Distribusjonstransformatorer for solenergi, batterilagringsystemer og toveis effektflyt

Tradisjonelle fordeelingsnett ble i stor grad utformet med utgangspunkt i en enkel strømflytmodell: strømmen flyttet seg fra kraftforsyningens nett gjennom en transformator og videre til sluttbrukeren. Den raske veksten av solcelle-PV, batterilagringsystemer (BESS), mikronett og fleksible laster endrer denne modellen.

En moderne distribusjonstransformator må kanskje støtte strøm som flyter i mer enn én retning. Under perioder med høy solgenerering kan elektrisitet bevege seg fra PV-systemet mot nettet. Et BESS kan trekke strøm fra nettet eller solsystemet under lading, og så eksportere strøm til lokale laster eller nettet under utladning.

Denne endrede driftssyklusen skaper nye ingeniørhensyn for sol-distribusjonstransformatorer , BESS-transformatorer og transformatorer for todireksjonell strømflyt . Transformatorkapasitet, spenningsregulering, impedans, termisk ytelse, harmoniske, beskyttelse, overvåking og krav til netttilkobling må alle vurderes sammen.

Som produsent av transformatorer og ferdigmonterte transformatorstasjoner Dingxin Electric tilbyr tilpassede transformatorløsninger for sol-PV, BESS, mikronett, nettoperatører, kommersielle og industrielle applikasjoner.

1. Fra ensrettede distribusjonssystemer til todireksjonell strømflyt

Det tradisjonelle distribusjonssystemet kan representeres som:

Nyttverk → Distribusjonstransformator → Elektrisk last

Solcellepaneler og batterilagring kan endre denne sammenhengen.

Solceller

Når en solcelleanleggsproduksjon er lavere enn lokal belastning:

Nettverk → Transformator → Belastning

Når solcelleproduksjonen overstiger lokal forbruk:

Solcellepaneler → Transformator → Nettverk

Denne tilstanden beskrives vanligvis som omvendt strømflyt eller eksportert strømstrøm .

Batterilagringsystem (BESS) lades

Når et batterilagringsystem lades, kan strømmen gå:

Nettverk / Solcellepaneler → Transformator → BESS

BESS utladning

Når batteriet utlades:

BESS → transformator → lokal belastning / nett

Hybrid sol + BESS

Et hybridprosjekt kan kombinere alle disse driftsmodusene:

Kraftnett ↔ distribusjonstransformator ↔ solcellepaneler / BESS / kommersiell belastning

Dette betyr at transformatorn kan oppleve varierende belastningsnivåer og endring i strømretning gjennom døgnet.

Transformatorn i seg selv er bare én komponent i systemet. I et fullstendig fornybart energiprosjekt bør transformatorkonfigurasjonen samordnes med invertere, PCS-utstyr, bryterutstyr, beskyttelsessystemer, jording, måleutstyr og design for tilkobling til kraftnettet.

2. Hvorfor solcellepaneler og BESS endrer transformatorers driftssykluser

Konvensjonelle elektriske belastninger følger ofte relativt forutsigbare mønstre. Solcellepaneler og BESS innfører mer dynamiske driftsforhold.

Solenergiproduksjonen endrer seg gjennom døgnet

Solenergiutbyttet varierer med:

• Solinnstråling

• Skydekke

• Dagtid

• Sesong

• Systemets retning

• PV-anleggets kapasitet

• Inverterens styringsstrategi

En transformator koblet til et solkraftverk kan derfor oppleve betydelige endringer i belastning over ett døgn.

Batterisystemer kan endre driftsmodus

Et batterisystem kan lades eller utlades i henhold til:

• Strømpriser avhengig av tidspunkt

• Toppeavlastning

• Behovsstyring

• Optimalisering av fornybar energi

• Nettjenester

• Reservekraftbehov

• Instruksjoner fra nettoperatør

Transformatorn kan derfor oppleve gjentatte endringer mellom innføring og uttak av effekt.

