Фотоэлектр (PV) жана аккумулятордук энергия сактоо үчүн көтөрүүчү трансформаторлорду долбоорлоо: эки багыттуу ток агымын, термалдык кернеэни жана коргоону башкаруу

Фотоэлектрдик (PV) генерация жана аккумулятордук энергия сактоо системалары (BESS) биригип келе жатканын натыйжасында жаңы энергия көздөрүнүн электр тармагына кошулуу ыкмасы өзгөрүп келет.

Көбүнчө өндүрүлгөн электр энергиясын сыртка чыгарып турган уламыштагы күн энергиясынын станцияларынан айырмаланып, PV-BESS гибриддик объекттери бир нече режимида иштей алат: күн энергиясын сыртка чыгаруу, аккумуляторлорду тармактан же күн энергиясынан толтуруу, сакталган энергияны чыгаруу жана тармактын иштешине жардам берүү.

Бул өзгөрүп келе жаткан иштешүү шарттары фотоэлектрдик көтөрүлгөн подстанция жана ага байланышкан трансформаторлор үчүн жаңы инженердик талаптарды түзөт.

Тийиштүү түрдө долбоорлоштурген эки жактуу күч токтун агышы үчүн трансформатор түрлүү жүктөмдүк профилдерин камтышы, кабыл алынган жылуулук иштешин сактоо, белгиленип берилген электр тоскоолдуктарына чыдамдуулук көрсөтүшү жана координацияланган коргоо системасында иштешүү керек.

Күн энергиясынын EPC контракторлору үчүн, BESS интеграторлору үчүн, коммуналдык инженерлер үчүн жана өнөрөттүк электр энергиясын башкаруу системаларын долбоорлоочулар үчүн трансформатордун тандалышы долбоордун надеждүүлүгүнө жана узак мөөнөттүү пайдалануу чыгымдарын башкарууга маанилүү бөлүгү болуп саналат.

Бул колдонмо PV жана BESS интеграциясынын электр, жылуулук жана коргоо маселелерин изилдейт жана заманбап гибриддик кайра калыбына келтирилүүчү энергия долбоорлору үчүн туура көтөрүүчү трансформаторду тандаш ыкмасын түшүндүрөт.

1. PV-BESS гибриддик электр энергиясы системаларын түшүнүү

1.1 Күн энергиясы + аккумуляторлор менен электр энергиясын таратуу ыкмасынын өзгөрүшү

Классикалык торго кошулган фотогальваникалык электр станциясында күн энергиясынын инверторлору фотогальваникалык модулдардан келген туруктуу токту (DC) алмаштырып, алтернативдүү токко (AC) айландырат.

Көтөрүүчү трансформатор инвертордун чыгыш кернеюн талап кылынган орто деңгээлдеги кернеүгө, мисалы 10 кВ, 20 кВ же 35 кВ деңгээлинде көтөрөт.

Күн энергиясын өндүрүүчү тезислерден күчтүн агышы адатта жыйнаган тармакка же электр тармагына багытталат, бирок кошумча жүктөр жана айрым иштөө шарттары чектелген кайра агышка алып келүү мүмкүн.

Аккумулятордун энергиясын сактоочу системасы киргизилгендэн кийин электр архитектурасы татаалдашат.

Гибриддик ФЭ-АЭСС орнотулушу бир нече режимде иштей алат:

Иштөө режими	Энергиянын агышы	Трансформатордун эсепке алынышы
Солар өрүнү	ФЭ инвертору → Трансформатор → Тармак	Үзгүлтүз генерациялык жүктөлүш
Аккумулятордун тармактан заряддалышы	Тармак → Трансформатор → АЭСС ПКС	Активдүү күчтүн кайра агышы
Аккумулятордун разряды	BESS PCS → Трансформатор → Саясат	Экспорттун жүктөлүшү жана термалдык өнүмдүүлүгү
Күн энергиясы жана BESS экспорттоо	PV + BESS → Трансформатор → Саясат	Бириктирилген максималдуу чыгыш
Саясатты колдоо	Эки багыттуу активдүү/реактивдүү күч алмашуу	Кернеэни реттөө жана коргоону координациялоо
Резервдик	Минималдуу активдүү күч ташуу	Жүктөмөс чыгымдар жана кошумча талаптар

AC-туташтырылган системаларда күн энергиясынын инверторлору жана аккумулятордун электр энергиясын өзгөртүүчү системалары (PCS) жалпы AC жыйналган тармакка кошулушу мүмкүн.

Системанын капаситетине жана электр архитектурасына жараша арнайы BESS трансформатору, бирдиктүү көтөрүүчү трансформатор же бир нече трансформатор конфигурациялары колдонулууга болот.

1.2 Эки тараптуу электр энергиясынын агышы неге маанилүү

Конвенциялык трансформатор дээрлик ики тараптуу AC электр энергиясын ташууга жарамдуу, эгерде анын кернеү, ток, изоляция, термалык жана коргоо чектерин сактаса.

Ошентип эки тараптуу электр энергиясынын агышы трансформатордун магниттик дизайндын толук өзгөртүлүшүн талап кылбайт .

Инженердик кыйынчылык күн энергиясы менен аккумуляторду бириктирген системаларга тиешелүү иштөө шарттарынан пайда болот.

Буларга кирет:

• Чарчылган жана чыгарылган абалдардын кайталанып турган өзгөрүштөрү.

• Күн ичинде жүктөмдүн өзгөрүштөрү.

• Инвертор тарабынан түзүлгөн гармоникалык токтор.

• Реактив күчтүн алмашуусу.

• Потенциалдык DC токтун киргизилүүсү.

• Ар түрлүү иштөө режимдери боюнча ар түрлүү токтун орундуруу салымы.

• Жыйнагыч тармакта кернеэ өзгөрүшү.

