ترانسفورماتور برق خورشیدی یک ترانسفورماتور الکتریکی است که در یک سیستم قدرت فتوولتائیک برای تغییر سطوح ولتاژ، پشتیبانی از اتصال به شبکه، ایجاد ایزوله الکتریکی و کمک به انتقال ایمن و کارآمد برق تولید شده توسط خورشید استفاده میشود. معمولاً بین اینورترهای خورشیدی، تجهیزات توزیع و شبکه برق استفاده می شود.
در یک پروژه خورشیدی، ماژول های فتوولتائیک برق DC تولید می کنند. اینورتر آن برق DC را به برق AC تبدیل می کند. پس از تبدیل، ولتاژ AC ممکن است نیاز به افزایش یا تطبیق داشته باشد تا بتواند توسط یک تاسیسات استفاده شود یا به شبکه تحویل داده شود. اینجاست که یک ترانسفورماتور برق خورشیدی نقش مهمی ایفا می کند.
چرا سیستم های انرژی خورشیدی به ترانسفورماتور نیاز دارند؟
نیروگاه های خورشیدی و سیستم های فتوولتائیک تجاری اغلب با ولتاژی برق تولید می کنند که با شبکه یا ولتاژ توزیع سایت مطابقت ندارد. یک ترانسفورماتور این عدم تطابق را با افزایش یا کاهش ولتاژ حل می کند.
به عنوان مثال، یک اینورتر ممکن است جریان متناوب ولتاژ پایین مانند 400 ولت، 480 ولت، 600 ولت یا 800 ولت را تولید کند. یک ترانسفورماتور می تواند این ولتاژ را تا ولتاژ متوسط، مانند 6 کیلو ولت، 10 کیلو ولت، 11 کیلو ولت، 13.8 کیلو ولت، 33 کیلو ولت یا سطح مورد نیاز شبکه افزایش دهد.
این تبدیل ولتاژ به کاهش جریان در حین انتقال، کاهش تلفات کابل و سازگاری سیستم خورشیدی با زیرساخت های الکتریکی محلی کمک می کند.
ترانسفورماتور انرژی خورشیدی چگونه کار می کند
یک ترانسفورماتور از طریق القای الکترومغناطیسی کار می کند. دارای سیم پیچ های اولیه و ثانویه است که در اطراف یک هسته مغناطیسی قرار گرفته اند. هنگامی که AC از سیم پیچ اولیه عبور می کند، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند. این میدان باعث القای ولتاژ در سیم پیچ ثانویه می شود.
نسبت چرخش بین سیمپیچها تعیین میکند که آیا ترانسفورماتور ولتاژ را بالا یا پایین میکند.
در یک سیستم انرژی خورشیدی، ترانسفورماتور ممکن است چندین عملکرد را انجام دهد:
- ولتاژ خروجی اینورتر را برای اتصال به شبکه افزایش دهید
- کاهش ولتاژ برای بارهای محلی
- ایزولاسیون بین اینورتر و شبکه را فراهم کنید
- پشتیبانی از طراحی سیستم زمین
- برخی از اختلالات الکتریکی را کاهش دهید
- بهبود سازگاری با تابلو و سیستم های حفاظتی
A ترانسفورماتور برق خورشیدی باید با توجه به اینورتر، ولتاژ شبکه، ظرفیت سیستم و شرایط سایت انتخاب شود.
انواع اصلی ترانسفورماتورهای مورد استفاده در پروژه های خورشیدی
ترانسفورماتور استپ آپ اینورتر
این یکی از رایج ترین انواع ترانسفورماتور در نیروگاه های خورشیدی است. این ولتاژ AC را از اینورتر به سطح ولتاژ متوسط مناسب برای سیستم های جمع آوری یا اتصال به شبکه افزایش می دهد.
ترانسفورماتور روی پد
ترانسفورماتورهای روی پد معمولاً در فضای باز در مزارع خورشیدی تجاری و صنعتی استفاده می شوند. آنها بر روی لنت های بتنی نصب می شوند و به کابل های زیرزمینی یا بالای زمین متصل می شوند.
