Ինչպես ընտրել տրանսֆորմատորներ բաշխված ֆոտովոլտային էլեկտրակայանների համար

Տրանսֆորմատորի հզորության համապատասխանեցումը բաշխված ֆոտովոլտային գեներացիային

KVA հզորության չափման հիմքը՝ հիմնված ինվերտորի մեկուսացված հոսանքի (AC) ելքի, մեկուսացված հոսանքի (DC) ավելցուկային չափման և ճառագայթման փոփոխականության վրա

Ճշգրիտ չափսի տրանսֆորմատորի ընտրությունը սկսվում է ինվերտորի առավելագույն մեկուսացված հոսանքի (AC) ելքի վերլուծությամբ, օրինակ՝ մոտավորապես 100 կՎտ: Շատ դիզայններում հաշվի են առնվում մեկուսացված հոսանքի (DC) վերաչափման գործակիցներ՝ 1,2–1,5 անգամ, քանի որ արևային կայանները հաճախ ենթարկվում են ճառագայթման սուղ վերելքների, որոնք գերազանցում են ստանդարտ փորձարկումներով կանխատեսված արժեքները: Դիտարկենք սովորական մի կայան, որտեղ 150 կՎտպ (kWp) մեկուսացված հոսանքի (DC) մասշտաբային զանգվածը միացված է 100 կՎտ ինվերտորին: Այս դեպքում տրանսֆորմատորի հզորությունը առնվազն 125 կՎԱ լինելը հիմնավորված է՝ որպեսզի կարողանա կառավարել այն հազվադեպ դեպքերը, երբ արտադրությունը ժամանակավորապես գերազանցում է հզորության սահմանափակումները: Տեխնիկական տեսանկյունից մի շարք գործոններ են կարևոր: Առաջին հերթին՝ ստուգեք, թե որքան ժամանակ կարող է ինվերտորը դիմանալ վերաբեռնված պայմաններին, սովորաբար դա 110–120 % է մինչև մեկ ժամ: Հետո հաշվի առեք տեղական եղանակային պայմանները: Մերձավոր Արևելքի շրջաններում օրվա և գիշերվա միջև ճառագայթման փոփոխությունները շատ ավելի սուղ են, քան ափամերձ շրջաններում, որտեղ արեւի լույսը ամբողջ օրվա ընթացքում ավելի կայուն է: Չմոռացեք նաև մոդուլների աստիճանական արդյունավետության նվազումը: Յուրաքանչյուր տարի մոդուլները կորցնում են մոտավորապես 0,5 % իրենց արդյունավետությունը, ինչը իրականում նվազեցնում է ստորին շղթայի սարքավորումների վրա գործադրվող լարվածությունը, քանի որ հարմոնիկների և ջերմության կուտակումը ժամանակի ընթացքում ավելի քիչ է դառնում:

Ջերմային հզորության նվազեցում և բեռնվածության գործակցի վերլուծություն տանիքների վրա տեղադրված սարքավորումների համար

Տանիքների վրա շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանները հաճախ գերազանցում են 40 աստիճան Ցելսիուս, ինչը, եթե այդ հարցի մասին որևէ միջոց չձեռնարկվի, նվազեցնում է տրանսֆորմատորի հզորությունը մոտավորապես 15–20 տոկոսով: Շատ առևտրային ֆոտովոլտային համակարգեր այնպես էլ աշխատում են 60 %-ից պակաս բեռնվածության գործակցով, այնպես որ հնարավոր է իրականացնել իմաստալից փոքրացում՝ համատեղված լինելով լավ ջերմային կառավարման մեթոդների հետ: Լավ աշխատանք է ցուցաբերում ստիպված օդային սառեցումը, ինչպես նաև IEEE C57.96 ստանդարտներին համապատասխանող վառվելու չկարողացող մեկուսացումը, ինչպես նաև շահագործման ընթացքում սարքավորման ջերմաստիճանի պարբերաբար ստուգումը: Նաև շատ կարևոր են տեղամասի հատուկ պայմանները: Փակ տարածքներում կամ վատ օդափոխություն ունեցող տեղերում տեղադրված տրանսֆորմատորները կարող են պահանջել հիմնական հզորության գնահատական, որը մինչև 25 % բարձր է այն տրանսֆորմատորների հիմնական հզորության գնահատականից, որոնք տեղադրված են բաց երկնքի տակ՝ ավելի լավ օդի շրջանառության պայմաններում: ASHRAE-ն ու IEEE-ն հրապարակել են ջերմային մոդելավորման ուղեցույցներ, որոնք աջակցում են այս մոտեցմանը:

Չորային տիպի և յուղով լցված տրանսֆորմատորներ. Անվտանգություն, էֆեկտիվություն և տեղադրման վայրի համապատասխանություն

Հրդեհի անվտանգություն, օդափոխություն և ներքին տեղադրման սահմանափակումներ քաղաքային և առևտրային տանիքների համար

Քաղաքային և առևտրային տանիքների վրա տեղադրվող արեգակնային էլեկտրակայանների համար չոր տիպի տրանսֆորմատորները դարձել են առաջնային ընտրություն՝ շնորհիվ դրանց վառվելու չկարողացող կառուցվածքային առանձնահատկությունների: Դրանք սովորաբար ունեն վակուումային ճնշմամբ պաշտպանված էպոքսիդային սմալցի փաթաթումներ, որոնք դրանց ավելի անվտանգ են դարձնում, քան ավանդական յուղով լցված մոդելները: Յուղով լցված համակարգերը ունեն բազմաթիվ խնդիրներ, ինչպես օրինակ՝ վառվելու կարողացող սառեցնող հեղուկ, հնարավոր արտահոսքեր և պահանջում են հատուկ ենթակառուցվածքներ, ինչպես պայթյունավտանգ վանդակներ, լրացուցիչ պաշտպանության միջոցներ և ճիշտ օդափոխման համակարգեր: Չոր տիպի տրանսֆորմատորները կարող են տեղադրվել շենքերի ներսում՝ այն տեղերում, որտեղ տարածքը սահմանափակ է և անվտանգության կանոնները առավել կարևոր են, օրինակ՝ վերելակների խողովակներում, մեքենաների կայանատեղիներում կամ մի քանի վարձակալների կողմից օգտագործվող ընդհանուր տանիքներում: Նյու Յորք և Տոկիո քաղաքները այժմ իրենց վերջին հրդեհային կանոնադրություններում հստակ նշում են չոր տիպի տրանսֆորմատորները այս տեսակի տեղադրումների դեպքում, քանի որ դրանք, սովորաբար, ինքնավարվում են՝ աշխատանքի ընթացքում ինչ-որ բան սխալ գնալու դեպքում:

Էֆֆեկտիվության համապատասխանություն (DOE 2016, IEC 60076-20) և ցիկլային ծախսերի հետևանքներ

Այսօրվա չոր տիպի տրանսֆորմատորները համապատասխանում են կարգավորող փաստաթղթերով, ինչպես օրինակ՝ DOE 2016 և IEC 60076-20 ստանդարտներով սահմանված հիմնարար էֆֆեկտիվության պահանջներին՝ հարմոնիկ տոլերանտության վերաբերյալ։ Լավագույն մոդելներից որոշները 500–2500 կՎԱ հզորության շահագործման ռեժիմում հասնում են մոտավորապես 99,3 % էֆֆեկտիվության։ Շատ ավելի վաղ շրջաններում յուղով լցված տրանսֆորմատորները մաքսիմալ բեռնվածության դեպքում ունեին փոքր առավելություն էֆֆեկտիվության առումով։ Սակայն այսօր չոր տիպի տրանսֆորմատորները տնտեսապես ավելի հիմնավորված են երկարաժամկետ տեսանկյունից, հատկապես տարբեր վայրերում տեղակայված արեգակնային էներգիայի կայանների համար։ Այս համակարգերը չեն պահանջում յուղի փորձաքննության, ֆիլտրման կամ վտանգավոր հեղուկների հետ աշխատելու հետ կապված սովորական սպասարկման աշխատանքներ, որոնք պետք է ճիշտ կերպով վերացվեն։ Մոտավորապես 25 տարվա ընթացքում սա ընկերություններին տարեկան ծախսերում տնտեսել է մոտավորապես 20–30 %, չնայած դրանց սկզբնական արժեքը սովորաբար 15 % ավելի բարձր է։ Վերջնական եզրահանգումն այն է, որ ներդրումների վերադարձը ավելի բարձր է, իսկ ակտիվների կառավարումը՝ զգալիորեն պարզեցված։

