Слънчевият енергиен трансформатор е електрически трансформатор, използван във фотоволтаична енергийна система за промяна на нивата на напрежение, поддържане на мрежовата връзка, осигуряване на електрическа изолация и подпомагане на безопасното и ефективно пренасяне на слънчево генерирано електричество. Обикновено се използва между слънчеви инвертори, разпределително оборудване и комунална мрежа.
В соларен проект фотоволтаичните модули генерират постоянен ток. Инверторът преобразува тази постоянна мощност в променливотокова. След преобразуването може да се наложи променливотоковото напрежение да бъде повишено или адаптирано, преди да може да се използва от съоръжението или да се достави към мрежата. Това е мястото, където a слънчев енергиен трансформатор играе важна роля.
Защо слънчевите енергийни системи се нуждаят от трансформатори
Слънчевите електроцентрали и търговските фотоволтаични системи често произвеждат електричество при напрежение, което не съответства на напрежението на мрежата или разпределителното напрежение на обекта. Трансформатор разрешава това несъответствие чрез увеличаване или намаляване на напрежението.
Например, един инвертор може да извежда променлив ток с ниско напрежение като 400V, 480V, 600V или 800V. Трансформаторът може да повиши това напрежение до средно напрежение, като 6 kV, 10 kV, 11 kV, 13,8 kV, 33 kV или друго ниво, изисквано от мрежата.
Това преобразуване на напрежение помага за намаляване на тока по време на предаване, по-ниски загуби в кабела и прави слънчевата система съвместима с местната електрическа инфраструктура.
Как работи слънчевият енергиен трансформатор
Трансформаторът работи чрез електромагнитна индукция. Той има първична и вторична намотка, разположени около магнитна сърцевина. Когато AC преминава през първичната намотка, той създава магнитно поле. Това поле индуцира напрежение във вторичната намотка.
Съотношението на завъртания между намотките определя дали трансформаторът повишава или намалява напрежението.
В слънчева енергийна система трансформаторът може да изпълнява няколко функции:
- Увеличете изходното напрежение на инвертора за свързване към мрежата
- Намаляване на напрежението за локални товари
- Осигурете изолация между инвертора и мрежата
- Подкрепете дизайна на заземителната система
- Намалете определени електрически смущения
- Подобряване на съвместимостта с комутационни и защитни системи
A слънчев енергиен трансформатор трябва да бъдат избрани според инвертора, мрежовото напрежение, капацитета на системата и условията на място.
Основни видове трансформатори, използвани в слънчеви проекти
Инверторен повишаващ трансформатор
Това е един от най-разпространените видове трансформатори в слънчевите електроцентрали. Той повишава променливотоковото напрежение от инвертора до ниво на средно напрежение, подходящо за събирателни системи или свързване към мрежата.
Трансформатор, монтиран на подложка
Трансформаторите, монтирани на подложки, обикновено се използват на открито в слънчеви ферми с търговски и комунални услуги. Монтират се върху бетонни площадки и се свързват към подземни или надземни кабели.
Сух трансформатор
Сухите трансформатори използват въздушно охлаждане и твърда изолация вместо масло. Те често се използват на закрито или в райони, където задържането на масло е проблем.
Маслен трансформатор
Маслените трансформатори използват изолационно масло за охлаждане и изолация. Те се използват широко в по-големи външни слънчеви проекти, защото могат да се справят с по-висок капацитет и да осигурят ефективна топлинна ефективност.
Изолационен трансформатор
Изолационен трансформатор разделя електрическите вериги, докато пренася мощност. В соларни приложения може да се използва, когато се изисква електрическа изолация, контрол на заземяването или съвместимост на оборудването.
Основни характеристики на слънчев енергиен трансформатор
Слънчевите приложения създават специфични работни условия, така че дизайнът на трансформатора има значение.
Важните функции включват:
- Висока ефективност
- Подходящо съотношение на напрежението
- Правилен kVA или MVA капацитет
- Съвместимост с инверторен изход
- Силна изолационна система
- Подходящ дизайн на охлаждане
- Ниски загуби
- Съвместимо с мрежата заземяване
- Защита от атмосферни влияния на открито, когато е необходимо
- Устойчивост на хармоници и топлинен стрес
- Надеждна координация на защитата
- Дълъг експлоатационен живот
Тъй като производството на слънчева енергия се променя през деня, трансформаторът може да изпита променливи натоварвания. Той трябва да работи ефективно не само при пълно натоварване, но и при условия на частично натоварване.
