Ontwerp van transformators vir spanningverhoging vir PV- en battery-energieopslag: Bestuur van tweerigting-kragvloei, termiese spanning en beskerming

Die toenemende integrasie van fotovoltaïese (PV) generasie en battery-energie-bergingstelsels (BESS) verander die manier waarop hernubare-energieaanlegte aan elektriese verspreidingsnetwerke gekoppel word.

In teenstelling met konvensionele soninstallasies wat hoofsaaklik die gegenereerde elektrisiteit uitvoer, kan hibriede PV-BESS-fasiliteite in verskeie modusse bedryf word: uitvoer van sonsenergie, oplaai van batterye vanaf die netwerk of sonsenergie-generasie, ontlading van gestoorde energie, en voorsiening van netwerkondersteuningsdiens.

Hierdie veranderende bedryfsomstandighede stel nuwe ingenieursvereistes vir die fotovoltaïese stap-op-substasie en sy geassosieerde transformators.

'n Behoorlik ontwerpte tweerigting-kragvloei-transformator moet verskillende lasprofiel aanpasbaar wees, aanvaarbare termiese prestasie behou, teen gespesifiseerde elektriese steurings weerstaan en binne 'n gekoördineerde beskermingstelsel bedryf word.

Vir sonkrag EPC-kontrakteurs, BESS-integreerders, nutsenjineurs en industriële kragstelselontwerpers is transformatorkeuse dus 'n kritieke aspek van projekbetroubaarheid en lewensikluskostebestuur.

Hierdie gids ondersoek die elektriese, termiese en beskermingsuitdagings van PV- en BESS-integrasie en verduidelik hoe om 'n geskikte opvoertransformator vir moderne hibriede hernubare-energieprojekte te spesifiseer.

1. Begrip van PV-BESS-hibriede kragstelsels

1.1 Hoe sonkrag-plus-opslag kragverspreiding verander

In 'n konvensionele netgekoppelde fotovoltaïese aanleg skakel sonomskakelaars Glyn-stroom vanaf fotovoltaïese module na wisselstroom om.

'n Opvoertransformator verhoog die omsetters uitsetspanning na die vereiste mediumspanningsverspreidingsvlak, soos 10 kV, 20 kV of 35 kV.

Krag vloei gewoonlik vanaf die sonkragopwekkingsuitrusing na die insamelingsnetwerk of nutsgewer-net, alhoewel aanvullende lasse en sekere bedryfsomstandighede beperkte teenoorgestelde vloei kan veroorsaak.

Wanneer battery-energie-berging ingevoer word, word die elektriese argitektuur meer kompleks.

'n Hibriede PV-BESS-installasie kan in verskeie modusse bedryf word:

Bedryfsmodus	Energievloei	Transformatoroorweging
Sonne-energievoortbring	PV-omskakelaar → Transformator → Net	Voortdurende generasiebelasting
Batterylading vanaf die net	Net → Transformator → BESS-PCS	Teenoorgerigte aktiewe kragvloei
Batterye ontlaai	BESS PCS → Transformator → Netwerk	Uitvoerbelasting en termiese prestasie
Sonkrag- en BESS-uitvoer	PV + BESS → Transformator → Netwerk	Gekombineerde maksimum uitvoer
Netwerkondersteuning	Tweerigting aktiewe/reaktiewe kraguitruil	Spanningsregulering en beskermingskoördinasie
Standby	Minimale aktiewe kragoordrag	Lose sonder las en aanvraag vir hulpverbruik

In AC-gekoppelde stelsels kan fotovoltaïese omsetters en battery-kragomsettingstelsels (PCS) aan ’n gemeenskaplike AC-insamelingsnetwerk gekoppel word.

’n Toegewyde BESS-transformer, ’n gedeelde opvoertransformer of verskeie transformerkonfigurasies kan gebruik word, afhangende van die stelselkapasiteit en elektriese argitektuur.

1.2 Hoekom tweerigting-kragvloei belangrik is

’n Konvensionele transformer is gewoonlik in staat om AC-krag in beide rigtings oor te dra, solank sy spanning-, stroom-, isolasie-, termiese en beskermingsbeperkings nagekom word.

Daarom, tweerigting-kragvloei vereis nie van nature ’n heeltemal ander magnetiese ontwerp vir die transformer nie .

Die ingenieursuitdaging ontstaan uit die bedryfsomstandighede wat met hibriede sonskyn- en bergstelsels geassosieer word.

Hierdie kan insluit:

• Herhaalde veranderinge tussen laai- en losmodusse.

• Veranderlike belasting gedurende die dag.

• Omskakelaar-gegenereerde harmoniese strome.

• Reaktiewe drywingsuitruiling.

• Moenlikheid van Gelykstroom-injeksie.