Ցանցի համապատասխանության ապահովում հարմոնիկ-գնահատված տրանսֆորմատորների միջոցով

IEEE 1547-2018 ստանդարտի ըստ ընդհանուր հարմոնիկ դեֆորմացիայի (THD) սահմանափակումների համապատասխանելը՝ օգտագործելով K-գործակցով և հարմոնիկները թուլացնող տրանսֆորմատորների նախագծում

Ստացիոնար արեւային համակարգերում ինվերտորների կողմից առաջացվող հզորությունը ստեղծում է հարմոնիկ խոչընդոտներ, որոնք հաճախ գերազանցում են IEEE 1547-2018 ստանդարտով սահմանված միացման կետերում ընդհանուր հարմոնիկ խոչընդոտի (THD) 5 % լարման սահմանը: Այս խնդրի լուծման համար օգտագործվում են հատուկ տրանսֆորմատորներ՝ հարմոնիկների վերացման համար նախատեսված տրանսֆորմատորներ, որոնք օգտագործում են փուլային շեղված պտույտների դասավորություն՝ վերացնելու հիմնական հարմոնիկները, ինչպես օրինակ՝ հինգերորդ և յոթերորդ կարգի հարմոնիկները: Մինչդեռ K4-ից մինչև K20 կարգավորված K-գործակցով տրանսֆորմատորները ստեղծվել են հատկապես հարմոնիկների կողմից առաջացվող ջերմությունը կառավարելու համար՝ առանց վնասելու դրանց մեկուսացման շերտերը: Սակայն դրանք սովորական տրանսֆորմատորներ չեն: Սովորական մոդելները ոչ գծային բեռնվածության դեպքում շատ ավելի արագ են մաշվում, սակայն այս մասնագիտացված տարբերակները պահպանում են սառնարարությունը և համապատասխանությունը՝ նույնիսկ սովորական արեւային շահագործման ժամանակ: Իրական տեղադրումներում կատարված ջերմային նկարահանումները ցույց են տալիս, որ այս օպտիմալացված տրանսֆորմատորները նույն խոչընդոտված բեռնվածության դեպքում մոտավորապես 15 աստիճան Ցելսիուսով սառը են, քան սովորական տրանսֆորմատորները: Այս ջերմաստիճանային տարբերությունը նշանակում է սարքավորումների ավելի երկար աշխատանքային ժամկետ և իրական պայմաններում միացման կետերում ավելի քիչ խնդիրներ:

Ապագայի համար ապահովում՝ ինտելեկտուալ մոնիտորինգի և կանխատեսող սպասարկման հնարավորություններով

SCADA-ի ինտեգրում, ջերմաստիճանի և մասնակի ազդանշանի մոնիտորինգ տրանսֆորմատորի հավաստիության համար

