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Traditionelle Verteilungsnetze wurden weitgehend auf der Grundlage eines einfachen Leistungsflussmodells konzipiert: Elektrizität floss vom Versorgungsnetz über einen Transformator zum Endverbraucher. Das rasante Wachstum von solar-PV-Anlagen, Batteriespeichersystemen (BESS), Mikronetzen und flexiblen Lasten verändert dieses Modell.
Ein moderner Verteiltransformator muss möglicherweise Leistungsfluss in mehr als einer Richtung unterstützen. Während Phasen hoher Solarenergieerzeugung kann Strom vom PV-System zum Netz fließen. Ein BESS kann beim Laden Leistung aus dem Netz oder dem Solarsystem beziehen und während der Entladung Leistung an lokale Lasten oder das Netz abgeben.
Dieser sich ändernde Betriebszyklus erfordert neue technische Überlegungen für solar-Verteiltransformatoren , BESS-Transformatoranlagen und Transformatoranlagen mit bidirektionalem Leistungsfluss . Transformatorleistung, Spannungsregelung, Impedanz, thermische Leistungsfähigkeit, Oberschwingungen, Schutz, Überwachung sowie Anforderungen an die Netzanbindung durch Versorgungsunternehmen müssen alle gemeinsam berücksichtigt werden.
Als Hersteller von Transformatoren und vorgefertigten Umspannwerken Dingxin Electric bietet maßgeschneiderte Transformatorlösungen für Solar-PV-, BESS-, Mikronetz-, Versorgungs-, Gewerbe- und Industrieanwendungen.

Das traditionelle Verteilmodell lässt sich wie folgt darstellen:
Versorgungsnetz → Verteiltransformator → elektrische Last
Photovoltaik und Batteriespeicher können diese Beziehung verändern.
Wenn eine Solaranlage weniger Strom erzeugt als die lokale Last:
Versorgungsnetz → Transformator → Last
Wenn die Solarenergieerzeugung den lokalen Verbrauch übersteigt:
Photovoltaik → Transformator → Versorgungsnetz
Dieser Zustand wird üblicherweise als umgekehrter Energiefluss oder exportstromfluss .
Wenn ein Batterie-Energiespeichersystem lädt, kann der Strom fließen:
Netz / Photovoltaik → Transformator → BESS
Wenn die Batterie entlädt:
BESS → Transformator → Lokale Last / Netz
Ein hybrides Projekt kann alle diese Betriebsmodi kombinieren:
Versorgungsnetz ↔ Verteiltransformator ↔ Solar-PV / BESS / Gewerbliche Last
Das bedeutet, dass der Transformator im Laufe des Tages wechselnde Lastniveaus und wechselnde Leistungsflussrichtungen erfährt.
Der Transformator selbst ist nur eine Komponente des Systems. Bei einem vollständigen Projekt für erneuerbare Energien sollte die Transformator-Konfiguration mit Wechselrichtern, PCS-Ausrüstung, Schaltanlagen, Schutzsystemen, Erdung, Messsystemen und dem Netzanbindungsdesign der Versorgungsunternehmen abgestimmt werden.
Konventionelle elektrische Lasten folgen oft relativ vorhersehbaren Mustern. Solar-PV und BESS führen dynamischere Betriebsbedingungen ein.
Die Solarenergieleistung variiert je nach:
Solare Einstrahlung
Bewölkung
Tageszeit
Saison
Anlagenausrichtung
PV-Anlagenkapazität
Wechselrichter-Regelungsstrategie
Ein Transformator, der an eine Solaranlage angeschlossen ist, kann daher innerhalb eines einzigen Tages erhebliche Lastschwankungen erfahren.
Ein Batteriesystem kann je nach folgenden Faktoren laden oder entladen:
Strompreisen nach Tageszeit
Lastspitzenabschneidung
Lastmanagement
Optimierung erneuerbarer Energien
Netzdienstleistungen
Anforderungen an die Notstromversorgung
Anweisungen zur Netzbetriebsführung
Der Transformator kann daher wiederholte Wechsel zwischen Leistungsbezug und -einspeisung erfahren.
