В сетевых фотоэлектрических (PV) системах повышения напряжения трансформатор является одним из ключевых компонентов. Оптимизация выбора трансформатора с целью снижения собственных потерь и повышения эффективности имеет решающее значение для улучшения общей производительности системы. В данной статье рассматриваются основные аспекты правильного выбора повышающего трансформатора для фотоэлектрических установок.
1. Выбор мощности трансформатора
Основание расчёта:
Необходимая мощность трансформатора может быть рассчитана по формуле:
Полная мощность = Активная мощность / Коэффициент мощности
Требования к коэффициенту мощности различаются в зависимости от региона, однако обычно принимаются следующие значения:
*0,85** — для строительных объектов и небольших промышленных нагрузок
*0,9** — для крупных промышленных нагрузок
Например:
Для строительной нагрузки 550 кВт:
550 / 0,85 = 647 кВА
Следовательно, следует выбрать трансформатор мощностью:
630 кВА
При этом суммарная нагрузка не должна превышать:
80% номинальной мощности трансформатора
2. Выбор напряжения трансформатора
Напряжение первичной обмотки трансформатора должно соответствовать линейному напряжению источника питания, тогда как напряжение вторичной обмотки должно соответствовать требованиям подключаемого электрооборудования.
Для низковольтных трёхфазных четырёхпроводных систем распределения важно правильно выбрать уровень напряжения, например:
*10 кВ**
*35 кВ**
*110 кВ**
в зависимости от требований на стороне высокого напряжения.
3. Выбор числа фаз трансформатора
Количество фаз трансформатора должно определяться в соответствии с характеристиками источника питания и требованиями нагрузки.
Возможные варианты:
* Однофазный трансформатор
* Трёхфазный трансформатор
4. Выбор группы соединения обмоток трансформатора
Обмотки трёхфазного трансформатора могут быть соединены следующими способами:
* Звезда (Y)
* Треугольник (D)
* Зигзаг (Z)
Наиболее широко применяемая в мире схема соединения распределительных трансформаторов:
Dyn11
Преимущества схемы Dyn11 по сравнению с Yyn0:
1) Подавление гармоник
Соединение по схеме D (треугольник) эффективно снижает влияние высших гармоник.
2) Циркуляция гармонических токов
В обмотке, соединённой по схеме D, токи третьей гармоники циркулируют внутри контура, создавая уравновешивающее магнитное поле.
3) Локализация гармонических токов
ЭДС третьей гармоники в высоковольтной обмотке циркулирует внутри контура треугольника и не попадает в общественную сеть высокого напряжения.
4) Низкое сопротивление нулевой последовательности
Трансформаторы Dyn11 имеют значительно меньшее сопротивление нулевой последовательности, что облегчает отключение однофазных замыканий на землю.
5) Работа с током нейтрали
Трансформаторы Dyn11 способны выдерживать ток нейтрали:
более 75% фазного тока
Это делает их более подходящими для несимметричных нагрузок.
6) Работа при потере одной фазы
Если на стороне высокого напряжения перегорает один предохранитель, трансформатор Dyn11 может продолжать работу на двух фазах.
Вывод:
Рекомендуется выбирать трансформатор со схемой соединения:
Dyn11
Данная конфигурация является одной из наиболее распространённых в распределительных сетях благодаря устойчивости к гармоникам и надёжности работы при несимметричных нагрузках.
5. Потери нагрузки, холостого хода и напряжение короткого замыкания
С учётом особенностей фотоэлектрической генерации, особенно её работы преимущественно в дневное время, трансформатор будет нести потери холостого хода всякий раз, когда он подключён к системе, независимо от того, вырабатывается ли электроэнергия.
Поэтому:
Минимизация потерь нагрузки является критически важной задачей
Если трансформатор остаётся подключённым к сети в ночное время, необходимо также минимизировать:
потери холостого хода.
Заключение
Данная стратегия выбора трансформатора позволяет обеспечить:
* высокую эффективность работы фотоэлектрической системы
* снижение общих потерь энергии
* повышение надёжности электроснабжения
* улучшение показателей генерации электроэнергии
Правильный подбор параметров трансформатора напрямую влияет на стабильность и экономическую эффективность фотоэлектрической станции.