• Verskillende foutstroombydraes in verskillende bedryfsmodusse.

• Spanningsveranderings oor die insamelnetwerk.

• Lang periodes van energie-gevoede wagbedryf.

'n Fotovoltaïese trap-op-transformer moet teen hierdie werklike bedryfsomstandighede geëvalueer word eerder as net teen die drywingsvloei-rigting alleen.

2. Termiese spanning en belastinguitdagings in BESS trap-op-transformers

2.1 Termiese siklusse tydens laai en loslaai

Termiese prestasie is 'n groot oorweging by die keuse van 'n BESS stap-op-transformer .

Die temperatuur van transformeurwindings en isolerende vloeistof hang hoofsaaklik af van elektriese verliese, koelomstandighede, omgewingstemperatuur en vorige belastinggeskiedenis.

'n Batterystoorinstallasie kan verskeie laai- en loslaai-periodes binne een dag ervaar.

Byvoorbeeld, kan 'n batteriesisteem tydens hoë sonskyn laai, gedurende die aandpiek loslaai en addisionele netdiens lewer tydens tussenperiodes.

Al veroorsaak omgekeerde kragvloei nie self addisionele verhitting by dieselfde RMS-stroom nie, kan gereelde veranderings in stroomgrootte herhaalde verhittings- en verkoelingsiklusse veroorsaak.

Hierdie siklusse kan die volgende beïnvloed:

• Windings se warmste-punttemperatuur.

• Isolasie-ouerwordingskoers.

• Termiese uitsetting en inkrimping.

• Meganiese belading van wikkelingsondersteuningsstrukture.

• Langtermyn-olie- en isolasietoestand.

Die gevolglike temperatuurvariasie hang af van die beladingduur en die termiese tydkonstantes van die transformator.

Gevolglik moet transformatordimensionering rekening hou met die volledige bedryfsprofiel eerder as net die nominale PCS-vermoësgradering.

2.2 Evaluering van die transformator se warmste-punttemperatuur

Die leeftyd van die transformator se isolasie word sterk beïnvloed deur die wikkeling se warmste-punttemperatuur.

Vir oliegedompelde transformators kan die benaderde warmste-punttemperatuur voorgestel word as:

θH = θA + ΔθTO + ΔθH

Waar:

• θH: Windings se warmste-punttemperatuur.

• θA: Omgewingstemperatuur.

• δθTO: Temperatuurverhoging van boonste olie bo omgewingstemperatuur.

• δθH: Winding se warmste puntgradiënt bo die boonste-olie temperatuur.

Die werklike temperatuurverhoging wissel met las, koelontwerp, transformatorvorm en bedryfsgeskiedenis.

Ingenieurs moet lasgebruik evalueer deur van toepaslike riglyne soos IEEE C57.91 of IEC 60076-7 gebruik te maak, afhangende van die projekspesifikasie.

Vir BESS-installasies kan ’n verteenwoordigende tydreekslasprofiel help om termiese risiko’s te identifiseer wat nie in ’n eenvoudige naamplaatkapasiteitsberekening verskyn nie.

2.3 Gelykstroom-injeksie en kernversadiging

Krag-elektroniese omsetters kan onder sekere toestande klein gelykstroomkomponente na hul wisselstroomuitset invoer.

Oormatige Gelykstroom-injeksie kan magnetiese verskuiwing in die kern van ’n transformator veroorsaak, wat moontlik tot die volgende lei:

• Verhoogde magnetiserende stroom.

• Kernversadiging.

• Addisionele verspreide verliese.

• Lokale verhitting.

• Verhoogde akoestiese geraas.

• Abnormale vibrasie.

Wel, goed ontwerpte netgekoppelde omkeerders en PCS-toerusting sluit beheer- en beskermingsfunksies in wat daarop gemik is om Gelykstroom-injeksie te beperk.

Gelykstroom-verskuiwing moet as ’n kragkwaliteit- en toerustingvertoonbaarheidsvereiste beoordeel word, nie as ’n onvermydelike gevolg van tweerigtingbedryf nie.

Transformatorvervaardigers moet die deur die PCS-vervaardiger gespesifiseerde Gelykstroom-injeksiebeperkings aanvra wanneer hulle vertoonbaarheid bepaal.

3. Harmoniese vervorming en Transformator Verliese in hibriede PV-BESS-stelsels

3.1 Hoekom kragelektroniese omsetters belangrik is

Fotovoltaïese omsetters en battery-PCS-toerusting gebruik halfgeleier-skerpfunksies en beheer-algoritmes om elektriese energie om te sit.

Hierdie omskakelingsprosesse kan harmoniese stroomkomponente inbreng.