Die Auswahl des Transformators sollte nicht allein auf der durchschnittlichen Leistung beruhen.
Projektteams sollten folgende Aspekte bewerten:
Maximaler Bezugsstrom
Maximale Einspeiseleistung
Dauerlast
Lastspitzen mit kurzer Dauer
Lade- und Entladezyklen
Täglicher Betriebsverlauf
Jahreszeitlicher Betriebsverlauf
Zukünftige Systemerweiterung
Der Transformator muss unter den tatsächlich erwarteten Betriebsszenarien während seiner gesamten Lebensdauer bewertet werden.
Ein umgekehrter Leistungsfluss ist nicht automatisch ein Problem.
Er wird zu einer ingenieurtechnischen Überlegung, wenn ein Verteilnetz ursprünglich hauptsächlich für eine einseitige Energieübertragung konzipiert wurde und später mit einer signifikanten dezentralen Erzeugung oder Speicherung verbunden wird.
Bevor Sie eine transformator mit bidirektionalem Leistungsfluss , sollten Projektteams das gesamte elektrische System bewerten.
Der lokale Netzbetreiber kann Anforderungen festlegen für:
Maximale Exportleistung
Regulierung der Spannung
Schutz
Dosierung
Leistungsqualität
Transformatorkonfiguration
Bodenverlegung
Schaltvorgang
Netzverknüpfungsstudien
Diese Anforderungen sollten bestätigt werden, bevor das Transformator-Design endgültig festgelegt wird.
Das Übersetzungsverhältnis des Transformators beeinflusst die Spannung, die an das nachgeschaltete System geliefert wird.
Wenn die Leistung in entgegengesetzter Richtung fließt, kann sich auch das Spannungsverhalten ändern. Die geeignete Abgriffanordnung sollte daher anhand der Import- und Exportbetriebsbedingungen des Projekts bewertet werden.
Umgekehrter Leistungsfluss kann die Annahmen für den Schutz beeinflussen.
Ingenieure müssen möglicherweise Folgendes überprüfen:
Richtungsschutz
Überstromschutz
Erdfehlerschutz
Wiederanschalter-Einstellungen
Sicherungskoordination
Anti-Insel-Schutz
Leistungswerte der Leistungsschalter
Der Transformator darf nicht isoliert vom gesamten Schutzsystem betrachtet werden.
Der maximale Einspeisestrom kann Folgendes beeinflussen:
Mittelspannungskabel
Niederspannungsleiter
Schaltanlagen
Trennt
Schienen
Messgeräte
Alle Komponenten sollten hinsichtlich des maximal erwarteten Stroms in beiden Richtungen überprüft werden.
Spannungsmanagement ist eine weitere wichtige Überlegung bei Solar- und BESS-Projekten.
Wenn ein PV-System Leistung in ein Verteilnetz einspeist, kann die Spannung entlang der Zuleitung ansteigen, insbesondere bei geringer lokaler Nachfrage und hoher Erzeugung.
Die Höhe des Spannungsanstiegs hängt von Faktoren ab wie:
Exportleistung
Zuleitungsimpedanz
Transformatorimpedanz
Kabelänge
Lokale Last
Netzwerkkonfiguration
Wechselrichtersteuerung
Ein Transformator allein kann nicht alle Spannungsanstiegsprobleme beseitigen.
Wenn ein BESS mit hoher Leistung geladen wird, kann dies eine erhebliche lokale Nachfrage erzeugen.
Dies kann je nach folgenden Faktoren zu einem Spannungsabfall beitragen:
Ladeleistung
Transformatorleistung
Zuleitungsimpedanz
Kabelänge
Bestehende Last
Netzfestigkeit
Je nach Projekt können Ingenieure Folgendes bewerten:
Feste Stufenschaltereinstellungen
Außerschaltbare Stufenschalter
Stufenschalterschaltgeräte unter Last
Spannungsregler
Wechselrichter-Spannungsregelung
Blindleistungsregelung
Die geeignete Strategie hängt vom Versorgungsnetz und der Projektarchitektur ab.