Gjennomsnittlig effekt er ikke tilstrekkelig

Valg av transformator bør ikke baseres kun på gjennomsnittlig effekt.

Prosjektteam bør vurdere:

• Maksimal innført effekt

• Maksimal uttatt effekt

• Kontinuerlig belastning

• Kortvarig belastning

• Opladnings- og utladningscykler

• Daglig driftsprofil

• Årlig driftsprofil

• Fremtidig systemutvidelse

Transformatorn må vurderes under de faktiske driftsscenariene som forventes gjennom hele levetiden dens.

3. Omvendt effektkretsløp: Hva prosjektteam bør vurdere

Omvendt effektkretsløp er ikke automatisk et problem.

Det blir en ingeniørrelatert vurdering når et distribusjonssystem opprinnelig ble utformet hovedsakelig for énveis effektlevering og senere kobles til betydelig distribuert generering eller lagring.

Før du velger en transformator for toveis effektkretsløp bør prosjektteam vurdere hele det elektriske systemet.

Krav til netttilkobling fra nettselskap

Den lokale nettoperatøren kan definere krav til:

• Maksimal eksportkapasitet

• Spenningsregulering

• Beskyttelse

• Måling

• Kvalitet for kraft

• Transformerkonfigurasjon

• Jordning

• Skifting

• Tilkoblingsstudier

Disse kravene bør bekreftes før transformatorutformingen er ferdigstilt.

Transformatorspenningsregulering

Transformatorens spenningsforhold påvirker spenningen som leveres til det nedstrømsystemet.

Når effekten flyter i motsatt retning, kan også spenningsoppførselen endres. Den riktige spenningsreguleringsinnstillingen bør derfor vurderes ut fra prosjektets inn- og utimportdriftsforhold.

Beskyttelseskoordinering

Omvendt effektflyt kan påvirke beskyttelsesantagelser.

Ingeniører må kanskje gjennomgå:

• Retningsbestemt beskyttelse

• Overstrømsbeskyttelse

• Jordfeilbeskyttelse

• Innstillinger for automatisk gjenoppretter

• Sikringskoordinering

• Anti-islanding Beskyttelse

• Bryterverdier

Transformator kan ikke vurderes separat fra det totale beskyttelsessystemet.

Kabel- og skapverdier

Maksimal eksportstrøm kan påvirke:

• Mediumspenningskabler

• Lavspenningsledere

• Skiftingsapparat

• Kobler fra

• Stribes

• Målingsutstyr

Alle komponenter bør sjekkes mot den maksimale forventede strømmen i begge retninger.

4. Spenningsregulering og tapvalg

Spenningsstyring er et annet viktig hensyn ved solkraft- og BESS-prosjekter.

Solrelatert spenningsøkning

Når et PV-anlegg leverer strøm til et distribusjonsnett, kan spenningen øke langs føderen, spesielt når lokal etterspørsel er lav og generering er høy.

Størrelsen på spenningsøkningen avhenger av faktorer som:

• Eksportkraft

• Føderimpedans

• Transformatorimpedans

• Kabelengde

• Lokalt belastning

• Nettverkskonfigurasjon

• Inverterstyring

En transformator alene kan ikke fjerne alle problemer med spenningsøkning.

BESS-lading og spenningsfall

Når et BESS lader med høy effekt, kan det skape en betydelig lokal belastning.

Dette kan føre til spenningsfall, avhengig av:

• Ladekraft

• Transformer kapasitet

• Føderimpedans

• Kabelengde

• Eksisterende belastning

• Nettverkets styrke

Tap- og spenningsstyring

Avhengig av prosjektet kan ingeniører vurdere:

• Fast innstilte tap-verdier

• Tap-endrere utenfor kretsen

• Laststyrte tappebrytere

• Spenningeringsregulatører

• Inverterens spenningsstyring

• Reaktiv effekt-styring

Den passende strategien avhenger av nettverket for kraftforsyning og prosjektets arkitektur.