ترانسفورماتور نوع خشک
ترانسفورماتورهای نوع خشک به جای روغن از خنک کننده هوا و عایق جامد استفاده می کنند. آنها اغلب در داخل خانه یا در مناطقی که مهار روغن نگران کننده است استفاده می شود.
ترانسفورماتور غوطه ور در روغن
ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن از روغن عایق برای سرمایش و عایق استفاده می کنند. آنها به طور گسترده در پروژه های خورشیدی بزرگتر در فضای باز استفاده می شوند زیرا می توانند ظرفیت های بالاتری را تحمل کنند و عملکرد حرارتی کارآمدی را ارائه دهند.
ترانسفورماتور ایزوله
یک ترانسفورماتور ایزوله مدارهای الکتریکی را در حین انتقال نیرو جدا می کند. در کاربردهای خورشیدی، ممکن است در مواردی که عایق الکتریکی، کنترل زمین یا سازگاری تجهیزات مورد نیاز است، استفاده شود.
ویژگی های کلیدی ترانسفورماتور انرژی خورشیدی
کاربردهای خورشیدی شرایط عملیاتی خاصی را ایجاد می کنند، بنابراین طراحی ترانسفورماتور مهم است.
ویژگی های مهم عبارتند از:
- راندمان بالا
- نسبت ولتاژ مناسب
- ظرفیت صحیح kVA یا MVA
- سازگاری با خروجی اینورتر
- سیستم عایق قوی
- طراحی خنک کننده مناسب
- تلفات کم
- ترتیب اتصال به زمین مطابق با شبکه
- حفاظت از هوای بیرون در صورت لزوم
- مقاومت در برابر هارمونیک و تنش حرارتی
- هماهنگی حفاظتی قابل اعتماد
- عمر طولانی
از آنجایی که تولید خورشیدی در طول روز تغییر می کند، ترانسفورماتور ممکن است بارهای نوسانی را تجربه کند. نه تنها در بار کامل، بلکه در شرایط بار جزئی نیز باید کارآمد عمل کند.
ترانسفورماتور خورشیدی در مقابل ترانسفورماتور استاندارد
یک ترانسفورماتور خورشیدی ممکن است شبیه به یک ترانسفورماتور توزیع استاندارد باشد، اما شرایط کاری آن می تواند متفاوت باشد.
ترانسفورماتورهای خورشیدی اغلب با موارد زیر سروکار دارند:
- تغییرات بار مکرر
- هارمونیک های تولید شده توسط اینورتر
- خروجی بالا در روز و بار کم در شب
- قرار گرفتن در معرض فضای باز
- الزامات اتصال به شبکه
- جریان برق معکوس در برخی از سیستم ها
- چرخه حرارتی
- محیط های نصب از راه دور
به این دلایل، انتخاب ترانسفورماتور باید سیستم کامل انرژی خورشیدی را در نظر بگیرد، نه فقط ولتاژ و ظرفیت.
چگونه یک ترانسفورماتور انرژی خورشیدی را اندازه کنیم
اندازه به کل خروجی اینورتر، ولتاژ AC، ضریب توان، ولتاژ شبکه، نیاز اضافه بار، دمای محیط و طراحی سیستم بستگی دارد.
فرآیند انتخاب عملی باید بررسی شود:
- ظرفیت کل اینورتر AC
- ولتاژ اولیه
- ولتاژ ثانویه
- فاز و فرکانس
- امتیاز kVA یا MVA
- امپدانس
- روش خنک کننده
- افزایش دما
- محتوای هارمونیک
- روش زمین
- وسایل حفاظتی
- ارتفاع نصب
- دمای محیط
- مکان داخلی یا خارجی
- استانداردهای قابل اجرا
ترانسفورماتور بسیار کوچک ممکن است بیش از حد گرم شود یا خروجی سیستم را محدود کند. ترانسفورماتور بسیار بزرگ ممکن است هزینه را افزایش داده و بازده را در بار سبک کاهش دهد. بهترین اندازه ایمنی، کارایی و عملکرد طولانی مدت را متعادل می کند.