Слънчев трансформатор срещу стандартен трансформатор
Слънчевият трансформатор може да изглежда подобен на стандартен разпределителен трансформатор, но работните му условия могат да бъдат различни.
Слънчевите трансформатори често имат работа с:
- Чести промени в натоварването
- Инверторно генерирани хармоници
- Висока дневна мощност и ниско нощно натоварване
- Експозиция на открито
- Изисквания за взаимно свързване на мрежата
- Обратен поток на мощността в някои системи
- Термичен цикъл
- Среди за отдалечено инсталиране
Поради тези причини изборът на трансформатор трябва да вземе предвид цялата слънчева енергийна система, а не само напрежението и капацитета.
Как да оразмерите слънчев енергиен трансформатор
Оразмеряването зависи от общата мощност на инвертора, AC напрежение, фактор на мощността, мрежово напрежение, изискване за претоварване, околна температура и дизайн на системата.
Практическият процес на подбор трябва да прегледа:
- Общ капацитет на инвертора AC
- Първично напрежение
- Вторично напрежение
- Фаза и честота
- kVA или MVA рейтинг
- Импеданс
- Метод на охлаждане
- повишаване на температурата
- Хармонично съдържание
- Метод на заземяване
- Защитни устройства
- Височина на монтаж
- Температура на околната среда
- Вътрешно или външно местоположение
- Приложими стандарти
Трансформатор, който е твърде малък, може да прегрее или да ограничи мощността на системата. Трансформатор, който е твърде голям, може да увеличи цената и да намали ефективността при леко натоварване. Най-добрият размер балансира безопасност, ефективност и дългосрочна работа.
Къде се използват слънчеви трансформатори
Слънчевите енергийни трансформатори могат да бъдат намерени в много фотоволтаични приложения, включително:
- Слънчеви ферми в мащаб на полезност
- Търговски покривни фотоволтаични системи
- Индустриални соларни системи
- Проекти за слънчева енергия плюс съхранение
- Микромрежи
- Селскостопански соларни инсталации
- Монтирани на земята слънчеви масиви
- Хибридни системи за възобновяема енергия
- Инверторни станции, свързани към мрежата
В малките жилищни системи отделен трансформатор може да не се вижда винаги, тъй като инверторът и дизайнът на свързване към мрежата може да се справят с изискванията за напрежение по различен начин. В по-големите системи трансформаторите обикновено са от съществено значение.
Съображения за поддръжка
A слънчев енергиен трансформатор трябва да се проверява редовно, за да се поддържа безопасна и ефективна работа. Изискванията за поддръжка варират в зависимост от типа трансформатор и инсталационната среда.
Общите проверки включват:
- Следене на температурата
- Ниво на маслото и състояние на маслото за агрегати, пълни с масло
- Изолационно съпротивление
- Херметичност на връзката
- Състояние на заземяване
- Състояние на охладителната система
- Шум и вибрации
- Признаци на прегряване
- Проникване на влага
- Корозия
- Работа на защитното устройство
Правилната поддръжка може да намали времето за престой и да удължи живота на трансформатора.
Често срещани грешки, които трябва да избягвате
Една често срещана грешка е изборът на трансформатор въз основа само на капацитета. Коефициентът на напрежение, импедансът, заземяването, хармониците, загубите и инсталационната среда също са важни.
Друга грешка е пренебрегването на характеристиките на инвертора. Изходът на инвертора може да съдържа хармонични компоненти и превключващи ефекти, които изискват подходящ дизайн на трансформатора.
Трета грешка е пренебрегването на ефективността при частично натоварване. Слънчевите системи могат да работят при различни нива на мощност, така че производителността с ниски загуби може да повлияе на дългосрочния добив на енергия.
Заключение
Слънчевият енергиен трансформатор е ключов електрически компонент, който променя нивата на напрежение, поддържа свързване към мрежата, осигурява изолация и помага на слънчевата енергия да се движи безопасно от инверторите към потребителите или комуналната мрежа.
Правото слънчев енергиен трансформатор трябва да съответства на капацитета на фотоволтаичната система, мощността на инвертора, мрежовото напрежение, метода на заземяване, изискването за охлаждане и средата на обекта. Внимателният избор на трансформатор подобрява надеждността на системата, енергийната ефективност и дългосрочната ефективност на слънчевия проект.
За продуктова информация за слънчеви трансформатори посетете JS Ningyi.