• Узак мөөнөткө чейин энергияланган күтүү режиминде иштөө.

Фотоэлектр басымды жогорулатуучу трансформатордун иштөө шарттарын, башкача айтканда, кернеэ агымынын багытына гана эмес, наадан иштөө шарттарына ылайык баалоо керек.

2. Жылуулуктун таасири жана жүктөмдүн кыйынчылыктары BESS басымды жогорулатуучу трансформаторлордо

2.1 Заряддоо жана разряддоо убактысында жылуулуктун циклдөөсү

Жылуулуктун иштөөсү – трансформаторду тандоо убактысында негизги карапайымдык. BESS жогорулатылган күчтүн трансформатору .

Трансформатордун орамдарынын жана изоляциялык суюктуктун температурасы негизинен электр жоготулуштарына, суутуруу шарттарына, сырткы температурага жана мурунку жүктөм тарыхына байланыштуу.

Аккумулятордун сактоо станциясы бир күндө бир нече заряддоо жана разряддоо циклини переживет.

Мисалы, аккумулятордун системасы күн энергиясынын жогору деңгээлинде заряддалат, кечки чоң жүктөмдө разряддалат жана орточо мезгилдерде тармакка кошумча кызмат көрсөтөт.

Кернеэ агымынын багытын өзгөртүү RMS тогунун ошол эле деңгээлинде кошумча жылытууга себепчи болбойт, бирок токтун чоңдугунун жиі өзгөрүшү кайталанган жылытуу жана суутуруу циклини пайда кылат.

Бул циклдер төмөнкүлөрдү таасирлейт:

• Орамдын ысык-нукта температурасы.

• Изоляциянын жашаруу темпин.

• Жылытуу жана суутуруу учурундагы термалдык кеңейүү жана жыйрылуу.

• Орамдын таяныч структураларына таасир этүүчү механикалык жүктөм.

• Узакын мөөнөткү башкаруу жана изоляциянын абалы.

Натыйжада пайда болгон температура өзгөрүшү трансформатордун жүктөмдүн узактыгына жана термалдык убакыт турмушунун туруктуулугуна байланыштуу.

Ошондуктан, трансформатордун өлчөмүн тандаарда номинал PCS кубатынын баасы гана эмес, бардык иштеп турган профильди эсепке алуу керек.

2.2 Трансформатордун ысык-нукта температурасын баалоо

Трансформатордун изоляциясынын иштеп турган мөөнөтү орамдардын ысык-нукта температурасына күчтүү таасир этет.

Май менен толтурулган трансформаторлор үчүн жакынча ысык-нукта температурасы төмөндөгүдөй көрсөтүлөт:

θH = θA + ΔθTO + ΔθH

Бири жерде:

• θH: Орамдын ысык-нукта температурасы.

• θA: Амбиент температурасы.

• δθTO: Амбиенттеги температурадан жогору топ-май температурасынын көтөрүлүшү.

• δθH: Топ-май температурасынан жогору орамдын ысык нуктасынын градиенти.

Чындыгында температуранын көтөрүлүшү жүктөмгө, салкындатуу конструкциясына, трансформатордун геометриясына жана иштөө тарыхына баш ийет.

Инженерлер жүктөмдү баалоо үчүн IEEE C57.91 же IEC 60076-7 сыяктуу тиешелүү нускамаларды колдонушу керек, бул долбоордун техникалык талаптарына жараша болот.

BESS орнотулуштары үчүн өкүлдүк убакыт-катары жүктөм профили аталган кубат чоңдугун эсептөөдө пайда болбогон термалдык рисктерди аныктоого жардам берет.

2.3 Туруктуу токтун киргизилүшү жана өзөк толтурулушу

Күчтүү электрондук конвертерлер белгилүү шарттарда өз AC чыгышына кичинекей туруктуу ток компоненттерин киргизиши мүмкүн.

Ашыкча туруктуу ток киргизилүшү трансформатордун өзөгүндө магниттик баш ийүүгө алып келет, бул төмөнкүлөрдүн бирин тудурат:

• Магниттөштүрүүчү токтун көбөйүшү.

• Сердечниктин толурушу.

• Кошумча чачыранган жоготулуштар.

• Жергилекүү ысып кетүү.

• Акустикалык чыңгылдын көбөйүшү.

• Туурасыз титирөө.

Бирок, жакшы долбоорлонгон торго кошулган инверторлор жана PCS-теги (Power Conversion System) жабдуулар контролдун жана коргонун функцияларын камтыйт, алар DC-инъекцияны чектөөгө арналган.

DC-ылдамдануу электр энергиясынын сапаты жана жабдуулардын үйлэшүүсүнүн талабы катары бааланышы керек, башкача айтканда, багыттарын өзгөртүүчү иштөөнүн татаал натыйжасы деп эсептелбейт.

Трансформаторлардын производителдери PCS-теги производителдин белгилеген DC-инъекция чектерин баалаганда суроо кылат.

3. Гармоникалык бузулуш жана Трансформатор Gibrid PV-BESS tizemderindegi zyiandar

3.1 Nегизинен күчтүү электрондук конвертерлер неге маанилүү

Фотоэлектр инверторлор жана аккумулятор PCS-түзүлүштөрү электр энергиясын өзгөртүү үчүн жарым өткүргүчтүү түзүлүштөрдү жана башкаруу алгоритмдерин колдонот.

Бул өзгөртүү процесси гармоникалык ток компоненттерин пайда кылууга алып келет.

Конвертердин топологиясына, оңойлтуу жыштыгына, башкаруу стратегиясына жана фильтрацияга жараша, 5-чи, 7-чи, 11-чи жана 13-чү гармоникалар, ошондой эле жогорку жыштыктагы компоненттер кирет.