Die Auswahl des Transformators sollte daher mit den Wechselrichtersteuerungen, der Spannungsregelausrüstung und der gesamten Anschlussstudie koordiniert werden, anstatt als isolierte Lösung behandelt zu werden.
Solarwechselrichter und Batteriespeichersysteme nutzen Leistungselektronik, um elektrische Energie zwischen Wechselstrom (AC) und Gleichstrom (DC) umzuwandeln.
Weitere moderne Geräte – darunter PCS-Systeme, USV-Geräte, EV-Ladegeräte und frequenzvariable Antriebe – können ebenfalls nichtlineare Stromcharakteristiken verursachen.
Oberwellenströme können zu folgenden Effekten führen:
Zusätzliche Erwärmung von Transformatoren
Erhöhte Verluste
Verminderte Geräteeffizienz
Spannungsverzerrung
Erhöhte thermische Belastung
Die tatsächliche Auswirkung hängt vom Gerätedesign, dem Oberschwingungsspektrum, der Systemimpedanz, den Betriebsbedingungen und den anzuwendenden Normen ab.
Je nach Projekt können Ingenieure Folgendes prüfen:
Gesamtschwingungsunfähigkeit (THD)
Einzelne Oberschwingungsordnungen
Stromspektrum der Last
Thermische Belastbarkeit des Transformators
Mögliche Herabstufungsanforderungen
Spezifikationen von Wechselrichtern und PCS
Leistungsfaktor
Anforderungen an die Blindleistung
Ein Transformator sollte nicht allein anhand seiner Nenn-Leistung in kVA ausgewählt werden, wenn ein Projekt erhebliche nichtlineare Lasten enthält.
Das endgültige Design muss anhand der geltenden elektrischen Normen und der projektbezogenen Anforderungen an die Netzqualität validiert werden.
Beide ölgefüllte Verteilungstransformatoren und trockengeschaltete Transformatoren kann in Anwendungen mit erneuerbaren Energien eingesetzt werden. Die geeignete Wahl hängt vom Projekt ab.
| Projektfaktor | ölgefüllte Transformator | Trockentyp-Transformator |
|---|---|---|
| Außeneinsatzanwendungen | Gängige Option | Anwendungsabhängig |
| Projekte mit größerer Leistung | Wird häufig in Betracht gezogen | Hängt von Konstruktion und Standortbedingungen ab |
| Innenaufstellung | Erfordert Berücksichtigung von Flüssigkeits-/Brandaspekten | Eignet sich oft für Innenraumanwendungen |
| Feuerempfindliche Standorte | Die Auswahl und die Abdichtung der Flüssigkeit erfordern möglicherweise besondere Berücksichtigung | Keine isolierende Flüssigkeit |
| Umweltbelastung | Konfigurationsabhängig | Konfigurationsabhängig |
| Wartung | Hängt vom Transformator-Design und der verwendeten Flüssigkeit ab | Hängt von der Lüftung und der Betriebsumgebung ab |
| Kühlung | Flüssigkeitsunterstützte Wärmeübertragung | Luftgekühlte Kühlung |
| Endgültige Auswahl | Basierend auf Spannung, Leistung, Standort, Normen und Gesamtkosten | Basierend auf Spannung, Leistung, Standort, Normen und Gesamtkosten |
Ölgefüllte Transformatoren werden weit verbreitet in Versorgungs- und Außenverteilungsanwendungen eingesetzt.
Je nach Projekt können Isolierflüssigkeiten konventionelles Mineralöl oder alternative Flüssigkeiten wie Ester-basierte Flüssigkeiten umfassen.
Bei der Auswahl der Flüssigkeit sind folgende Aspekte zu berücksichtigen:
Brandanforderungen
Umgebungsbedingungen
Netzbetreiber-Spezifikationen
Installationsort
Wartungsstrategie
Umweltrisiko
Trockentransformatoren verzichten auf flüssige Isolierung und können für bestimmte Indoor-, kommerzielle, industrielle sowie brandsensible Anwendungen attraktiv sein.
Trockentransformatoren erfordern jedoch auch eine geeignete Lüftung, Temperatursteuerung, Installationsfläche und Umweltschutzmaßnahmen.