Valg av transformator bør derfor koordineres med inverterstyring, utstyr for spenningsregulering og den totale tilkoblingsstudien, i stedet for å behandles som en isolert løsning.

5. Harmoniske svingninger, strømkvalitet og termiske hensyn

Solcelleinvertere og batterilagringsystemer bruker kraftelektronikk til å konvertere elektrisk energi mellom vekselstrøm (AC) og likestrøm (DC).

Annet moderne utstyr – inkludert PCS-systemer, UPS-utstyr, EV-ladere og frekvensomformere – kan også føre til ikke-lineære strømekarakteristika.

Hvorfor harmoniske svingninger er viktige

Harmoniske strømmer kan føre til:

• Ekstra oppvarming av transformatorer

• Økte tap

• Redusert utstyrs effektivitet

• Spenningsforvrengning

• Økt termisk stress

Den faktiske påvirkningen avhenger av utstyrets design, harmoniske spekter, systemimpedans, driftsforhold og gjeldende standarder.

Hva bør vurderes?

Avhengig av prosjektet kan ingeniører vurdere:

• Total harmonisk forvrining (THD)

• Enkeltharmoniske ordener

• Laststrømspekter

• Transformatorers termiske kapasitet

• Mulige nedjusteringskrav

• Inverter- og PCS-spesifikasjoner

• Effektfaktor

• Krav til reaktiv effekt

En transformator bør ikke velges utelukkende på grunnlag av sin nominelle kVA-verdi når et prosjekt inneholder betydelige ikke-lineære laster.

Den endelige konstruksjonen bør verifiseres i henhold til gjeldende elektriske standarder og prosjektspecifikke krav til strømkvalitet.

6. Valg av riktig transformatorstype for solenergi og BESS

Begge oljefylte distribusjonstransformatorer og tørre transformatorer kan brukes i fornybar-energiapplikasjoner. Det riktige valget avhenger av prosjektet.

Prosjektfaktor	Oljeutfylt transformator	Tørretransformator
Utendørs bruksområder	Vanlig valgmulighet	Avhengig av anvendelse
Prosjekter med større kapasitet	Ofte vurdert	Avhenger av design og stedets forhold
Innendørs installasjon	Krever vurdering av væske- og brannhensyn	Ofte egnet for innendørs applikasjoner
Brannfølsomme lokasjoner	Valg av væske og innkapsling kan kreve vurdering	Ingen isolerende væske
Miljøpåvirkning	Avhenger av konfigurasjon	Avhenger av konfigurasjon
Vedlikehold	Avhenger av transformator-design og væske	Avhenger av ventilasjon og driftsmiljø
Kjøling	Væskeassisteret varmeoverføring	Luftbasert kjøling
Endelig valg	Basert på spenning, kapasitet, plassering, standarder og totalkostnad	Basert på spenning, kapasitet, plassering, standarder og totalkostnad

Oljefylte transformatorer

Oljefylte transformatorer brukes mye i kraftforsyning og utendørs distribusjonsanvendelser.

Avhengig av prosjektet kan isolerende væsker omfatte konvensjonell mineralolje eller alternative væsker som esterbaserede væsker.

Væskevalg bør vurdere:

• Brannkrav

• Miljøforhold

• Kraftforsyningskrav

• Installasjonssted

• Vedlikeholdsstrategi

• Miljømessig risiko

Tørre transformatorer

Tørrtype-transformatorer eliminerer væskeisolasjon og kan være attraktive for visse innendørs, kommersielle, industrielle og brannfølsomme anvendelser.

Tørrtype-transformatorer krever imidlertid også passende ventilasjon, termisk styring, installasjonsrom og miljøbeskyttelse.

Det finnes ingen universell «beste» transformator-type for sol- eller BESS-prosjekter. Valget bør følge hele prosjektdesignet.

