Дистрибуцияланған ФЭЖ электр станциялары үшін трансформаторларды қалай таңдау керек?

Таратпалы ФЭЖ генерациясына трансформатор қуатын сәйкестендіру

KVA рейтингін инвертордың айнымалы ток шығысы, тұрақты токтың артық өлшемі және сәулелену өзгермелілігі негізінде есептеу

Дұрыс өлшемдегі трансформаторды таңдау үшін, алдымен инвертордың максималды айнымалы ток шығысында қандай қуат беретінін анықтау керек, мысалы, шамамен 100 кВт. Көптеген жобалар солардың стандартты сынақтарда болжанғаннан жоғары болатын күн сәулесінің шығуын ескере отырып, тұрақты ток үстемдігінің коэффициентін 1,2 есе мен 1,5 есе аралығында есепке алады. Мысалы, 150 кВтп тұрақты токтық фотоэлектрлық қондырғы 100 кВт инверторға қосылған типтік орнату жағдайын қарастырайық. Бұл жағдайда шығыс қуаты уақытша қуат қабілетінен асып кеткен кезде («клаппинг» оқиғалары) осындай жағдайларды қамтамасыз ету үшін кемінде 125 кВА номиналды трансформатор таңдау мақсатқа сай болады. Техникалық тұрғыдан бірнеше фактор маңызды. Біріншіден, инвертордың асырмалы жүктеме жағдайларын қанша уақыт ұстай алатынын тексеріңіз — әдетте бұл 110–120% шегінде ең болмағанда бір сағатқа созылады. Екіншіден, жергілікті ауа-райы үлгілерін ескеріңіз. Шөлді аймақтарда күндіз-түнде күн сәулесінің өзгерістері теңіздік аймақтарға қарағанда айтарлықтай өзгермелі болады, мұнда күн сәулесі күндіз бойы тұрақтырақ болады. Сонымен қатар, панельдердің өзіндік өнімділігінің баяу төмендеуін де ескермеңіз. Панельдер әр жылы шамамен 0,5% өнімділігін жоғалтады, бұл гармоникалар мен жылу шығысының уақыт өте келе азаятындығына байланысты, нәтижесінде төменгі деңгейдегі құрылғыларға түсетін кернеу азаяды.

Шатырға орнатылған трансформаторлар үшін жылулық қуаттың төмендеуі мен жүктеме коэффициентін талдау

Шатырлардағы ауа температурасы жиі 40 градус Цельсийден жоғары болады, сондықтан ештеңе істелмесе, трансформатордың қуаты шамамен 15–20 пайызға төмендейді. Көптеген коммерциялық фотожарықтық жүйелер бәрібір жүктеме коэффициенті 60%–дан төмен жұмыс істейді, сондықтан жақсы жылулық басқару әдістерімен қосылғанда ақылды түрде өлшемін кішірейтуге мүмкіндік бар. Мәжбүрлі ауа суытуы жақсы нәтиже береді, сонымен қатар IEEE C57.96 стандарттарына сай отқа төзімді изоляция материалдары мен жұмыс істеу кезіндегі регулярлық температура бақылаулары қолданылады. Сайттың нақты ерекшеліктері де өте маңызды. Ауа алмасуы нашар немесе жабық кеңістікке орнатылған трансформаторлардың базалық рейтингі ауа ағысы жақсырық ашық алаңдарға орнатылған трансформаторларға қарағанда 25 пайызға дейін жоғары болуы мүмкін. Бұл тәсілді қолдайтын жылулық модельдеу бойынша нұсқауларды ASHRAE және IEEE ұйымдары жариялаған.

Құрғақ типті және майға батырылған трансформаторлар: қауіпсіздік, пайдалы әсер коэффициенті және орнату орнына сәйкестік

Өрт қауіпсіздігі, желдету және қалалық және коммерциялық шатырларға ішкі орнату шектеулері

Қалалық және коммерциялық көтерілген күн энергиясын пайдаланатын орнатулар үшін өртке қауіпті емес конструкциялық сипаттамаларына байланысты құрғақ типтегі трансформаторлар негізгі таңдау болып табылады. Бұлардың көбінесе вакуумдық қысыммен ылғалданған эпоксидті смола орамдары бар, сондықтан олар дәстүрлі маймен толтырылған моделдерге қарағанда әлдеқайда қауіпсіз. Маймен батырылған жүйелер өртке қауіпті салқындатқыш, потенциалдық сорылулар сияқты әртүрлі проблемаларға әкеледі және өртке қауіпті қойма, қосымша сақтандыру шаралары мен дұрыс желдету жүйелері сияқты арнайы инфрақұрылымды талап етеді. Құрғақ типтегі трансформаторлар кеңістік шектеулі және қауіпсіздік нормалары ең маңызды болатын ғимарат ішінде орнатылуы мүмкін — мысалы, лифт қуысында, автокөлік қоймасында немесе бірнеше жалға алушыға ортақ көтерілген көшетінде. Нью-Йорк пен Токио сияқты қалалар қазір осындай орнатулар үшін соңғы өрт қауіпсіздігі ережелерінде нақты құрғақ типтегі трансформаторларды атап көрсетеді, себебі олар жұмыс істеу кезінде ақаулық туындаған жағдайда өздерін өшіре алады.

Пайдалану тиімділігінің сәйкестігі (DOE 2016, IEC 60076-20) және өмірлік цикл бойынша шығындардың әсері

Қазіргі кезде құрғақ типтегі трансформаторлар DOE 2016 және IEC 60076-20 стандарттарында белгіленген негізгі пайдалану тиімділігінің талаптарын қанағаттандырады; олар гармоникалық толеранттылыққа да сай келеді. Кейбір ең жақсы моделдер 500–2500 кВА қуат ауқымында жұмыс істеген кезде шамамен 99,3% тиімділікке жетеді. Ескі заманда маймен суытылатын трансформаторлар максималды жүктемеде пайдалану тиімділігі бойынша оңашаланған артықшылыққа ие болды. Ал қазір құрғақ типтегі трансформаторлар әсіресе әртүрлі орындарға орналастырылған күн энергиясын пайдаланатын электр станциялары үшін уақыт өте келе экономикалық тұрғыдан тиімдірек болып табылады. Бұл жүйелер майды тексеруге, сүзуге немесе қауіпті сұйықтықтарды дұрыс жоюға байланысты күнделікті техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді. Шамамен 25 жыл ішінде бұл компанияларға жұмыс істеу шығындарын 20 пайыздан 30 пайызға дейін үнемдеуге мүмкіндік береді — бірақ құрғақ типтегі трансформаторлардың алғашқы құны әдетте 15 пайызға қымбаттау болады. Нәтижесінде инвестицияларға қайтарым көрсеткіші жақсарып, активтерді басқару әлдеқайда жеңілдейді.

Гармоникалық бағаланған трансформаторлар арқылы желіге сәйкестікті қамтамасыз ету

K-коэффициенті мен гармоникаларды жоюға арналған трансформаторлардың конструкциясын қолдану арқылы IEEE 1547-2018 стандартындағы ЖЖК шектерін орындау

Күн энергиясын пайдаланатын жүйелерде инверторлардың өндіретін қуаты гармоникалық бұрмалауларға әкеледі, олар жиі IEEE 1547-2018 стандартында қосылу нүктелері үшін белгіленген жалпы гармоникалық бұрмалау (THD) кернеу шегінің 5%-ынан асады. Бұл мәселені шешу үшін гармоникалық бұрмалауларды тежейтін арнайы трансформаторлар — гармоникалық тежегіштер деп аталады; олар бесінші және жетінші реттік гармоникалар сияқты негізгі гармоникаларды жою үшін фаза бойынша ығысқан орамдарды қолданады. Сол уақытта K4-тен K20-ға дейінгі K-коэффициентімен белгіленген трансформаторлар гармоникалардың туғызатын жылуын шыдай алатындай етіп жасалған, бұл жылу олардың изоляция қабаттарына зиян келтірмейді. Дегенмен, бұлар әдеттегі трансформаторлар емес. Әдеттегі моделдер сызықты емес жүктемелермен жұмыс істеген кезде әлдеқайда тез қартаяды, ал бұл арнайы нұсқалар күн энергиясын пайдаланатын жүйелердің қалыпты жұмысы кезінде де температураны төмен ұстап, нормативті талаптарға сай қалады. Нақты орнатылған жүйелерде жүргізілген термографиялық зерттеулер көрсеткендей, бұл оптимизацияланған трансформаторлар ұқсас бұрмалаулы жүктемеге ұшыраған әдеттегі трансформаторларға қарағанда шамамен 15 °C-қа суық қалады. Бұл температураның айырмашылығы құрылғылардың қызмет ету мерзімін ұзартады және шынайы жағдайларда қосылу нүктелеріндегі ақаулар санын азайтады.