Es gibt keinen universell „besten“ Transformatortyp für Solar- oder BESS-Projekte. Die Auswahl sollte sich an der vollständigen Projektkonstruktion orientieren.
Verwandter Artikel: [Trockentransformator vs. ölgefüllter Verteiltransformator]
Bevor ein Angebot für eine solartransformator oder BESS-Transformator , sollten Projektteams die Betriebsanforderungen festlegen.
Was ist die Primärspannung?
Was ist die Sekundärspannung?
Was ist die Nennleistung des Transformators?
Was ist die maximale Einspeiseleistung?
Was ist die maximale Ausspeiseleistung?
Was ist die Systemfrequenz?
Welche Impedanz ist erforderlich?
Welche Vektorgroup ist erforderlich?
Welche Abgriffkonfiguration ist erforderlich?
Ist der Transformator ausschließlich mit einer Solar-PV-Anlage verbunden?
Ist er ausschließlich mit einem BESS verbunden?
Ist er Teil eines hybriden PV- und BESS-Systems?
Ist das System netzgekoppelt?
Kann das Mikronetz im Inselbetrieb arbeiten?
Wird der Transformator bidirektionale Leistungsflüsse erfahren?
Wie sieht der erwartete tägliche Betriebszyklus aus?
Sind erhebliche nichtlineare Lasten vorhanden?
Welches harmonische Spektrum ist zu erwarten?
Ist eine Blindleistungsregelung erforderlich?
Ist eine Spannungsregelung erforderlich?
Gibt es spezifische Netzbetreiber-Vorgaben zur Netzqualität?
Das Projektteam sollte außerdem berücksichtigen:
Zusätzliche PV-Leistung
Zusätzliche BESS-Leistung
Höhere Einspeisegrenzen
Neue Lasten
Laden von Elektrofahrzeugen
Erweiterung des Microgrids
Zusätzliche Transformatoren
Ein Transformator, der ausschließlich für die Erstinstallation ausgewählt wurde, kann zu einer Einschränkung werden, falls keine zukünftige Erweiterung berücksichtigt wurde.
Projekte mit erneuerbaren Energien können mit erheblichen Schwankungen der Transformatorlast während des Tages betrieben werden.
Die Überwachung kann nützliche Betriebsdaten für Anlagenbetreiber und Wartungsteams bereitstellen.
Je nach Transformator-Typ und Projektanforderungen kann die Überwachung Folgendes umfassen:
Transformatorlast
Aktuell
Spannung
Öltemperatur
Wicklungstemperatur
Ölstand
Kühlstatus
Alarmbedingungen
Überlastereignisse
Fernkommunikation
Bei größeren Solar- und BESS-Projekten kann die Transformatorüberwachung integriert werden in:
SCADA
Energiemanagementsysteme (EMS)
Anlagenüberwachungsplattformen
Gebäudemanagementsysteme
Fernwartungssysteme für Anlagen
Dies kann Betreibern helfen, den Betriebszustand von Transformatoren zu verstehen und ungewöhnliche Ereignisse zu erkennen.
Überwachung verhindert keine Geräteausfälle, unterstützt aber die zustandsbasierte Wartung und verbessert die betriebliche Transparenz.
Dies kann insbesondere für entfernte Anlagen zur erneuerbaren Energie nützlich sein, bei denen regelmäßige physische Inspektionen seltener stattfinden.
Eine klare technische Spezifikation hilft dem Transformatorhersteller, die tatsächlichen Betriebsbedingungen des Projekts zu verstehen.