Чыныгы гармоникалык спектр түзүлүштүн өндүрүүчүсүнөн же ыңгайлуу электр сапаты боюнча изилдөөдөн алынат.

Гармоникалык токтар төмөнкүлөрдү көбөйтөт:

• Орамдардагы вихревой зыяндар.

• Конструкциялык компоненттердеги чачыранган зыяндар.

• Кошумча өткүргүчтүн жылышуусу.

• Трансформатордун жалпы термалдык жүктөлүшү.

• Кеңири системада гармоникалык резонанска байланышкан электрлүүк чыдамсыздык.

Гармоникалык эдди-токтун жоголтуулары жыштыкка байланыштуу болгондуктан, негизги жыштыктагы RMS тогун гана баалоо айрым жоголтуулардын санын аз баалоого алып келет.

3.2 BESS трансформаторлору K-фактордун баалоосун талап кылатбы?

K-фактор – бул трансформатордун белгилүү чыгымдуу жүктөлүш өзгөчөлүктөрүн (атап айтканда, кургак трансформатордун айрым түрлөрүндө) камтып турууга мүмкүнчүлүгүн сипаттоо үчүн кеңири колдонулган термин.

Бирок, суюк-батырылган күн энергиясы жана энергия сактоо үчүн көтөрүлгөн трансформаторлор үчүн K-4, K-9 же K-13 баалоосун талап кылуу универсалдуу талап эмес.

Ортоңку кернешили суюк-батырылган трансформаторлор үчүн иштеп чыгарылган инженердик ыкма – күтүлгөн гармоникалык спектрди жана ага байланыштуу кошумча жоголтууларды баалоо.

IEEE C57.110 стандарты трансформатордун синусоидалдык эмес жүктөлүш тогу шарттарында иштөө мүмкүнчүлүгүн баалоо үчүн ыңгайлуу ыкмаларды камтыйт.

Сунушталган инженердик иш-аракеттер:

1. PV inverteri жана BESS PCS гармоникалык ток маалыматтарын алуу.

2. Заряддоо жана разряддоо режимириде күтүлгөн иштөө шарттарын баалоо.

3. Керектелген учурда кошумча орам жана чачырандын жоготулуштарын эсептөө.

4. Орамдын температурасынын көтөрүлүшүн жана изоляциянын жүктөмүн текшерүү.

5. Атайын орам конструкциясы, кошумча салкындатуу же жүктөмдүн төмөндөтүлүшү керек экендигин аныктоо.

Бул колдонуу-белгилүү ыкма трансформатордун ашыкча өлчөмдөн ашып кетишин болтурбай, узак мөөнөткү иштөөнү коргоого жардам берет.

3.3 Гармоникалык байланыштуу термалдык чыдамдуулукту төмөндөтүү

Инвертордун саптарына жана долбоордун талаптарына жараша трансформатордун инженердик варианттары төмөндөгүлөрдү камтышы мүмкүн:

• Оптималдуу орам өткөргүчүнүн конструкциясы.

• Тиешелүү өткөргүчтүн транспозициясы же орамдын жайгашуусу.

• Кошумча жылуулук чеги.

• Суутуруу мүмкүнчүлүгүнөн жакшыртылган.

• Белгиленип берилген гармоникалык жүктөмдүн шарттарында чыгымдарды баалоо.

• Инвертор же системалык деңгээлдээ координацияланган сүзгүчтөр.

Гармоникалык сүзгүчтөрдү тандау жалпысынан PCS поставщиктери, EPC контракторлору жана электр тармагына кошулуу боюнча дизайнчылар тарабынан системалык деңгээлдээ инженердик чечим болуп саналат.

Трансформатордун конструкциясы гибрид электр станциясындагы бардык гармоникалык маселелерди чече албайт.

4. Карама-каршы багытта күч токтунун регуляциясы жана тап-чейнджердин тандалышы

4.1 Гибрид системалардагы кернеэниң көтөрүлүшү жана төмөндөшү

Трансформатордун чыгыш кернеэси актив жана реактив күч токтунун багыты менен чоңдугуна, трансформатордун импедансына жана бириктирилген тарманын параметрлерине байланыштуу.

Фотоэлектр генерациясы же BESS чыгаруусу учурунда күч токтунун чыгышы белгилүү бир бириктирүү чекиттеринде кернеэни көтөрүшкө алып келет.

Торгоо заряддоо киреш күчтүн түшүшүнө алып келүү мүмкүн.

Бирок, чындыгында кернеэ реактивдүү күчтүн башкаруусуна, системанын импедансына, жогорку деңгээлдеги кернеэни реттөөгө жана тордуунун иштөө шарттарына да байланыштуу.

Гибрид PV-BESS орнотулуштарында кернеэни реттөө инвертор, трансформатор жана торго кошулуу системасы боюнча координацияланышы керек.

4.2 Токтун өтүшүнөн сырткары тап-чанжерлер менен жүктөмдүн өтүшүндөгү тап-чанжерлер

Күчтүн трансформаторлорунда эки жалпы тап-чанжер иреттөөлөрү колдонулат.

Токтун өтүшүнөн сырткары тап-чанжер (DETC)

Токтун өтүшүнөн сырткары тап-чанжер трансформатордун өндүрүүчүнүн нускамасы боюнча трансформатор токтун өтүшүнөн сырткары калганда гана трансформатордун бурчтук катышын өзгөртүүгө уруксат берет.

Артыкчылыктар:

• Салыштырмалуу жөнөкөй конструкция.

• Төмөн баштапкы баа.

• Механикалык татаалдык азайтат.

• Иштеп жаткан кернеу токтому өзгөрүштөрүн башка жабдуулар аркылуу башкарууга мүмкүнчүлүк берген учурларда колдонууга ыңгайлуу.