Afhanklik van die omsetter-topologie, skakelfrekwensie, beheerstrategie en filters, kan relevante harmoniese komponente die 5de, 7de, 11de en 13de harmonieë insluit, sowel as hoër-frekwensie komponente.

Die werklike harmoniese spektrum moet van die toerustingvervaardiger of ’n geskikte kragkwaliteitstude verkry word.

Harmoniese strome kan verhoog word:

• Winding-vortexstroomverliese.

• Verspreide verliese in strukturele komponente.

• Addisionele geleierverskorting.

• Algehele transformator-termiese belasting.

• Moenlikheid van resonansverwante elektriese spanning in die breër stelsel.

Aangesien harmonies-verwante wirbelstroomverliese frekwensie-afhanklik is, kan die evaluering van slegs die grondfrekwensie RMS-stroom sekere verliesbydraes onderskat.

3.2 Vereis BESS-transformators K-faktorwaarderings?

K-faktor word algemeen gebruik om 'n transformator se vermoë te beskryf om spesifieke nie-lineêre laskenmerke te hanteer, veral in sekere droë-tipe transformatortoepassings.

Egter is die keuse van 'n arbitrêre K-4-, K-9- of K-13-waardering nie 'n universele vereiste vir vloeibare-gedompelde sonkrag- en energiestoorstap-op-transformators nie.

Vir mediumspanning-vloeibare-gevulde transformators is 'n meer toepaslike ingenieursbenadering om die verwagte harmoniese spektrum en die gevolglike addisionele verliese te evalueer.

IEEE C57.110 verskaf metodes wat relevant is vir die beoordeling van transformatorvermoë onder nie-sinusvormige lasstroomtoestande binne sy gedefinieerde omvang.

Aanbevole ingenieursstappe sluit in:

1. Verkry die PV-omskakelaar- en BESS-PCS-harmoniese-stroomdata.

2. Evalueer die verwagte bedryfsomstandighede in beide laai- en loslaaimodusse.

3. Bereken addisionele wikkelings- en strooi-verliese waar van toepassing.

4. Bevestig die wikkelingstemperatuurverhoging en isolasiebelasting.

5. Bepaal of spesiale wikkelingskonstruksie, addisionele verkoeling of afwaarding nodig is.

Hierdie toepassing-spesifieke benadering help om onnodige transformatoroorskaling te vermy terwyl langtermynprestasie beskerm word.

3.3 Vermindering van harmoniek-verwante termiese spanning

Afhanklik van die omskakelaarkarakteristieke en projekvereistes, kan transformator-ingenieursopsies insluit:

• Geoptimaliseerde wikkelingsgeleierontwerp.

• Toepaslike geleier-omruiling of windingskikking.

• Addisionele termiese veiligheidsmarge.

• Verbeterde verkoelingsvermoë.

• Verliesevaluering onder gespesifiseerde harmoniese belasting.

• Gekoördineerde filters in die omkeerder of op sisteemvlak.

Harmoniese filters is gewoonlik 'n ingenieursbesluit op sisteemvlak wat die PCS-lewerder, EPC-aannemer en netkoppelingontwerper insluit.

Transformatorontwerp alleen kan nie elke harmoniese probleem binne 'n hidro-energieaanleg oplos nie.

4. Spanningsreëling en keuse van tapwisselaar vir tweerigting-kragvloei

4.1 Spanningsverhoging en spanningsval in hidro-stelsels

Die transformator se terminale spanning hang af van die rigting en grootte van aktiewe en reaktiewe krag, die transformator se impedansie, en die eienskappe van die gekoppelde netwerk.

Tydens PV-generasie of BESS-ontlaaiing kan kraguitvoer bydra tot spanningstoename by sekere aansluitingspunte.

Tydens netoplaaiing kan ingevoerde krag bydra tot spanningval.

Die werklike spanningreaksie hang egter ook af van reaktiewe-kragbeheer, stelselimpedansie, opstremspanningsreëling en netwerkbedryfsomstandighede.

In hibriede PV-BESS-installasies moet spanningreëling dus saamgestel word oor die omvormer, transformator en netaansluitingsstelsel.

4.2 Af-sirkuittappveranderders teenoor onder-belastingtappveranderders

Twee algemene tappveranderingsrangskikkings word in kragtransformators gebruik.

Af-energiese Tappveranderder (DETC)

‘n Af-energiese tappveranderder laat slegs transformator draaiverhoudingaanpassing toe wanneer die transformator veilig af-energies is volgens die vervaardiger se instruksies.

Die voordele sluit in:

• Relatief eenvoudige konstruksie.

• Laer aanvanklike koste.

• Verminderde meganiese kompleksiteit.

• Geskiktheid waar werkspanningsvariasies deur ander toerusting bestuur kan word.