Երբ տրանսֆորմատորները միացվում են SCADA համակարգերին, օպերատորները կարող են իրական ժամանակում հսկել դրանց աշխատանքը՝ առանց ֆիզիկական այցելության այդ տարածված արևային վահանակների զանգվածների վրա, ճիշտ կենտրոնական տեղամասից: Ջերմաստիճանի սենսորները, որոնք ներդրված են տարբեր մասերում՝ մետաղալարերում, սրտամիջում, իսկ յուղով լցված միավորների դեպքում՝ նաև յուղի բաժանմունքներում, հայտնաբերում են անսովոր ջերմային օրինաչափություններ այն պահից շատ առաջ, երբ ջերմաստիճանը սկսում է վտանգավոր մակարդակի հասնել: Մեկ այլ կարևոր գործիք է մեկուսացման վնասման (PD) հսկողությունը, որը գրանցում է բարձր հաճախականությամբ հոսանքի կտրուկ վերելքները՝ մեկուսացման խնդիրների վաղ նշանները, որոնք սովորական ստուգումները կարող են ամբողջովին բաց թողնել: Այս համատեղված հնարավորությունները լիովին փոխում են սպասարկման մոտեցումը՝ անցնելով սխեմատիկ ստուգումների խիստ կապված մոտեցումից դեպի միայն անհրաժեշտության դեպքում խնդիրների վերացում: EPRI և NREL նման մասնագիտացված խմբերի դաշտային աշխատանքները ցույց են տալիս, որ այս մոտեցումը նվազեցնում է անսպասելի կանգառները մոտավորապես 40 տոկոսով: Այս բոլոր տվյալների հավաքագրումը ստեղծում է այնպիսի միջավայր, որտեղ ընկերությունները կարող են ավելի ճշգրիտ prognozավորել սարքավորումների ծառայության ժամկետը, ավելի արդյունավետ կառավարել պահեստային մասերի պաշարները և ստրատեգիապես պլանավորել ներդրումները, ինչը տրանսֆորմատորների սպասարկումը դարձնում է ոչ միայն ռեակտիվ, այլև համակարգի հուսալիությունը ժամանակի ընթացքում ամրապնդող գործընթաց:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ինչպիսի՞ն է մեկուսացված հոսանքի (DC) չափազանցման կարևորությունը արեգակնային տեղադրանքներում

Մեկուսացված հոսանքի (DC) չափազանցումը թույլ է տալիս արեգակնային տեղադրանքներին կառաջանալ ճառագայթման կտրուկ վերելքներին, որոնք գերազանցում են ստանդարտ փորձարկումներով կանխատեսված արժեքները, ապահովելով, որ տրանսֆորմատորները կարող են ընդունել ժամանակավոր վերաբեռնվածություն՝ առանց կարևոր էֆեկտիվության կորստի:

Կարո՞ղ են չոր տիպի տրանսֆորմատորները ավելի շահավետ լինել, քան յուղով լցված տրանսֆորմատորները տանիքի վրա տեղադրման դեպքում

Այո, չոր տիպի տրանսֆորմատորները հաճախ ավելի հարմար են տանիքի վրա տեղադրման համար՝ իրենց վառվելու չկարողացող կառուցվածքի, ներքին տարածություններում անվտանգության և ժամանակակից հրդեհային կանոնակարգերին համապատասխանելու շնորհիվ:

Ինչպե՞ս կարող են էլեկտրակայանները ապահովել ցանցի համապատասխանությունը արեգակնային էներգիայից առաջացած հարմոնիկների նկատմամբ

Էլեկտրակայանները կարող են օգտագործել հարմոնիկները թուլացնող տրանսֆորմատորներ և K-գործակցով սահմանված տրանսֆորմատորներ՝ հարմոնիկների կառավարման և IEEE ստանդարտներին համապատասխան ցանցի համապատասխանության պահպանման համար:

SCADA-ի ինտեգրումը ինչ դեր է խաղում տրանսֆորմատորների սպասարկման մեջ

SCADA համակարգերը թույլ են տալիս իրական ժամանակում վերահսկել աշխատանքային ցուցանիշները, ինչը օգնում է վաղ հայտնաբերել հնարավոր խնդիրները՝ այդպիսով հնարավորություն ստեղծելով կանխատեսող սպասարկում իրականացնել և նվազեցնել անսպասելի կանգառները: