляясь в сети среднего напряжения. Всегда указывайте Dy11 или Dyn11 для повышающих трансформаторов инвертора.
Класс повышения температуры и допустимая температура окружающей среды:
Солнечные инверторы, использующие бестрансформаторную топологию (все современные струнные инверторы, включая Sungrow SG250HX, серию Huawei SUN2000, серию SMA Sunny Tripower), могут вводить небольшую составляющую постоянного тока в выход переменного тока. IEC 61727 и IEEE 1547 ограничивают подачу постоянного тока до 0,5 % от номинального переменного тока. Однако даже эта небольшая составляющая постоянного тока может вызвать частичное насыщение сердечника трансформатора, увеличивая потери холостого хода и шум.
Чтобы смягчить эффекты инжекции постоянного тока:
Когда к одному трансформатору подключаются несколько инверторов разной мощности (обычно в блоках мощностью 1,5–4 МВА с несколькими цепными инверторами мощностью 250–350 кВт), трансформаторы с разделенной обмоткой или двойной вторичной обмоткой обеспечивают независимые соединения при совместном использовании одной первичной обмотки. Преимущества включают в себя:
Укажите номинал разделенной обмотки и полное сопротивление короткого замыкания между вторичными обмотками (обычно 8–12%), чтобы обеспечить адекватную дифференциацию тока повреждения для координации защиты.
Все повышающие трансформаторы для солнечных электростанций должны соответствовать:
Заводские приемочные испытания (FAT) для каждого трансформатора должны включать в себя: испытание коэффициента трансформации, проверку векторной группы, измерение потерь холостого хода, измерение потерь нагрузки при 75% и 100%, сопротивление изоляции, диэлектрическую стойкость (приложенное напряжение и наведенное напряжение), испытание на частичный разряд (масляный) и испытание на повышение температуры (обычно типовое испытание, не плановое для всех блоков).
Econo Solar закупает повышающие трансформаторы у ведущих китайских производителей, включая TBEA, China XD Group и Sieyuan Electric, — все они сертифицированы по стандарту IEC 60076 и соответствуют требованиям EU Eco-Design Tier 2, по прямым заводским ценам. Мы осуществляем полный контроль FAT, проверку третьей стороной и доставку для проектов EPC по солнечной энергии по всему миру. Запросить ценовое предложение на закупку трансформаторов для вашего проекта.
Для коммерческих солнечных проектов на крыше предпочтительны трансформаторы сухого типа (с литой изоляцией) по трем причинам: они исключают риск возгорания масла в жилых зданиях, им не требуется обвалованная (удерживающая) зона для разлива нефти и они требуют минимального обслуживания (отсутствие отбора проб масла). Более высокая стоимость сухих трансформаторов (+15–30% по сравнению с масляными) оправдана сокращением строительных работ, упрощением получения разрешений регулирующих органов и более низкими страховыми взносами в городских условиях. Для проектов на крыше мощностью менее 1 МВА стандартным решением являются сухие трансформаторы мощностью 630 кВА.
Dy11 (треугольник ВН, звезда НН с нейтралью, фазовый сдвиг 30°) или Dyn11 (с доступной нейтралью на обмотке звезды НН) является стандартной спецификацией повышающих трансформаторов солнечных инверторов. Обмотка высокого напряжения треугольником обеспечивает путь циркуляции тройных гармоник (3-го и 9-го порядка), генерируемых переключением ШИМ-инвертора, предотвращая распространение этих гармоник в сеть среднего напряжения. Обмотка низкого напряжения звезда с нейтралью подходит для трехфазного 4-проводного подключения, необходимого для большинства современных цепных инверторов. Уточните у энергоснабжающей организации, требует ли заземление на стороне среднего напряжения Dyn11.
Соотношение постоянного/переменного тока (или коэффициент нагрузки инвертора) влияет на трансформатор с точки зрения пикового потребления тока, а не номинального размера. Трансформатор рассчитан на номинальную выходную мощность переменного тока инвертора — максимальную мощность переменного тока, которую инвертор может производить независимо от входного постоянного тока. Поскольку инвертор фиксирует свою выходную мощность на номинальной мощности переменного тока, когда входной ток постоянного тока превышает мощность переменного тока инвертора (обычно при соотношении постоянного/переменного тока 1,2–1,4), трансформатор никогда не выдает больше номинальной выходной мощности переменного тока инвертора. Однако при высоких соотношениях постоянного/переменного тока инвертор работает с номинальной выходной мощностью больше часов в день (ограничение уменьшается), поэтому продолжительность тепловой нагрузки трансформатора увеличивается — рассмотрите возможность запроса трансформатора с более высоким температурным классом (F или H), если соотношение постоянного/переменного тока превышает 1,3.
Econo Solar поставляет повышающие трансформаторы, инверторы и комплектное оборудование BOS, сертифицированное по стандарту IEC 60076, напрямую от китайских производителей — с полным контролем FAT и глобальной логистической поддержкой.
Получите ценовое предложение в течение 24 часов →