Aanbeladingstapversteller (OLTC)

’n OLTC laat tappasverstellings toe terwyl die transformator steeds onder spanning is en las dra, onderhewig aan sy ontwerp- en bedryfsbeperkings.

OLTC-stelsels kan geskik wees waar netwerkspanningsomstandighede aktiewe transformatorverhoudingsaanpassing vereis.

’n OLTC word egter nie outomaties vereis net omdat die BESS gereeld laai en ontlaai nie.

Moderne omsettersgebaseerde hulpbronne kan spanning- en reaktiewe-kragbeheer binne hul vermoëns en netkoderequiremente verskaf.

Gereelde tappasbedryf kan ook addisionele onderhoudsvereistes inbring.

Ingenieursaanbeveling: Evalueer omsetters se Volt-VAR-vermoëns, mediumspanningsnetwerkregulering, netkoppelvereistes en verwagte tappasbedryfsfrekwensie voordat OLTC-toerusting gespesifiseer word.

5. Kies die regte fotovoltaïese stap-op-substasieargitektuur

5.1 Geïntegreerde PV-BESS Stap-op Onderstasies

Afotovoltaïese stap-op-substasie kombineer die elektriese toerusting wat benodig word om lae-span hernubare-energie-toerusting aan ’n medium-span insamelingsnetwerk te koppel.

Afhanklik van sy ontwerp, kan ’n geïntegreerde onderstasie die volgende insluit:

• Stap-op verspreidingstransformator.

• Medium-span skakeltoerusting of ringhoofeenheid (RMU).

• Lae-span ingaan-skakeltoerusting.

• Beskermings- en beheertoerusting.

• Metersoortoerusting.

• Stormbeskerming.

• Bykomende elektriese stelsels.

• Toesig- en kommunikasie-interfaces.

'n Geïntegreerde oplossing kan die aantal afsonderlike, ter plaatse geïnstalleerde komponente verminder en die toerustingopstelling vereenvoudig.

Moenlik projekvoordele sluit 'n kleiner terreinvereiste, fabriek-geïntegreerde verbindings, verbeterde toerustingkoördinasie en gestroomlyn installasiebeplanning in.

Nietemin hang die finale installasieskedule af van siviele werke, nutsdiensgoedkeuring, terreintoetse en die algehele konstruksieprogram.

5.2 Geïntegreerde transformatorstasie teenoor modulêre toerustingopstelling

Seleksiefaktor	Geïntegreerde stap-op-transformatorstasie	Modulêre toerustingopstelling
Toestelindeling	Fabriek-geïntegreerde pakket	Afsonderlike transformator- en skakelaartoerustingeenhede
Terreinvereiste	Moenlik kompak	Hang af van toerustingafstande
Fabriekintegrasie	Hoër graad van voorassemblering	Miskien meer velddoordrag nodig
Onderhoudstoegang	Moet in behuisingontwerp ingebou word	Kan groter toerustingafstande bied
Toekomstige uitbreiding	Hang af van pakketontwerp	Bied dikwels groter uitlegveelvoudigheid
Tipe Toepassing	Sonkrag/BESS-blokke en kompakte terreine	Groot of ingewikkelde onderstasies

Vir nutsgebaseerde hibriede aanlegte moet die toerustingargitektuur gekies word op grond van onderhoudbaarheid, uitbreidingsvereistes, elektriese ruimtes, veiligheid en totale geïnstalleerde koste.

5.3 Dubbele lae-spanningswikkelingtransformatorontwerp

Sommige PV-BESS-aanlegte gebruik transformators met afsonderlike lae-spanningswikkelings vir die fotovoltaïese omkeerder en die battery-PCS.

Hierdie konfigurasie kan afsonderlike elektriese koppelvlakke vir die twee omskakelaarstelsels voorsien terwyl 'n algemene medium-spanningskoppeling gedeel word.

Moenlike voordele sluit in:

• Onafhanklike lae-spanningskoppelingreëlings.

• Groter veerkragtigheid in wikkelingspanningskeuse.

• Verminderde behoefte aan sekere eksterne AC-kombinasietoerusting.

• Toepassingsspesifieke impedansie- en aardingontwerp.

Afsonderlike wikkelings verskaf egter nie volledige elektriese isolasie tussen gekoppelde stelsels onder elke bedryfsomstandigheid nie.

Gebreksstrome, winding-koppeling, spanningstransientes en beskermingskoördinasie moet met behulp van die transformator se veel-winding gelykwaardige stroombaan geëvalueer word.

‘n Dubbel-sekondêre ontwerp moet dus gespesifiseer word op grond van die vereiste drywingsratings, winding-spannings, vektor-groep, impedansies en kortsluitingseienskappe.