Ақылды бақылау мен болжамды техникалық қызмет көрсету мүмкіндіктері арқылы болашаққа дайындық

Трансформатордың сенімділігі үшін SCADA интеграциясы, температураны және жартылай разрядты бақылау

Трансформаторлар SCADA жүйелеріне қосылған кезде операторлар осы таратылған күн сәулесі панельдерінің барлығы бойынша орталық орыннан тікелей нақты уақытта олардың жұмыс істеуін бақылай алады. Орамдар, өзектер және маймен толтырылған қондырғылар үшін сонымен қатар олардың май бөлімдерінің ішіне орнатылған температура сенсорлары заттар қауіпті деңгейге дейін қызуға бастамас бұрын қалыпты емес жылу үлгілерін анықтайды. Тағы бір маңызды құрал — дер кезінде изоляция ақауларының белгілері болып табылатын жоғары жиілікті ток шыңдарын қабылдайтын ДР (дисперсиялық разряд) бақылауы; бұл ақауларды рутинды тексерулер мүлдем ұмытып кетуі мүмкін. Бұл біріктірілген қызметтер техникалық қызмет көрсетудің жұмыс істеу тәртібін толығымен өзгертеді: қатаң кестеге сәйкес жоспарланған тексерулерден бас тартып, тек қажет болған жағдайда ғана ақауларды жоюға көшіледі. EPRI және NREL сияқты ұйымдардың жер бетіндегі зерттеулері бұл тәсіл кездейсоқ тоқтатуларды шамамен 40 пайызға азайтатынын көрсетеді. Барлық осы деректерді жинау компанияларға жабдықтардың қызмет ету мерзімін дәлірек болжауға, сақтап қойылатын бөлшектер қорын тиімдірек басқаруға және инвестицияларды стратегиялық тұрғыдан жоспарлауға мүмкіндік береді, сондықтан трансформаторлардың техникалық қызмет көрсетуі тек реактивті ғана емес, сонымен қатар уақыт өте келе жүйенің сенімділігін арттыратын фактор болып табылады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Күн энергиясын пайдаланатын орнатуларда тұрақты токтың артық өлшемінің маңызы қандай?

Тұрақты токтың артық өлшемі күн энергиясын пайдаланатын орнатуларға стандартты сынақтардың болжағаннан тыс сәулелену шыңдарын өңдеуге мүмкіндік береді, сондықтан трансформаторлар уақытша асырмаларды қабылдай алады және тиімділікте қолайсыз жоғалтулар болмайды.

Шатырға орнатылатын трансформаторлар үшін құрғақ типтегі трансформаторлар майлы трансформаторларға қарағанда артықшылыққа ие ме?

Иә, құрғақ типтегі трансформаторлар – жанбайтын конструкциясы, ішкі орындарда қолдануға қауіпсіздігі және қазіргі заманғы өрт қауіпсіздігі нормаларына сәйкестігі салдарынан шатырға орнатылатын трансформаторлар үшін жиі ыңғайлырақ болып табылады.

Электр желілерінің қызмет көрсетушілері күн энергиясынан туындайтын гармоникаларға сәйкестікті қалай қамтамасыз ете алады?

Электр желілерінің қызмет көрсетушілері гармоникаларды тежейтін трансформаторлар мен белгілі K-коэффициенттеріне есептелген трансформаторларды пайдаланып, IEEE стандарттарына сәйкес гармоникаларды реттей алады және желіге сәйкестікті сақтай алады.

SCADA интеграциясы трансформатордың техникалық қызмет көрсетуінде қандай рөл атқарады?

SCADA жүйелері нақты уақытта жұмыс істеу көрсеткіштерін бақылауға мүмкіндік береді, бұл мүмкін болатын ақауларды ерте анықтауға көмектеседі, сондықтан болжамды техникалық қызмет көрсету ұйымдастырылады және кенеттен тоқтатылулар азаяды.