Жүктөмдө таптарды өзгөртүүчү (ЖТЧ)

Жүктөмдө турган трансформатордун электр энергиясын токтотпой, анын конструкциясы жана иштөө чектөөлөрүнө ылайык таптарды өзгөртүүгө мүмкүнчүлүк берген ЖҮКТӨМДӨ ТАПТАРДЫ ӨЗГӨРТҮҮЧҮ (ЖТӨ) трансформатор.

ЖТӨ системалары тармактын кернеу шарттары трансформатордун коэффициентин активдүү өзгөртүүнү талап кылган учурларда ыңгайлуу болушу мүмкүн.

Бирок ЖТӨ трансформатору БЭСС көп жолу заряддалып жана разряддалып турганы үчүн автоматтык түрдө талап кылынбайт.

Модерн инверторго негизделген ресурстар өз мүмкүнчүлүктөрү жана тармак кодунун талаптарына ылайык кернеу жана реактивдүү кубаттуулукту башкара алышат.

Көп жолу таптарды өзгөртүү иштетүүнүн кошумча талаптарын да пайда кылат.

Инженердик масла: ЖТӨ жабдууларын тандоого чейин инвертордун Вольт-ВАР мүмкүнчүлүктөрүн, орто кернеу тармагынын регуляциясын, тармакка кошулуу талаптарын жана күтүлгөн таптарды өзгөртүү жыштыгын баалоо керек.

5. Тиешелүү Фотоэлектралык Көтөрүүчү Подстанция Архитектурасын Тандоо

5.1 Бирдиктүү ФЭ-БЭСС Көтөрүүчү Подстанциялары

А фотоэлектрдик көтөрүлгөн подстанция төмөнкү күчтүү кайра жандануучу энергия түзүлүштөрүн орто күчтүү жыйнак тармагына кошуп берүү үчүн керектүү электр жабдууларын бириктирген.

Анын конструкциясына жараша, интегралдуу трансформатордук подстанция төмөнкүлөрдү камтышы мүмкүн:

• Күчтүүлүктү жогорулатуучу тармак трансформатору.

• Орто күчтүү коммутациялык жабдуу же орто күчтүү токтун тармагын таратуучу бирдик (RMU).

• Төмөнкү күчтүү кирүүчү коммутациялык жабдуу.

• Коргоо жана башкаруу приборлору.

• Эсептөө жабдуулары.

• Чабыттуу токтун коргоосу.

• Көмөкчү электр системалары.

• Контролдөө жана байланыш интерфейстерине.

Бирлештирилген чечим айрым талаа орнотулган компоненттердин санын азайтат жана жабдууларды жайгаштырууну жөнөкөйлөт.

Долбоордун потенциалдуу артыкчылыктарына сайттын аянтынын азайышы, заводдо бирлештирилген байланыштар, жабдуулардын ыңгысын жакшыртуу жана орнотуу жоспорун жөнөкөйлөтүү кирет.

Бирок, акыркы орнотуу графиги цивил иштерге, коммуналдык уюмдардын мүмкүнчүлүгүнө, сайтта сыноо иштерине жана жалпы куруу программасына байланыштуу.

5.2 Бирлештирилген трансформатор станциясы vs. Модулдук жабдууларды жайгаштыруу

Тандоо фактору	Бирлештирилген көтөрүлгөн кернеэли трансформатор станциясы	Модулдук жабдууларды жайгаштыруу
Жабдуулардын жайгашуусу	Заводдо бирлештирилген пакет	Айрым трансформатор жана коммутациялык куралдар
Сайттын аянты	Потенциалдуу компакт	Жабдыктардын орношуу аралыгына байланыштуу
Заводдук интеграция	Алгыдан жыйнаган дәрэжеси жогору	Саясатта көбүрөөк координация керек болушу мүмкүн
Коргауға мүмкіндік	Капталдагы конструкцияга киргизилүү талап кылынат	Жабдыктардын аралыгын кеңейтүүгө мүмкүндүк берет
Келечектеги кеңейиш	Пакеттин дизайннаа байланыштуу	Көпчүлүк учурда жайгаштыруу үчүн көбүрөөк эркиндик сунуштайт
Типик көлбө	Күн энергиясы/BESS блоктору жана компакттуу сайттар	Чоң же татаал подстанциялар

Колдонуу-масштабдагы гибриддик электр станциялары үчүн жабдуулардын архитектурасын тутумдун кайра жөнгө салууга мүмкүндүк берүүсү, кеңейтүү талаптары, электр тазалыгы, коопсуздук жана жалпы орнотулган баасына негизделген тандаш керек.

5.3 Эки төмөнкү кернеүлүү орамды трансформатордун долбоору

Кээ бир ФЭ-БАЖС электр станцияларында фотогальваникалык инвертор жана аккумулятордун PCS үчүн айрым төмөнкү кернеүлүү орамдары бар трансформаторлор колдонулат.

Бул конфигурация эки конвертордук тутум үчүн айрым электр интерфейстерин камсыз кылса да, ортодо кернеүлүү тутумга ортак кошулуу менен биригет.

Мүмкүн болгон артыкчылыктарга төмөнкүлөр кирет:

• Айрым төмөнкү кернеүлүү кошулуу иреттери.

• Орамдардын кернеүлөрүн тандашта чоңураак ичкилик.

• Кээ бир сырткы AC бириктирүү жабдууларынын кереги азаят.

• Колдонуу үчүн белгилүү импеданстар жана жерге туташтыруу долбоору.

Бирок айрым орамдар бардык иштеп турган шарттарда тутумдардын ортосундагы толук электр изоляциясын камсыз кылбайт.

Окуш токтору, орамдардын байланышы, кернеүдөгү өтүштөр жана коргоо координациясы трансформатордун көп орамдуу эквиваленттүү схемасын колдонуп бааланышы керек.