6. Transformator Beskerming vir tweerigting PV-BESS-bedryf

6.1 Rigtingsgebaseerde oorstroombeskerming

Tradisionele verspreidingsbeskerming kan gebaseer wees op die aanname dat gebreksstroom hoofsaaklik vanaf die nutsvoorsieningsbron na die gekoppelde lasse vloei.

Hibriede PV-BESS-stelsels kan verskillende gebreksstroombydrae-paaie in voer, afhangende van die bedryfsmodus, omsettersbeheer en netwerkconfigurasie.

Rigtingsgebaseerde oorstroomfunksies soos ANSI 67 en 67N kan toepaslik wees waar die rigting van die gebreksstroom onderskei moet word.

Ander beskermingsfunksies kan insluit:

ANSI-funksie	Beskermingsfunksie	Toepassingsverwagting
50/51	Oombliklike/tyd-oorstroom	Fasefoutbeskerming
50N/51N	Grondoorstroom	Grond-foutopsporing
67/67N	Rigting-oorstroom	Foutonderskeiding waar verskeie bronne bestaan
87T	Transformator differensieel	Interne transformatorfoutopsporing
49	Termiese Beskerming	Termiese oorbelastingbewaking
27/59	Onder/oorspanning	Abnormale spanningstoestande
81U/81O	Onder-/oormeganfrekwensie	Netfrekwensiesteurings

Beskermingkeuse hang af van transformator-grootte, grondsluitingkonfigurasie, netkodevereistes en aanlegargitektuur.

Rigtingbeskerming moet nie slegs gespesifiseer word omdat aktiewe drywing omgekeer kan word nie; sy noodsaaklikheid moet deur 'n beskermingskoördinasie-onderhoud vasgestel word.

6.2 Rooftoestandbeskerming en isolasie-koördinasie

Fotovoltaïese en BESS-installasies kan weerlig-geïnduseerde rooftoestande, skakeltransiënte en spanningstoorings ervaar.

Transformator-isolasiesisteme moet gekoördineer word met die verwagte elektriese omgewing.

Belangrike parameters sluit in:

• Hoogste spanning vir toerusting.

• Vinnigheid van weerstand teen ligstraalimpuls.

• Dielektriese weerstand teen kragfrekwensie.

• Rangskikking van stroomstootafleiers.

• Aardingsreëlings.

• Kabelisolasienskenmerke.

• Omskakelings-transiënte toestande.

Metaaloksied-stroomstootafleiers kan ingevoeg word volgens die isolasiesamestemmingsvereistes van die stelsel.

Hul keuse moet die aardingsstelsel, maksimum voortdurende bedryfspanning, tydelike oorspanningsomstandighede en verwagte stroomstootomgewing in ag neem.

6.3 Transformatorbewaking en SCADA-integrasie

Groot PV-BESS-plante sluit dikwels gesentraliseerde toesighoudende beheer- en data-inwinsisteme (SCADA) in.

Afhanklik van die transformatorontwerp en projekvereistes kan monitering die volgende insluit:

• Temperatuur van die boonste olie.

• Aanduiding of beraming van die windings-temperatuur.

• Vloeistofvlak.

• Status van die drukontlastingsinrichting.

• Beskerming teen gasopstopping waar van toepassing.

• Toestand van die verkoelingsstelsel.

• Alarm- en uitskakelkontakte.

Buchholz-relais word gewoonlik geassosieer met geskikte konserwatortipe, vloeistofgedompelde transformators, eerder as met elke versegelde verspreidings-transformator.

Moniteringsdata kan deur 'n geskikte beheer-koppelvlak aan plantvlak SCADA- of energi-bestuurstelsels gekoppel word.

Sulke integrasie kan toestandsmonitering, onderhoudbeplanning en bedryfsinsig ondersteun.

7. IEEE- en IEC-standaarde vir PV-BESS-stap-op-transformers

Internasionale hernubare-energieprojekte moet van toepassing transformatorstandaarde en plaaslike rooster-koppelvereistes bevredig.

Die volgende standaarde verskaf relevante tegniese verwysings.

