Warum werden doppelt geteilte Transformatoren überwiegend in photovoltaischen Systemen eingesetzt? Warum sind doppelt geteilte Transformatoren auch in Energiespeicheranwendungen bevorzugt? Was unterscheidet sie von Doppelwicklungstransformatoren und welche Vorteile bieten sie? Der heutige Artikel hat das Ziel, diese Fragen umfassend zu behandeln.
Die Beziehung zwischen Doppelwicklungs- und Doppeltteiltransformatoren
Lassen Sie uns zunächst das grundlegende Konzept des Wickelns in Transformatoren verstehen. Typischerweise entspricht jede Wicklung einem spezifischen Spannungsniveau. Zum Beispiel hat ein Transformator mit einem Verhältnis von 115kV/13,8kV zwei Spannungsniveaus: 115 kV und 13,8 kV. In allgemeinen Projekten werden Transformatoren in Doppelwicklungs- und Dreifachwicklungsvarianten kategorisiert, die jeweils zwei und drei Spannungsniveaus repräsentieren.
Nun wollen wir das Konzept der geteilten Transformatoren näher betrachten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Transformatoren, teilen geteilte Transformatoren eine Niederspannungswicklung, die in mehrere Äste mit gleicher Nennkapazität unterteilt ist. Diese Äste sind elektrisch unabhängig, mit nur schwachen magnetischen Verbindungen und erheblichem Widerstand zwischen ihnen. Genauer gesagt umfasst ein dreiphasiger doppelwickelter doppelt geteilten Transformator zwei Wicklungen - Hochspannung und Niederspannung. Die Niederspannungswicklung ist in zwei Teile unterteilt, die elektrischen unabhängig sind. Die Niederspannungsseite verfügt über ein Dualspannungsdesign, das es erlaubt, dass die geteilten Wicklungen parallel oder separat arbeiten. Auf der anderen Seite besteht ein dreiphasiger Dreifachwicklungstransformator aus drei unabhängigen Wicklungen - Hochspannung, Mittelspannung und Niederspannung - jede mit unterschiedlichen Spannungsniveauunterschieden, wie etwa 138kV/34,5kV/13,8kV.
Warum sind doppelt geteilte Transformatoren in der Photovoltaik-Stromerzeugung so verbreitet?
Doppelt geteilte Transformatoren werden häufig in groß angelegten Photovoltaikprojekten aufgrund ihrer ausgeprägten Vorteile eingesetzt. Derzeit dient 500kW/1MW als Standardleistungseinheit in groß angelegten Photovoltaikanlagen, die nahtlos mit der gängigen Wechselrichterkapazität von 500kW übereinstimmt. Der Anschluss zwischen dem Wechselrichter und der Box-Transformatorenstation ist ein entscheidender Schritt im Photovoltaik-Stromerzeugungssystem, der eine technisch fundierte Hochlösung erfordert. In diesem Zusammenhang stellt der doppelt geteilte Transformator eine ideale Lösung dar.
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Die Verdrahtung zwischen der Energieerzeugungseinheit und dem Hochtransformator umfasst hauptsächlich den Anschluss zwischen dem Wechselrichter und dem Hochtransformator. In der Regel sind drei Verdrahtungslösungen verbreitet:
- Lösung 1: Eine 1MW Energieerzeugungseinheit und ein 1000 kVA Doppeltwicklungs-Hochtransformator bilden ein Energieerzeugungssystem - Verbindung der Doppeltwicklungs-Transformatoreinheit.
- Schema 2: Zwei 1MW-Stromerzeugungseinheiten und eine Einheit 2000 kVA doppelt-wickelndes Hochtransformator bilden ein Stromerzeugungssystem—doppelt-wickelnde Transformatorerweiterungseinheitanschluss.
- Schema 3: Zwei 1MW-Stromerzeugungseinheiten und eine Einheit 2000 kVA doppelt-geteiltes Hochtransformator bilden ein Stromerzeugungssystem—doppelt-geteilter Transformatorerweiterungseinheitanschluss.
Der Vergleich der Vorteile und Nachteile dieser Schemen zeigt die Überlegenheit von doppelt-geteilten Transformatoren, insbesondere in großflächigen zentralisierten Photovoltaik-Kraftwerken. Während sie möglicherweise höhere Kosten im Vergleich zu dual-wickelnden Transformatoren verursachen, sind ihre strukturellen Vorteile entscheidend. Doppelt-geteilte Transformatoren erreichen elektrische Isolation zwischen zwei Wechselrichtern, wodurch elektromagnetische Störungen und Umlaufströme zwischen den Zweigen effektiv reduziert werden. Darüber hinaus filtern sie die AC-Ausgabe der beiden Wechselrichter separat, was zu reduzierten Ausgangsströmen und verbesserter Ausgangsleistungsqualität führt. Im Falle eines Kurzschlusses begrenzen doppelt-geteilte Transformatoren effektiv die Kurzschlussströme und halten stabile Spannungen zwischen den Zweigen aufrecht, was einen unterbrechungsfreien Betrieb für die Endbenutzer sicherstellt. Wenn ein Batteriesatz auf der einen Seite des Transformators ausfällt, hat dies keinen Einfluss auf die normale Stromversorgung des Batteriesatzes auf der anderen Seite.
Zusammenfassung
Der Vergleich zwischen doppelt-geteilten Hochtransformatoren und gewöhnlichen Hochtransformatoren unterstreicht die Vorliebe für doppelt-geteilte Transformatoren in der großflächigen Photovoltaik-Stromerzeugung und Energiespeicherprojekten.
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