جایی که از ترانسفورماتورهای انرژی خورشیدی استفاده می شود
ترانسفورماتورهای انرژی خورشیدی را می توان در بسیاری از کاربردهای فتوولتائیک یافت، از جمله:
- مزارع خورشیدی در مقیاس کاربردی
- سیستم های PV پشت بام تجاری
- سیستم های خورشیدی صنعتی
- پروژه های ذخیره سازی خورشیدی پلاس
- ریزشبکه ها
- تاسیسات خورشیدی کشاورزی
- آرایه های خورشیدی روی زمین
- سیستم های هیبریدی انرژی های تجدیدپذیر
- ایستگاه های اینورتر متصل به شبکه
در سیستم های مسکونی کوچک، یک ترانسفورماتور جداگانه ممکن است همیشه قابل مشاهده نباشد زیرا اینورتر و طراحی اتصال به شبکه ممکن است نیازهای ولتاژ را به طور متفاوتی انجام دهند. در سیستم های بزرگتر، ترانسفورماتورها معمولا ضروری هستند.
ملاحظات تعمیر و نگهداری
A ترانسفورماتور برق خورشیدی برای حفظ عملکرد ایمن و کارآمد باید به طور منظم بازرسی شود. نیازهای تعمیر و نگهداری بسته به نوع ترانسفورماتور و محیط نصب متفاوت است.
چک های رایج عبارتند از:
- نظارت بر دما
- سطح روغن و وضعیت روغن برای واحدهای پر از روغن
- مقاومت عایق
- تنگی اتصال
- وضعیت زمین
- وضعیت سیستم خنک کننده
- سر و صدا و لرزش
- نشانه های گرمازدگی
- نفوذ رطوبت
- خوردگی
- عملکرد دستگاه محافظ
تعمیر و نگهداری مناسب می تواند زمان خرابی را کاهش دهد و عمر سرویس ترانسفورماتور را افزایش دهد.
اشتباهات رایجی که باید از آنها اجتناب کنید
یکی از اشتباهات رایج انتخاب ترانسفورماتور فقط بر اساس ظرفیت است. نسبت ولتاژ، امپدانس، زمین، هارمونیک، تلفات و محیط نصب نیز مهم هستند.
اشتباه دیگر نادیده گرفتن ویژگی های اینورتر است. خروجی اینورتر ممکن است شامل اجزای هارمونیک و اثرات سوئیچینگ باشد که نیاز به طراحی مناسب ترانسفورماتور دارد.
اشتباه سوم نادیده گرفتن کارایی در بار جزئی است. سیستم های خورشیدی ممکن است در سطوح خروجی متفاوتی کار کنند، بنابراین عملکرد کم تلفات می تواند بر بازده انرژی طولانی مدت تأثیر بگذارد.
نتیجه گیری
ترانسفورماتور برق خورشیدی یک جزء الکتریکی کلیدی است که سطوح ولتاژ را تغییر میدهد، از اتصال به شبکه پشتیبانی میکند، ایزوله میکند و به انتقال ایمن انرژی خورشیدی از اینورترها به کاربران یا شبکه برق کمک میکند.
حق ترانسفورماتور برق خورشیدی باید با ظرفیت سیستم فتوولتائیک، خروجی اینورتر، ولتاژ شبکه، روش اتصال زمین، نیاز سرمایش و محیط سایت مطابقت داشته باشد. انتخاب دقیق ترانسفورماتور قابلیت اطمینان سیستم، بهره وری انرژی و عملکرد طولانی مدت پروژه خورشیدی را بهبود می بخشد.
برای اطلاعات مربوط به محصول ترانسفورماتور برق خورشیدی، مراجعه کنید JS Ningyi.