Standaard	WEGING	Relevansie vir PV-BESS-projekte
IEEE C57.159	Riglyne vir transformators in verspreide fotovoltaïese genereerstelsels	PV-omskakelaar-transformertoepassingsriglyne
IEEE C57.12.00	Algemene vereistes vir vloeibare-gedompelde transformators	Transformator-konstruksie en -prestasie
IEEE C57.110	Transformator-vermoë onder nie-sinusvormige belastingsstroming	Harmoniese verlies en belastingevaluering
IEEE C57.91	Belasting van minerale-olie-gedompelde transformators	Termiese prestasie en insulasie-ouwording
IEC 60076-1	Algemene vereistes vir kragtransformators	Nominate waardes en algemene spesifikasies
IEC 60076-2	Temperatuurstyging vir vloeistof-gedompelde transformators	Termiese toetsing en perke
IEC 60076-5	Vermoë om kortsluiting te weerstaan	Vereistes vir kortsluiting-weerstand
IEC 60076-7	Laaigids vir transformators wat met minerale olie gedompel is	Laaikring-beoordeling
IEC 60076-16	Transformers vir windturbien-toepassings	Hoofsaaklik van toepassing op windturbien-stap-op-transformers
IEEE 1547	Koppeling van verspreide energiebronne	DER-netwerk-koppelvereistes binne sy werkingssfeer

IEC/IEEE 60076-16 is spesifiek bedoel vir windturbine-stap-op-transformer-toepassings. Dit moet nie as ’n toegewyde PV-BESS-transformerstandaard aangegee word nie.

Soortgelyk verskaf IEEE C57.159 riglyne vir verspreide fotovoltaïese transformertoepassings, maar vervang nie die algemene transformerkonstruksie-, toets- en netkoppelingstandaarde nie.

Vir hibriede installasies moet ingenieurs die toepaslike vereistes afsonderlik spesifiseer en bevestig of spesifieke bepalings van toepassing is op die gekose transformerkonfigurasie.

8. Kies van isolerende vloeistowwe vir sonkrag- en BESS-transformers

Die keuse van isolerende vloeistof beïnvloed die dielektriese prestasie, hitte-oordrag, brandbeskerming en omgewingsaspekte.

8.1 Minerale-olie-transformers

Minerale olie bly ’n algemene isolerende en verkoelende medium vir vloeistofgedompelde transformers.

Sy voordele sluit in gevestigde vervaardigingspraktyke, wye beskikbaarheid, bewese bedryfservaring en oor die algemeen mededingende aanvanklike koste.

8.2 Natuurlike Ester-Isolervloeistowwe

Natuurlike ester-vloeistowwe word toenemend oorweeg vir installasies waar vuurveiligheid en omgewingsprestasie belangrik is.

In vergelyking met konvensionele minerale isolerende olie bied geskikte natuurlike ester-vloeistowwe gewoonlik:

• Hoër vuurpunte.

• Gunstige biologiese afbreekbaarheidseienskappe.

• Verskillende vogbestuur eienskappe.

• Moenligheidsvoordele in gekose vuurgevoelige toepassings.

Sekere kommersiële natuurlike ester-vloeistowwe het vuurpunte bo 300°C.

Die gekose vloeistof moet egter saamgaan met die transformator se isolasiesisteem, seals, verkoelingsreëlings en onderhoudprosedures.

Vloeistofkeuse moet ook van toepassing vuurbeskermingsvoorskrifte, bevattingvereistes en projekomgewingspesifikasies in ag geneem word.

Geen natuurlike estervloeistof of minerale olie moet op grond van een enkele prestasiekenmerk gekies word nie.

9. Praktiese transformergrootte vir ’n hibriede PV-BESS-projek

Oorweeg ’n voorbeeldige hibriede installasie met die volgende ontwerpparameters:

• PV-omskakelaarkapasiteit: 3 MW.

• BESS-PCS-ontlaaiingskapasiteit: 2 MW.

• BESS-PCS-laaiingskapasiteit: 2 MW.

• Mediumspanningsinsamelstelsel: 35 kV.

• Gemeenskaplike AC-insamelreëling.

Indien die beheerstelsel toelaat dat die PV- en BESS-installasies gelyktydig by hul maksimum aktiewe drywingsvermoë uitvoer, kan die gekombineerde uitset bereik:

3 MW + 2 MW = 5 MW

By ’n veronderstelde drywingsfaktor van 0,95 is die benaderde skynkragvereiste:

S = P / PF

S = 5 000 kW / 0,95 = 5 263 kVA

’n Voorlopige ingenieursbeoordeling kan dus transformatornominalwaardes bo hierdie berekende skynkrag oorweeg, onderhewig aan die vereiste bedryfsbelasting, koelvoorwaardes en toepaslike standaarde.

Die werklike keuse moet egter addisionele faktore ondersoek.

Byvoorbeeld, indien die aanlegbeheerder die totale uitvoer tot 4 MW beperk, kan die ooreenstemmende transformatorbelastingsvereiste verskil.

Soortgelyk kan battery-opharging addisionele kragvloei-senarios skep, afhangende van of energie vanaf sonkragopwekking, die netwerk of albei verskaf word.

Die finale transformatornominalwaarde moet uit ’n volledige bedryfsmatriks vasgestel word wat die volgende insluit:

1. Maksimum gelyktydige PV- en BESS-uitvoer.

2. Maksimum toegelate rooster-invoer.

3. Bedryfsbeperkings vir reaktiewe drywing.

4. Harmoniese belasting.

5. Transformator-hulpverbruikers.

6. Omgewingstemperatuur.

7. Toekomstige kapasiteitsuitbreiding.

8. Toegelate oorbelastingstoestande.

Vir veelwindings-transformators moet elke winding ook teen sy individuele nominalsikapasiiteit en stroombeperkings geëvalueer word.

Die sleutelbeginsel is om die transformator te dimensioneer vir die maksimum geloofwaardige elektriese en termiese bedryfsvoorwaardes, nie net vir die som van die genoemde kapasiteite van die geïnstalleerde toerusting nie.

10. Jiangsu Dingxin Electric se aangepaste PV-BESS-stapgtransformer-oplossings

Jiangsu Dingxin Electric is 'n vervaardiger van verspreidings-transformators, kragtransformators en voorvervaardigde onderstasies wat internasionale elektriese infrastruktuurmarkte bedien.

Met meer as 30 jaar se transformatorbedryfservaring verskaf Dingxin vervaardigings- en toepassingsgerigte ingenieursondersteuning vir hernubare-energie-, industriële-verspreidings- en nutsprojekte.

10.1 Aangepaste transformators vir sonkrag- en batteryopslagprojekte

PV- en BESS-toepassings vereis dikwels ander elektriese konfigurasies as konvensionele kommersiële verspreidingsprojekte.

Dingxin werk saam met kliënte om projekspesifieke vereistes wat die volgende insluit, te ondersoek:

• Mediumspanning-transformatorwaardes.

• PV-omskakelaar- en BESS-PCS-aansluitingsreëlings.

• Primêre en sekondêre spanningkombinasies.

• Enkele of veelvuldige lae-spanningswindings.

• Transformatorvektor-groepe.

• Impedansvereistes.

• Kies van 'n isolerende vloeistof.

• Verkoelingsreëlings.

• Buitenskermkonfigurasies.

• Beskermings- en moniteringsbykomstes.

Vir projekte wat 35 kV-klas insamelstelsels behels, kan aangepaste geïntegreerde onderstasieontwerpe volgens die vereiste spanning, kapasiteit, skakelaaruitrustingreëling en installasievoorwaardes ondersoek word.

10.2 Ingenieursondersteuning vir tweerigting-kragvloei

Betroubare PV-BESS-integrasie vereis samewerking tussen transformatorontwerp en stelselvlak elektriese ingenieurswese.

Tydens die tegniese spesifikasieoordrag is belangrike oorwegings:

Termiese assessering: Evalueer beladingsiklusse, omgewingstemperature en windings temperatuurverhoging.

Harmoniese assessering: Ondersoek die omkeerder- en PCS-harmoniese data om te bepaal of addisionele verliesberekeninge of ontwerpvoorsienings nodig is.

Elektriese Konfigurasie: Pas wikkelspanning, impedansie, vektor groep en aardingreëlings aan by die hibriede kragstelsel.

Beskermingsvertoonbaarheid: Stel transformatorbeskermingsvereistes in lyn met stelselrelais- en skakelreëlings.

Toetsing en dokumentasie: Stel die toepaslike IEEE/IEC-vereistes, fabriekaanvaardingskriteria en tegniese dokumentasie vas voor vervaardiging.

Dingxin kan besprekings ondersteun oor aangepaste transformatorspesifikasies vir sonkrag EPC-kontrakteurs, hernubare-energieontwikkelers en BESS-integrasievennote.

Werklike produkgraderings, nakomingstatus, toetsomvang en beskikbare konfigurasies moet teen projekspesifieke tegniese dokumentasie bevestig word.

11. Gewilde Vrae oor PV-BESS Stap-op-transformators

Wat is ’n tweerigting-kragvloei-transformator?

’n Tweerigting-kragvloei-transformator is ’n transformator wat in ’n elektriese stelsel toegepas word waar aktiewe krag in beide rigtings kan vloei.

Konvensionele wisselstroom-transformators kan gewoonlik krag in beide rigtings oordra, maar hibriede hernubare-energie-toepassings mag addisionele evaluering van las-siklusse, harmonieke, spanningreëling en beskerming vereis.

Hoe verskil ’n BESS-stap-op-transformator van ’n konvensionele sontransformator?

’n BESS-stap-op-transformator kan onder laai-, loslaai-, wag- en reaktiewe-kragsteun-toestande bedryf word.

In vergelyking met ’n konvensionele sonkragopwekking-toepassing kan sy bedryfsprofiel verskillende las-siklusse en kragkwaliteitvereistes behels.

Die transformatorontwerp moet aan die werklike PCS-eienskappe en stelselbedryfsomstandighede aangepas wees.

Kan een transformator beide PV-omskakelaars en BESS-PCS-toerusting verbind?

Ja. ’n Gedeelde transformatorreëling mag moontlik wees as die elektriese argitektuur, wikkelingswaardes, spanningvlakke, beskermingskoördinasie en termiese kapasiteit behoorlik ontwerp is.

Opsies sluit ’n algemene lae-spanningsbus of ’n veelwikkeltransformatorontwerp in.

Veroorsaak tweerigting-kragvloei transformatorversadiging?

Nie vanweë ditself nie.

Kernversadiging is verband hou met magnetiese bedryfsomstandighede soos ’n oormatige spanning-teen-frekwensie-verhouding, DC-afwyking of sekere oorgangstoestande.

Die rigting van normale wisselstroom-aktiewe-kragvloei alleen veroorsaak nie van nature transformatorkernversadiging nie.

Is K-faktortransformators verpligtend vir BESS-installasies?

Nee. Harmoniese belasting moet geëvalueer word deur die werklike PCS-stroomspespektrum en die toepaslike transformatorontwerpmetodologie te gebruik.

’n Spesifieke K-faktorbenoeming moet nie as verpligtend vir elke vloeibare-gedompelde BESS-transformator aanvaar word nie.

Is ’n OLTC nodig vir ’n PV-BESS-stap-op-substasie?

Nie noodwendig nie.

OLTC-vereistes hang af van die rooster-spanningsomstandighede, omvormer se reaktiewe drywingsvermoëns, netwerkreguleringsstrategie en projekspesifikasies.

Baie installasies gebruik gede-energiseerde tappelingstelling saam met toepaslike omvormer- en roostervlak-spanningsregulering.

Watter standaarde is van toepassing op PV-BESS-transformers?

Relevante verwysings kan onder andere IEEE C57.159, IEEE C57.12.00, IEEE C57.110, IEC 60076-1, IEC 60076-2, IEC 60076-5 en toepaslike belastingriglyne insluit.

Roosterkoppelingvereistes moet apart oorweeg word.

Hoe kan ’n transformervervaardiger hibriede PV-BESS-projekte ondersteun?

’n Vervaardiger kan projekspesifieke transformerkiesing, wikkelkonfigurasie, verliesevaluering, isolasieontwerp, termiese prestasiebeoordeling, toebehore-kiesing en fabriektoetsdokumentasie ondersteun.

Die finale toerustingbeskrywing behoort tussen die EPC-aannemer, PCS-lewerder, roosteringenieur en transformervervaardiger gekoördineer te word.

12. Gevolgtrekking: Betroubare ontwerp PV-BESS-kraginfrastruktuur

Soos sonkragopwekking en battery-energie-berging toenemend geïntegreer word, ontwikkel transformatorkeuse verby konvensionele naamplaatkapasiteit en spanningtoepassing.

'n Betroubare fotovoltaïese stap-op-substasie moet die bedryfskenmerke van hidro-renewbare-energie-stelsels ondersteun terwyl dit toepaslike termiese, dielektriese en elektriese prestasie behou.

Kritieke ingenieursveroordeelings sluit in:

• Tweedrigting aktiewe en reaktiewe kragvloei.

• Veranderlike laai- en losprofiele.

• Harmoniese stroomkenmerke.

• Transformator-termiese belasting en insulasieouwording.

• Spanningsreëling en tappeseleksie.

• Meervoudige-bron foutstroom en beskermingskoördinasie.

• Van toepassing is IEEE/IEC-standaarde.

• Langtermynbetroubaarheid en onderhoudsvereistes.

Vir grootskaalse hernubare-energieprojekte kan vroeë koördinasie tussen transformatorvervaardigers, EPC-aannemers, PCS-lewerders en nutsenjinieurs integrasierisiko's verminder en toestelverdraagsaamheid verbeter.

Vra 'n Aangepaste PV-BESS Stap-op Transformator aan

Ontwerp jy 'n hibriede sonkrag-plus-bergingprojek of werk jy 'n bestaande hernubare-energiesubstasie op?

Jiangsu Dingxin Electric verskaf aangepaste transformator- en geïntegreerde substasie-oplossings vir fotovoltaïese kragopwekking, battery-energieberging en mediumspanningskragverspreiding.

Ons span kan jou elektriese vereistes ondersoek, insluitend transformatorvermoë, stelselspanning, wikkelkonfigurasie, beskermingsbykomstes en van toepassing ingenieursstandaarde.

Neem kontak met Dingxin Electric op om 'n projekspesifieke transformatorspesifikasie-ondersteuning of tegniese RFQ aan te vra.

Webwerf: https://www.dishinelectric.com/