Relatert artikkel: [Tørrtype versus oljefylte distribusjonstransformatorer]

7. Transformatorutformings-spørsmål for sol- og lagringsprosjekter

Før du ber om et tilbud på en soltransformator eller BESS-transformator , bør prosjektteamene fastsette driftskravene.

Elektriske spørsmål

• Hva er primærspenningen?

• Hva er sekundærspenningen?

• Hva er den nominelle transformator-kapasiteten?

• Hva er maksimal innført effekt?

• Hva er maksimal eksporteffekt?

• Hva er systemfrekvensen?

• Hvilken impedans kreves?

• Hvilken vektorgruppe kreves?

• Hvilken tap-konfigurasjon kreves?

Bruksrelaterte spørsmål

• Er transformatoren bare tilkoblet solcelle-PV?

• Er den bare tilkoblet BESS?

• Er den en del av et hybridt PV + BESS-system?

• Er systemet tilkoblet strømnettet?

• Kan mikronettet drifte i øydriftsmodus?

• Vil transformatoren oppleve toveis effektflyt?

• Hva er den forventede daglige driftssyklusen?

Spørsmål om strømkvalitet

• Er det betydelige ikke-lineære laster til stede?

• Hva er det forventede harmoniske spekteret?

• Er reaktiv effektkontroll påkrevd?

• Er spenningsregulering påkrevd?

• Finnes det spesifikke krafthåndteringskrav til strømkvalitet?

Framtidsutvidelse

Prosjektteamet bør også vurdere:

• Tilleggs-PV-kapasitet

• Tilleggs-BESS-kapasitet

• Høyere eksportgrenser

• Nye laster

• EV-lading

• Mikronettutvidelse

• Tilleggs-transformatorer

En transformator som er valgt utelukkende for den innledende installasjonen, kan bli en begrensning hvis fremtidig utvidelse ikke er tatt hensyn til.

8. Overvåking og aktivaoversikt

Fornybare-energiprosjekter kan drifte med betydelige endringer i transformatorbelastning gjennom døgnet.

Overvåking kan gi nyttig driftsdata til kraftverksoperatører og vedlikeholdsgrupper.

Avhengig av transformatorstype og prosjektkrav kan overvåking inkludere:

• Transformatorbelastning

• Strøm

• Spenning

• Oljetemperatur

• Lindings temperatur

• Oljenivå

• Kjølingstatus

• Alarmforhold

• Overbelastningshendelser

• Fjerntilkobling

Integrasjon med SCADA og EMS

For større sol- og BESS-prosjekter kan transformatorovervåking integreres med:

• SCADA

• Energihåndteringssystemer (EMS)

• Anleggsovervåkingsplattformer

• Byggestyringssystemer

• Fjernstyrte eiendomsstyringssystemer

Dette kan hjelpe operatører med å forstå transformatorens driftsforhold og identifisere unormale hendelser.

Overvåking eliminerer ikke utstyrsfeil, men den kan støtte vedlikehold basert på tilstand og forbedre driftsoversikt.

Dette kan være spesielt nyttig for fjernliggende fornybare energianlegg der rutinemessig fysisk inspeksjon kan forekomme sjeldnare.

9. Hvordan spesifisere en sol- eller BESS-distribusjonstransformator

En klar teknisk spesifikasjon hjelper transformatorprodusenten med å forstå prosjektets faktiske driftsforhold.

Sol- og BESS-transformator RFQ-sjekkliste

Krav	Informasjon som skal oppgis
Stedet	Plassering og omgivelsesforhold
Søknad	Sol / BESS / PV + BESS / Mikronett
Kapasitet	kVA eller MVA
Primærspenning	HV / MV-spenning
Sekundær spenning	LV- eller MV-spenning
Importere effekt	Maksimal effekt fra nett til prosjekt
Eksportkraft	Maksimal effekt fra prosjekt til nett
Vektorgruppe	Prosjektspesifikke krav
Impedans	Krevd prosentandel
Tappekonfigurasjon	Fast / utenlast / under belastning
Kjøling	Påkrevd kjølemetode
Transformertype	Tørrtype / oljefylt
Væske	Mineralolje / ester / annet der det er relevant
Harmonikk	Forventet ikke-lineær belastning og kvalitetskrav til strømforsyningen
Overvåking	Påkrevde sensorer og kommunikasjon
Standarder	Gyldige nett- og elektriske standarder
Sertifiseringer	Påkrevde sertifiseringer for marked/prosjekt
Levering	Obligatorisk produksjons- og leveranseplan

Hvorfor import- og eksportkapasitet er viktig

En av de viktigste tilleggene til en anbudsforespørsel for transformator til fornybar energi er maksimal import- og eksporteffekt .

En konvensjonell lastbare spesifikasjon kan angi maksimal last, men ikke beskrive hvor mye energi systemet kan eksportere.

For et toretningssystem bør begge retninger inkluderes i den elektriske analysen og utstyrsbeskrivelsen.

10. Vurderinger knyttet til mikronetttransformator

Mikronett legger til en annen kompleksitetsnivå, fordi de kan driftes både i netttilkoblet og isolert modus.

Et mikronett kan kombinere:

• Hjelpeutstyrsforsyning

• Solceller

• BESS

• Reserveregneratorer

• Kommersielle eller industrielle laster

• EV-lading

• Energimanagementsystemer

Under netttilkoblet drift kan transformator utveksle effekt med nettverksoperatøren.

Under isolert drift kan strømretningen endre seg betydelig.

Dette betyr at ingeniører kanskje må vurdere transformatorens oppførsel under flere driftstilstander i stedet for bare én normalbelastet tilstand.

Viktige vurderingspunkter kan inkludere:

• Maksimal import

• Maksimal eksport

• Øydriftslasting

• Kortslutningsstrøm

• Jordning

• Beskyttelseskoordinering

• Spenningsregulering

• Frekvenskontroll

• BESS-inverterkontroll

• Generatorinteraksjon

Transformatorspesifikasjonen bør derfor utvikles som en del av den totale elektriske mikronett-konstruksjonen.

11. Hvordan vurdere en produsent av sol- eller BESS-transformator

For fornybar-energiprosjekter bør transformatorprodusenten vurderes på mer enn bare standard produkttilgjengelighet.

Prosjektteam kan ønske å gjennomgå produsentens:

• Transformatoringeniørfaglige evner

• Produksjonskapasitet

• Tilpassingsmøguleikar

• Fabrikksprøveprosedyrer

• Kvalitetsstyring

• Teknisk dokumentasjon

• Leveringsplanlegging

• Erfaring med fornybar energi-applikasjoner

• Overvåkings- og tilbehørsalternativer

• Etter-salgs støtte

For tilpassede prosjekter kan tidlig ingeniørkommunikasjon hjelpe til å løse spørsmål om spenning, impedans, vektorgruppe, kjøling, overvåking og kabinettkrav før produksjonen starter.

Dingxin Transformatorløsninger for solenergi og BESS

Dingxin Electric er en produsent av transformatorer og ferdigmonterte understasjoner som leverer tilpassede løsninger for prosjekter innen fornybar energi, kraftforsyning, industri, kommersiell virksomhet og infrastruktur.

Vår produktrange omfatter:

• Distribusjonstransformatorer

• Krafttransformatorer

• Oljeimmerserte transformatorer

• Tørre transformatorer

• Transformatorer montert på grunnplate

• Prefabrikerte transformatorstasjoner

• Tilpassede transformatorløsninger

For sol-PV-, BESS- og hybridenergiprosjekter kan Dingxin støtte prosjektspecifikke krav knyttet til kapasitet, spenning, impedans, vektorgruppe, tappekonfigurasjon, kjøling, overvåking, kabinett og installasjonsforhold .