Ошентип, эки икенчилик дизайны талап кылынган кубаттун баалоолоруна, орамдардын кернеэлери, вектордук топтом, импеданстар жана кыска токтун сыйпаттарына негизделген болушу керек.

6. Трансформатор Багыттык ПВ-БЭСС иштешүү үчүн коргоо

6.1 Багыттуу ашыкча токтун коргоосу

Алгачкы тармага коргоо көбүнчө авариялык токтун негизинен коммуналдык камсыздоодон жүктөргө карай аккан деген жоромолго негизделген болушу мүмкүн.

Гибриддик ПВ-БЭСС системалары иштешүү режимине, инвертордун башкаруусуна жана тармак конфигурациясына жараша түрлүү авариялык токтун чыгыш жолдорун пайда кылышы мүмкүн.

Авариялык багытты айырмалоо зарыл болгон учурларда ANSI 67 жана 67N сыяктуу багыттуу ашыкча токтун функциялары туура келет.

Башка коргоо функциялары төмөнкүлөрдү камтышы мүмкүн:

ANSI Функциясы	Коргоо функциясы	Колдонулушка байланыштуу соображениялар
50/51	Дароо/уарака ашыкча ток	Фазалык авариялык коргоо
50N/51N	Жерге токтун тайгактануу	Жерге түшүүнү аныктоо
67/67N	Багытталган токтун тайгактануу	Бир нече булактар бар учурда кыйынчылыкты айырмалоо
87T	Трансформатордун дифференциалдык коргосу	Трансформатордун ичиндеги кыйынчылыкты аныктоо
49	Жылуулук коргоо	Жылуулуктун тайгактануусун көзөмөлдөө
27/59	Токтун төмөн/жогору болушу	Токтун нормадан тышкары шарттары
81U/81O	Жогорку/төмөнкү жыштык	Сетка жыштыгынын бузулуштары

Коргоо түрү трансформатордун чоңдугуна, жерге коюлган конфигурациясына, сетка кодунун талаптарына жана электростанциянын архитектурасына жараша тандалат.

Багытталган коргоо активдүү күчтүн баагыты өзгөрүшүнөн улам гана белгиленбейт; анын зарылдыгы коргоо координациясы боюнча изилдөө аркылуу аныкталышы керек.

6.2 Күчтүү токтун шайкысынан коргоо жана изоляциянын координациясы

Фотоэлектралык жана BESS орнотмалары молниядан пайда болгон шайкыларга, токтун тез өзгөрүшүнө жана кернеңдин бузулуштарына учурай алат.

Трансформатордун изоляциялык системасы күтүлгөн электр ортосу менен координацияланышы керек.

Маанилүү параметрлер:

• Жабдуу үчүн эң жогорку кернең.

• Молния импульсун төзүмдүүлүгүнүн деңгээли.

• Күчтүк жыштыктагы диэлектрик төзүмдүүлүк.

• Сургуч аррестерлеринин техникалык сапаттары.

• Жерге туташтыруу иштери.

• Кабельдин изоляциясынын өзгөчөлүктөрү.

• Кошумча өтүштөр шарттары.

Металл-оксиддүү сургуч аррестерлерди системанын изоляциясын координациялоо талаптарына ылайык киргизүүгө болот.

Аларды тандоо жерге туташтыруу системасын, максималдуу үзгүлтүсүз иштөө кернеүсүн, убактылуу үстүнкү кернеү шарттарын жана күтүлгөн сургуч орчунун талаптарын эске алуу менен жүргүзүлөт.

6.3 Трансформаторду көзөмөлдөө жана SCADA интеграциясы

Ири ФЭБ-АКБ электрстанциялары көпчүлүк учурда борборлоштурулган көзөмөлдөө жана маалымат жыйнап алуу (SCADA) системаларын колдонот.

Трансформатордун конструкциясы жана долбоор талаптарына жараша, мониторинг төмөнкүлөрдү камтый алат:

• Жогорку май температурасы.

• Орамдын температурасын көрсөтүү же баалоо.

• Суюктук деңгээли.

• Басымды түшүрүүчү түзүлүштүн абалы.

• Газ жыйналышын коргоо (мүмкүн болгондо).

• Суутуу системасынын абалы.

• Аларм жана трип контакттары.

Бухгольц релеleri негизинен консерватор типтеги суюктукка батырылган трансформаторлорго тиешелүү, бирок герметик таркатуу трансформаторлорунун баарына эмес.

Мониторинг маалыматтары ылайыктуу башкаруу интерфейси аркылуу заводдун деңгээлиндеги SCADA же энергия башкаруу системаларына кошулушу мүмкүн.

Бул интеграция абалды көзөмөлдөөнү, техникалык кызмат көрсөтүүнү пландоону жана иштеп турган көрүнүштү колдой алган.

7. IEEE жана IEC стандартдары Күн энергиясы-БЭСС үчүн көтөрүүчү трансформаторлор

Эл аралык кайра иштетилген энергия долбоорлору трансформаторлорго тиешелүү стандартдарды жана жергиликтүү электр тармагына кошулуу талаптарын толуктогон.

Төмөндөгү стандартдар тиешелүү техникалык негиздерди берет.

Стандарт	Айрымдар	Күн энергиясы-БЭСС долбоорлоруна тиешелүүлүгү
IEEE C57.159	Таралган күн энергиясы генерациясы системаларындагы трансформаторлор үчүн көрсөтмө	Күн энергиясы инвертору үчүн трансформатор колдонуу көрсөтмөсү
IEEE C57.12.00	Суюктуу трансформаторлор үчүн жалпы талаптар	Трансформатордун конструкциясы жана иштешүүсү
IEEE C57.110	Синусоидалдык эмес жүктөм токторунда трансформатордун мүмкүнчүлүгү	Гармоникалык жоготуулар жана жүктөмдүн бааланышы
IEEE C57.91	Минералдуу майга батырылган трансформаторлордун жүктөмү	Жылуулук иштешүүсү жана изоляциянын жашыруу процесси
IEC 60076-1	Күч трансформаторлору үчүн жалпы талаптар	Деңгээлдөр жана жалпы техникалык талаптар
IEC 60076-2	Суюктукка батырылган трансформаторлордун температурасынын көтөрүлүшү	Жылуулук сыноолору жана чектер
IEC 60076-5	Кыска токтун таасириге чыдамдуулугу	Кыска токтун чыдамдуулугу талаптары
IEC 60076-7	Mineralduu maito ishtegen transformatorlorgo juktoosh kollanysuu boychosu	Жүктөм цикли баалоосу
IEC 60076-16	Шамал турбиналары үчүн трансформаторлор	Негизинен шамал турбинасынын жогорулатуучу трансформаторлоруна тиешелүү
IEEE 1547	Таратылган энергия ресурстарынын бириктирилиши	Анын көлөмүндөгү DER торго кошулуу талаптары

IEC/IEEE 60076-16 стандарты атап айтканда шамал турбинасынын жогорулатуучу трансформаторлору үчүн иштелип чыккан. Ал PV-BESS трансформаторлору үчүн арналган атайын стандарт катары көрсөтүлбөшү керек.

Ошондой эле, IEEE C57.159 стандарты таратылган фотогальваникалык трансформаторлор үчүн нускама берет, бирок жалпы трансформатордын долбоорлоо, сыноо жана торго кошулуу стандартдарын алмаштырбайт.

Гибриддик орнотулуштар үчүн инженерлер тиешелүү талаптарды айрым түрдө көрсөтүшү керек жана белгилүү положениелердин тандалган трансформатор конфигурациясына тиешелүүлүгүн текшеришү керек.

8. Күн энергиясы жана BESS трансформаторлору үчүн изоляциялаштыруучу суюктуктарды тандоо

Изоляциялык суюктуктун тандалышы диэлектрдик өнүмдүүлүк, жылуулуктун өтүшү, өрттөн коргоо жана экологиялык шарттарга таасир этет.

8.1 Минералдуу май трансформаторлор

Минералдуу май суюктукка батырылган трансформаторлор үчүн кеңири колдонулган изоляциялык жана суутуруу ортосу болуп калды.

Анын артыкчылыктарына иштеп чыгылган өндүрүш ыкмалары, кеңири жеткиликтүүлүгү, далилденген иштөө тажрыйбасы жана жалпысынан конкуренттүү баштапкы баасы кирет.

8.2 Табигый эстер изоляциялык суюктуктар

Табигый эстер изоляциялык суюктуктар өрттөн коопсуздук жана экологиялык өнүмдүүлүк маанилүү болгон орнотулуштар үчүн бардык кезде көбүрөөк каралып жатат.

Конвенциялык минералдуу изоляциялык май менен салыштырганда, туура табигый эстер изоляциялык суюктуктар жалпысынан төмөнкүлөрдү сунуштайт:

• Жогорку өрттөнүү чек аралары.

• Биологиялык чачыранууга ыңгайлуу өзгөчөлүктөр.

• Ар башка нымду башкаруу өзгөчөлүктөрү.

• Тандалган өрткө чыдамдуу колдонулуштарда потенциалдуу артыкчылыктар.

Кайсы бир коммерциялык табигый эстердик суюктуктардын өрттөнүү температурасы 300°C дан жогору.

Бирок, тандалган суюктук трансформатордун изоляциялык системасына, тыгыздаштыруучу элементтерине, суутуу тартибине жана техникалык кызмат көрсөтүү иш-аракеттерине уйгула турган болушу керек.

Суюктук тандоосунда өрттөн коргоо боюнча жарактуу нормалар, сактоо талаптары жана долбоордун экологиялык талаптары да эске алынышы керек.

Табигый эстердик суюктук же минералдуу май бир гана иштешүү касиетине негизделген тандоого подходит эмес.

9. Гибриддик PV-BESS долбоору үчүн практикалык трансформатордун өлчөмү

Төмөнкү дизайн параметрлери менен иллюстративдик гибриддик орнотмо тууралуу ойлонобуз:

• PV инвертордун капаситети: 3 МВт.

• BESS PCS чыгаруу капаситети: 2 МВт.

• BESS PCS заряддоо капаситети: 2 МВт.

• Ортоңку кернештүү жыйнагын системасы: 35 кВ.

• Жалпы AC жыйнагынын орнашуу схемасы.

Эгерде башкаруу системасы ФЭМ жана БЭСС-ти алардын максималдуу активдүү кубаттарында бир убакта чыгарууга мүмкүндүк берсе, бириктирилген чыгыш төмөнкүдөй болот:

3 МВт + 2 МВт = 5 МВт

0,95 деп коюлган кубат коэффициентинде жакындаштырылган жалпы кубат талабы:

S = P / PF

S = 5 000 кВт / 0,95 = 5 263 кВА

Демек, иштөө милдети, суутуруу шарттары жана колдонулган стандарттарга ылайык, алгачкы инженердик баалоо бул эсептелген жалпы кубаттан жогору трансформатордун кубатын карашы мүмкүн.

Бирок, чындыкта тандалган трансформатордун кубатын аныктоо үчүн башка факторлор да изилденүүгө подлежит.

Мисалы, эгерде электростанциянын контроллеры жалпы чыгышты 4 МВт менен чектесе, трансформатордун жүктөм талабы башка болушу мүмкүн.

Ошол эле учурда аккумулятордун жүктөлүшү күн энергиясынан, электр тармагынан же экөөсүнөн да энергия берилишине жараша кошумча электр агымынын сценарийлерин түзүшү мүмкүн.