| Anforderung | Zu liefernde Informationen |
|---|---|
| Standort | Standort und Umgebungsbedingungen |
| Anwendung | Solar / BESS / PV + BESS / Microgrid |
| Kapazität | kVA oder MVA |
| Primärspannung | HV / MV-Spannung |
| Sekundärspannung | Niederspannungs- oder Mittelspannungsspannung |
| Importleistung | Maximale Netz-zu-Projekt-Leistung |
| Exportleistung | Maximale Projekt-zu-Netz-Leistung |
| Vektorgruppe | Projektspezifische Anforderung |
| Impedanz | Erforderlicher Prozentsatz |
| Abgriffkonfiguration | Fest / außerhalb des Stromkreises / unter Last |
| Kühlung | Erforderliche Kühlungsmethode |
| Transformatortyp | Trockentransformator / ölgefüllt |
| Wasser | Mineralöl / Ester / anderes, falls zutreffend |
| Harmonik | Erwartete nichtlineare Last und Anforderungen an die Netzqualität |
| Überwachung | Erforderliche Sensoren und Kommunikation |
| Standards | Geltende Versorgungs- und elektrische Normen |
| Zertifizierungen | Erforderliche Markt-/Projektzertifizierungen |
| Lieferung | Erforderlicher Fertigungs- und Lieferzeitplan |
Eine der wichtigsten Ergänzungen zu einer Ausschreibung (RFQ) für einen Transformator für erneuerbare Energien ist die maximale Import- und Exportleistung .
Eine herkömmliche Lastspezifikation beschreibt möglicherweise nur die maximale Last, ohne jedoch anzugeben, wie viel Energie das System exportieren kann.
Bei einem bidirektionalen System sollten beide Richtungen in die elektrische Studie und die Gerätespezifikation einbezogen werden.
Microgrids fügen eine weitere Komplexitätsebene hinzu, da sie sowohl im netzgekoppelten als auch im inselbetriebenen Modus arbeiten können.
Ein Microgrid kann kombinieren:
Versorgung mit Betriebsmitteln
Solar-PV
BESS
Sicherungsgeneratoren
Gewerbliche oder industrielle Lasten
Laden von Elektrofahrzeugen
Energiewirtschaftssysteme
Während des netzgekoppelten Betriebs kann der Transformator Leistung mit dem Versorgungsnetz austauschen.
Während des Inselbetriebs kann sich das Leistungsflussmuster erheblich ändern.
Dies bedeutet, dass Ingenieure das Verhalten des Transformators unter mehreren Betriebszuständen statt nur unter einer einzigen Normalbelastung bewerten müssen.
Wichtige Aspekte können umfassen:
Maximaler Leistungsbezug
Maximaler Leistungsabgang
Belastung im Inselmodus
Fehlerstrom
Bodenverlegung
Schutzkoordination
Regulierung der Spannung
Frequenzsteuerung
BESS-Wechselrichtersteuerung
Wechselwirkung mit Generatoren
Die Transformatorspezifikation sollte daher im Rahmen der gesamten elektrischen Mikronetzplanung entwickelt werden.
Bei Projekten im Bereich erneuerbarer Energien sollte der Transformatorhersteller anhand weiterer Kriterien als nur der Standardverfügbarkeit seiner Produkte bewertet werden.
Projektteams sollten möglicherweise folgende Aspekte des Herstellers prüfen:
Technische Kompetenz im Bereich Transformator-Engineering
Produktionskapazität
Anpassungsmöglichkeiten
Werksseitige Testverfahren
Qualitätsmanagement
Technischer Dokumentation
Lieferplanung
Erfahrung mit Anwendungen im Bereich erneuerbarer Energien
Optionen für Überwachungssysteme und Zusatzausrüstung
After-Sales-Support
Bei kundenspezifischen Projekten kann eine frühzeitige technische Abstimmung helfen, Anforderungen bezüglich Spannung, Impedanz, Schaltgruppe, Kühlung, Überwachung und Gehäuse bereits vor Beginn der Fertigung zu klären.
Dingxin Electric ist ein Hersteller von Transformatoren und vorgefertigten Umspannwerken, der maßgeschneiderte Lösungen für Projekte im Bereich erneuerbarer Energien, Versorgungsunternehmen, Industrie, Gewerbe und Infrastruktur bereitstellt.
Unsere Produktpalette umfasst:
Verteiltransformatoren
Stromtransformatoren
Ölgekühlte Transformereinheiten
Trockengeschaltete Transformatoren
Pad-mounted Transformers
Vorgefertigte Umspannwerke
Maßgeschneiderte Transformatorlösungen
Für Solar-PV-, BESS- und Hybridenergieprojekte kann Dingxin projektbezogene Anforderungen unterstützen, die sich auf leistung, Spannung, Impedanz, Vektorkonfiguration, Abgriffkonfiguration, Kühlung, Überwachung, Gehäuse und Installationsbedingungen beziehen .