Siden prosjekter innen fornybar energi kan operere med varierende lastprofiler og toveis effektflyt, bør valg av transformator baseres på det fullstendige driftsmodellen for prosjektet.

Dingxin kan samarbeide med EPC-entreprenører, utviklere, systemintegratorer, kraftforsyningsselskaper og prosjekteiere for å utvikle en transformerkonfigurasjon basert på de faktiske elektriske kravene, i stedet for å bare stole på en standardkatalogverdi.

Ofte stilte spørsmål

Hva er en solfordelingstransformator?

En solfordelingstransformator er en transformator som brukes til å koble et solcelle-PV-genereringssystem til et mellomspenningsnett eller et annet elektrisk distribusjonsnett. Dens effektkapasitet og konfigurasjon avhenger av PV-kapasiteten, spenningsnivåene, eksportkravene, tilkoblingsdesignet og gjeldende standarder.

Hva er en BESS-transformator?

En BESS-transformator kobler et batterienergilagringssystem og dets strømkonverteringsutstyr til et elektrisk distribusjons- eller transmisjonsnett. Avhengig av systemkonfigurasjonen kan transformatorer måtte støtte strømflyt både ved opplading og utladning.

Kan en transformator håndtere toveis strømflyt?

En transformator kan utformes og spesifiseres for systemer med toveis effektflyt, men egnetheten må vurderes som en del av det komplette elektriske systemet. Beskyttelse, spenningsregulering, termisk belastning, impedans, jording og krav til tilkobling til kraftforsyningen må alle tas i betraktning.

Forårsaker solkraft omvendt effektflyt?

Solcelle-PV kan forårsake omvendt effektflyt når produksjonen overstiger lokal elektrisk etterspørsel og overskuddseffekten eksporteres mot det øvre distribusjonsnettet. Om dette skjer, avhenger av systemets belastning, PV-kapasitet, energilagring og eksportkontroller.

Endrer BESS-transformatorbelastningen?

Ja. En BESS kan øke transformatorbelastningen under lading og eksportere effekt under utladning. Transformatorn bør derfor vurderes ut fra den forventede lade- og utladningsprofilen, ikke bare gjennomsnittsbelastningen.

Skaper sol- og BESS-systemer harmoniske svingninger?

Kraftelektronisk utstyr, som solinvertere og BESS-PCS, kan introdusere harmoniske strømmer. Den faktiske harmoniske ytelsen avhenger av utstyret og systemdesignet, så ingeniører bør vurdere den forventede harmoniske spekteret og gjeldende krav til kvaliteten på strømforsyningen.

Kan Dingxin tilpasse sol- og BESS-transformatorer?

Ja. Dingxin tilbyr tilpassede transformator- og ferdigmonterte transformatorstasjonsløsninger basert på prosjektspesifikke krav til spenning, kapasitet, impedans, vektorguppe, tap, kjøling, overvåking, kabinett og andre krav.

Planlegger du et solenergi-, BESS- eller hybridenergiprosjekt?

En transformator for fornybar energi bør utformes med tanke på prosjektets maksimale innførselsstyrke, maksimale utførselsstyrke, belastningsprofil, spenningskrav, kvalitet på strømforsyningen, beskyttelsesstrategi og planer for fremtidig utvidelse .

Send Dingxin din enkellinjediagram, primær- og sekundærspenning, transformatorkapasitet, maksimal inn-/utgangseffekt, driftsprofil og krav til netttilkobling. Vårt ingeniørteam kan vurdere søknaden din og anbefale en tilpasset transformatorkonfigurasjon.

Be om et teknisk tilbud fra Dingxin i dag for ditt solenergi-, BESS-, mikronett- eller todireksjonalt strømflyt-prosjekt.

Dingxin Electric — Tilpassede transformatorer og ferdigmonterte transformatorstasjoner for fornybar energi-prosjekter.