Акыркы трансформатордун баалоосу төмөндөгүлөрдү камтыган толук иштөө матрицасынан белгиленет:

1. Максималдуу бир убакта PV жана BESS чыгарылышы.

2. Максималдуу жол берилген тармакка кошулуу.

3. Реактивдүү күч иштөө чеги.

4. Гармоникалык жүктөлүш.

5. Трансформатордун кошумча жүктөлүшү.

6. Амбиент температурасы.

7. Келечектеги кубаттуулукту кеңейтүү.

8. Жол берилген ошондой жүктөлүш шарттары.

Көп орамдуу трансформаторлор үчүн ар бир орамдын өз баалоосу жана ток чеги боюнча да баалоо керек.

Негизги принцип – трансформаторду эң чоң мүмкүн болгон электр жана жылуулук иштөө шарттарына өлчөө, ошондой эле орнотулган жабдыктардын техникалык паспортундагы баалоолордун жалпы суммасына эмес.

10. Цзянсу Динсин Электриктиң PV-BESS үчүн өзгөртүлгөн көтөрүүчү трансформатор чечимдери

Цзянсу Динсин Электрик – халыкаралык электр инфраструктурасынын рыногуна распределциялык трансформаторлор, күч трансформаторлору жана жасалма трансформатор станцияларын чыгаруучу компания.

Трансформаторлордун өндүрүшүнүн 30 жылдан ашык тажрыйбасы бар Динсин компаниясы жаңы энергия, өнөрөсөлүк распределция жана коммуналдык долбоорлорго өндүрүш жана колдонуу боюнча инженердик колдоо берет.

10.1 Күн энергиясы жана аккумулятордук сактоо долбоорлору үчүн өзгөртүлгөн трансформаторлор

PV жана BESS колдонулуштары көпчүлүк учурда конвенциялык коммерциялык распределция долбоорлорунан башка электр конфигурацияларын талап кылат.

Динсин клиенттер менен долбоорго ылайык талаптарды талдоого биргэлеше иштейт, анын ичинде:

• Орто күчтүүлүктөгү трансформатордун баалоосу.

• PV инвертору жана BESS PCS туташтыруу тартиби.

• Биринчи жана экинчи түрдөгү кернеу комбинациялары.

• Жалпы же бир нече төмөнкү кернеули орамдар.

• Трансформаторлордун вектордук топтору.

• Импеданстардын талаптары.

• Изоляциялоочу суюктуктун тандалышы.

• Суутуруу тартиби.

• Таштак жабыктыктардын конфигурациялары.

• Коргоо жана мониторлоо аксессуарлары.

35 кВ-классындагы жыйнагыч системалары бар долбоорлор үчүн талап кылынган кернеу, капаситет, коммутациялык жабдуулардын тартиби жана орнотуу шарттарына ылайык кастомдуу интегралдуу подстанциялык долбоорлорду баалоого болот.

10.2 Эки йөндүү электр агымы үчүн инженердик колдоо

Сенарылуучу PV-BESS интеграциясы трансформатордун долбоорлоосу менен системалык деңгээлдеги электр инженериясынын ынтымакташтыгын талап кылат.

Техникалык талаптардын текшерилүүсүнөн мурда, маанилүү карап чыгуу жагдайларына төмөндөгүлөр кирет:

Жылуулук баалоосу: Жүктөм циклдерин, сырткы температураны жана орамдардын температурасынын көтөрүлүшүн баалоо.

Гармоникалардын баалоосу: Инвертордун жана PCS гармоникаларынын маалыматтарын текшерүү, кошумча жоготуулардын эсебин же долбоорлоо чараларын аныктоо үчүн.

Электр тизмеги: Орамдардын кернеэсин, импедансын, вектордук тобун жана жерге туташтыруу иш-чараларын гибриддик энергия системасына ылайыкташтыруу.

Коргоонун уйгурулуштугун: Трансформатордун коргоо талаптарын системалык реле жана токтотуу иш-чаралары менен ынтымакташтыруу.

Сыноо жана документация: Иштеп чыгарууга чейин колдонулган IEEE/IEC талаптарын, заводдук кабыл алуу критерийлерин жана техникалык документацияны белгилөө.

Dingxin күн энергиясынын EPC контракторлору, жаңыраарынчыл энергия өндүрүүчүлөрү жана BESS интеграциясынын партнёрлору үчүн өзгөртүлгөн трансформатордун техникалык талаптары боюнча талкууларга колдоо көрсөтө аларат.

Чындыкта продукттун бааланышы, ылайыктуулук статусу, сыноо диапазону жана мүмкүн болгон конфигурациялар долбоорго ылайык техникалык документацияда тастыкталышы керек.

11. Фотоэлектралык-БЭСС үчүн көтөрүүчү трансформаторлор тууралуу көп берилген суроолор

Эки багыттуу электр тогу трансформатору деген эмне?

Эки багыттуу электр тогу трансформатору – бул активдүү электр тогу эки багытта да өтүшү мүмкүн болгон электр системасында колдонулган трансформатор.

Конвенциялык AC трансформаторлор жалпысынан электр тогун эки багытта да өткөрө алса да, гибриддик жаңыраарынчыл энергия колдонулуштарында жүктүн циклдери, гармоникалар, кернеэни регуляциялоо жана коргоо боюнча кошумча баалоо талап кылынат.

БЭСС үчүн көтөрүүчү трансформатор конвенциялык күн энергиясы трансформаторунан эмнеде айырмаланат?

BESS үчүн көтөрүлгөн трансформатор заряддоо, разряддоо, даярдык жана реактивдүү күчтү колдоп турган шарттарда иштей алат.

Конвенциялык күн энергиясын генерациялоо колдонулушу менен салыштырганда, анын иштөө профили өзгөрүлгөн жүктөм циклдери жана күч сапаты талаптарын камтый алат.

Трансформатордун конструкциясы PCS-тин чыныгы характеристикасына жана системанын иштөө шарттарына туура келүү керек.

Бир трансформатор PV инверторлору менен BESS PCS-теги жабдууларга биригип койсо болобу?

Ооба. Электр архитектурасы, орамдардын чыдамдуулугу, кернең деңгээли, коргоо координациясы жана термалдык капаситети туура эсептелген учурда жалпы трансформаторду колдонуу мүмкүн.

Жалпы төмөн кернеңдүү шина же көп орамдуу трансформатордун конструкциясы саяси варианттарга кирет.

Эки багыттуу күч агымы трансформатордун каныктыруусуна себепчи болобу?

Өзүнчө эле жок.

Сердечниктин каныктыруусу кернең-жыштык катышынын ашырылып койулушу, DC-баштапкы чыгышы же белгилүү өтүштүк шарттар сымал магниттик иштөө шарттары менен байланышкан.

Адаттагы AC активдук күчүрүлгөн кубаттын багыты гана трансформатордун ортоңку жүрөгүнүн толуусун табигый түрдө пайда кылбайт.

BESS орнотулуштары үчүн К-фактордун трансформаторлору милдеттүүлүк бе?

Гармоникалык жүктөмдүн бааланышы PCS ток спектринин чындыгына жана колдонулган трансформатордун долбоорлоо методологиясына негизделген болушу керек.

Суюктукта батырылган BESS трансформаторлору үчүн белгилүү К-фактордун белгилөөсү ар кандай учурда милдеттүү деп эсептелбейт.

PV-BESS үчүн көтөрүлгөн подстанцияга OLTC керек бе?

Ал оболонго тийиш эмес.

OLTC талаптары тармактагы кернеэ шарттарына, инвертордун реактивдик кубат мүмкүнчүлүктөрүнө, тармактын регуляция стратегиясына жана долбоордун техникалык талаптарына байланыштуу.

Көпчүлүк орнотулуштар инвертордун жана тармак деңгээлинин кернеэни регуляциялоо үчүн токтутулган таптардын жайгашуусун колдонот.

PV-BESS трансформаторлоруна кайсы стандарттар колдонулат?

Тиешелүү сылтамаларга IEEE C57.159, IEEE C57.12.00, IEEE C57.110, IEC 60076-1, IEC 60076-2, IEC 60076-5 жана колдонулган жүктөмдүн жетекчи көрсөтмөлөрү кирет.

Тармакка кошулуу талаптарын айрым түрдө кароо керек.

Трансформатор өндүрүүчү компания гибриддик PV-BESS долбоорлорго кандай жардам бере алат?

Өндүрүүчү компания долбоорго ылайык трансформаторду тандау, орамдарды конфигурациялоо, жоголтууларды баалоо, изоляцияны долбоорлоо, термалдык иштешүүнү баалоо, кошумча заттарды тандау жана заводдук сыноолорго тиешелүү документацияны камсыз кыла алат.

Акыркы жабдуулардын техникалык талаптары EPC контрактору, PCS поставщиктери, электр тармагынын инженери жана трансформатор өндүрүүчү компаниясы тарабынан үйлэштирилиши керек.

12. Корутунду: Иштеп турган надёждуулук PV-BESS электр энергиясын өндүрүү инфраструктурасы

Күн энергиясын өндүрүү жана аккумулятордук энергия сактоо системалары бирге иштегенде, трансформаторду тандау чыңалган номиналдык кубаттуулук жана кернеэни ылайыкташтыруудан ары өнүгүп баратат.

Ишенимдүү фотоэлектрдик көтөрүлгөн подстанция гибриддик жаңылышпаган энергия системаларынын иштешүү өзгөчөлүктөрүн колдоп турганы үчүн, термалдык, диэлектрик жана электрдик иштешүүнүн туура деңгээли сакталышы керек.

Эң маанилүү инженердик талдоолорго төмөнкүлөр кирет:

• Эки йөндүү активдук жана реактивдүү күч агымы.

• Чыңалган заряддоо жана разряддоо профилдери.

• Гармониялык токтун сипаттамасы.

• Трансформатордун жылуулук жүктөмү жана изоляциянын жашыруу процесси.

• Кернеэни реттео жана таптарды тандоо.

• Көп булактуу авариялык ток жана коргоо координациясы.

• Колдонууга жарамдуу IEEE/IEC стандарттары.

• Узак мөөнөттүү надёждуулук жана техникалык кызмат көрсөтүү талаптары.

Ири масштабдагы жаңы энергия долбоорлору үчүн трансформаторлардын өндүрүүчүлөрү, EPC контракторлору, PCS поставщиктери жана коммуналдык инженерлердин башында координациялоо интеграциялык рисктерди азайтат жана жабдуулардын совместимостун жакшыртат.

Индивидуалдуу PV-BESS көтөрүүчү трансформаторду тапшырыңыз

Гибриддик күн нуру + сактоо долбоорун долбоорлоо же мурдатан бар болгон жаңы энергия подстанциясын жаңыртуу?

Цзянсу Динсин Электрик PV генерациясы, аккумулятордун энергия сактоосу жана орто кернеэли электр тармагы үчүн индивидуалдуу трансформаторлор жана интегралдуу подстанция чечимдерин сунуштайт.

Биздин команда трансформатордун кубаттуулугу, системалык кернеу, орамдын конфигурациясы, коргогуч кошумча заттар жана колдонулуучу инженердик стандарттарды камтыган электр талаптарыңызды текшере алат.

Дингсин Электрик менен байланышып, долбоорго ылайык трансформатордун техникалык спецификациясын текшерүү же техникалык RFQ суроосун берсеңиз болот.

Веб-сайт: https://www.dishinelectric.com/