Повышающие трансформаторы являются основными компонентами фотоэлектрических (PV) систем распределения электроэнергии, отвечающими за повышение низковольтной электроэнергии, генерируемой фотоэлектрическими модулями, до напряжения подключения к сети для передачи. Поскольку фотоэлектрические электростанции испытывают значительные различия в работе днем и ночью, резкие колебания нагрузки и высокое содержание гармоник, стандартные распределительные трансформаторы часто не подходят для этих конкретных условий. В этой статье представлен подробный обзор ключевых критериев выбора, эксплуатационных характеристик и стратегий адаптации фотоэлектрических повышающих трансформаторов.
Наиболее отчетливой эксплуатационной характеристикой фотоэлектрических повышающих трансформаторов является цикл работы на холостом ходу в ночное время и при переменных нагрузках в течение дня. Выходная мощность фотоэлектрических модулей меняется в реальном времени в зависимости от интенсивности солнечного света; нагрузки резко падают ранним утром, вечером, а также в пасмурные или дождливые дни, при этом оборудование остается в состоянии холостого хода всю ночь. Следовательно, эти трансформаторы должны иметь сверхнизкие потери холостого хода, чтобы предотвратить потери энергии во время ночного простоя. Поэтому фотоэлектрические электростанции должны отдавать предпочтение трансформаторам, изготовленным из листов кремнистой стали с низкими потерями или сердечников из аморфного сплава.
Допуск на гармоники является важнейшим критерием выбора фотоэлектрических трансформаторов. В процессе преобразования энергии фотоэлектрические инверторы генерируют значительные высокочастотные гармоники. Длительное воздействие этих гармоник может вызвать перегрев сердечника трансформатора, ускорить старение обмоток, повысить уровень шума и привести к резкому увеличению потерь энергии. Трансформаторы, разработанные специально для фотоэлектрических приложений, имеют оптимизированную электромагнитную конструкцию, которая минимизирует потери на гармониках и повышает устойчивость оборудования к гармоникам, что делает их хорошо подходящими для высокочастотных условий эксплуатации инверторов.
Требования к экологической адаптации также строгие. Фотоэлектрические электростанции часто располагаются на открытом воздухе, например, в гористой местности, пустынях или сельскохозяйственных полях, где они постоянно подвергаются воздействию солнечного света, осадков, ветра, песка и экстремальных колебаний температуры. Повышающие трансформаторы для наружного применения должны обеспечивать отличную водо- и пыленепроницаемость, устойчивость к старению и стабильность в широком диапазоне температур. Они должны иметь коррозионно-стойкие корпуса и полностью герметичную конструкцию, чтобы предотвратить ухудшение окружающей среды, вызывающее сбой оборудования.
Кроме того, процесс выбора существенно различается в зависимости от того, использует ли фотоэлектрическая электростанция централизованную или струнную (распределенную) архитектуру. Для крупных централизованных фотоэлектрических (PV) электростанций, которые оснащены трансформаторами высокой мощности и высоким напряжением подключения к сети, предпочтительным выбором являются масляные повышающие трансформаторы большой мощности из-за их превосходного рассеивания тепла и более низкой стоимости. Напротив, для распределенных фотоэлектрических систем на основе цепочек, таких как те, которые установлены на коммерческих или промышленных крышах, где пространство ограничено и требования безопасности строгие, предпочтительными являются повышающие трансформаторы сухого типа.
Кроме того, фотоэлектрические трансформаторы должны иметь достаточный запас по перегрузке, чтобы выдерживать кратковременные скачки напряжения в часы пик солнечного света, тем самым предотвращая отключения, вызванные перегрузками, или отказы оборудования в результате перегрева. Выбор подходящего фотоэлектрического повышающего трансформатора может эффективно снизить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, повысить эффективность выработки электроэнергии и продлить срок службы оборудования.