Da Projekte im Bereich erneuerbarer Energien mit wechselnden Lastprofilen und bidirektionalem Leistungsfluss betrieben werden können, sollte die Auswahl des Transformators auf dem vollständigen Betriebsmodell des Projekts beruhen.
Dingxin kann gemeinsam mit EPC-Unternehmen, Projektentwicklern, Systemintegratoren, Versorgungsunternehmen und Projektinhabern eine Transformerkonfiguration entwickeln, die sich an den tatsächlichen elektrischen Anforderungen orientiert – und nicht allein an einer Standardkatalogleistung.
Ein Solar-Verteilungstransformator ist ein Transformator, der zur Verbindung eines Solar-PV-Erzeugungssystems mit einem Mittelspannungsnetz oder einem anderen elektrischen Verteilungsnetz dient. Seine Leistungsangabe und Konfiguration hängen von der PV-Leistung, den Spannungsebenen, den Einspeiseanforderungen, dem Anschlusskonzept und den geltenden Normen ab.
Ein BESS-Transformator verbindet ein Batterie-Energiespeichersystem und dessen Leistungsumwandlungsausrüstung mit einem elektrischen Verteilungs- oder Übertragungsnetz. Je nach Systemkonfiguration muss der Transformator möglicherweise sowohl den Lade- als auch den Entladestrom unterstützen.
Ein Transformator kann für Systeme mit bidirektionalem Leistungsfluss konstruiert und spezifiziert werden; seine Eignung sollte jedoch im Rahmen des gesamten elektrischen Systems bewertet werden. Zu berücksichtigen sind Schutzmaßnahmen, Spannungsregelung, thermische Belastung, Impedanz, Erdung sowie Anforderungen an die Netzanbindung.
Photovoltaik-Anlagen können einen umgekehrten Leistungsfluss verursachen, wenn die Erzeugung die lokale elektrische Nachfrage übersteigt und überschüssige Leistung in das übergeordnete Verteilungsnetz eingespeist wird. Ob dies auftritt, hängt von der Last des Systems, der PV-Leistung, der Energiespeicherung und den Exportsteuerungen ab.
Ja. Ein BESS kann die Belastung des Transformators beim Laden erhöhen und beim Entladen Leistung ins Netz einspeisen. Der Transformator sollte daher anhand des erwarteten Lade- und Entladeprofils – und nicht nur anhand der durchschnittlichen Last – bewertet werden.
Leistungselektronikgeräte wie Solarwechselrichter und BESS-PCS können Oberschwingungsströme einführen. Die tatsächliche Oberschwingungsleistung hängt von der jeweiligen Ausrüstung und dem Systemdesign ab; Ingenieure sollten daher das erwartete Oberschwingungsspektrum sowie die geltenden Anforderungen an die Netzqualität bewerten.
Ja. Dingxin bietet maßgeschneiderte Transformator- und vorgefertigte Umspannwerkslösungen basierend auf projektspezifischen Anforderungen hinsichtlich Spannung, Leistung, Impedanz, Schaltgruppe, Abgriff, Kühlung, Überwachung, Gehäuse und weiterer Kriterien.
Ein Transformator für erneuerbare Energien sollte auf die Anforderungen des Projekts zugeschnitten sein. maximale Einspeiseleistung, maximale Ausspeiseleistung, Lastprofil, Spannungsanforderungen, Netzqualität, Schutzkonzept sowie Pläne für zukünftige Erweiterungen .
Senden Sie Dingxin Ihr einzeiliges Schaltbild, die Primär- und Sekundärspannung, die Transformatorleistung, die maximale Einspeise-/Ausspeiseleistung, das Betriebsprofil sowie die Anforderungen der Netzbetreiber an die Netzanschlussbedingungen. Unser Ingenieurteam kann die Anwendung prüfen und eine maßgeschneiderte Transformator-Konfiguration empfehlen.
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