Zisheng Electric considère un transformateur d'énergie solaire comme faisant partie du système de production, et non comme un transformateur de distribution conventionnel avec une plaque signalétique différente. Le transformateur se trouve entre les blocs onduleurs et le réseau collecteur moyenne tension. Son rôle est donc déterminé par la sortie du convertisseur, les mises sous tension répétées, les cycles thermiques diurnes, le flux de puissance inversé et la philosophie de protection des installations. Une sélection correcte commence donc par les entrées de l'étude électrique et les documents d'interface, et pas seulement par la MVA et le rapport de tension requis.
Ce guide explique comment les ingénieurs EPC et les équipes d'approvisionnement peuvent transformer ces entrées en une spécification de transformateur réalisable. Il se concentre sur les décisions qui affectent la température du bobinage, les contraintes d'isolation, les pertes, l'impédance, la coordination de la protection et l'acceptation du FAT. Les exemples sont illustratifs et doivent être remplacés par des données de projet avant l'émission d'une demande de renseignements ou d'un bon de commande.
Une installation photovoltaïque fonctionne rarement avec une seule charge fixe. La production augmente après le lever du soleil, suit les contrôles de l'irradiation et de l'onduleur, puis diminue vers le soir. Les transitoires dans les nuages peuvent modifier rapidement la puissance active, tandis que les commandes de puissance réactive au niveau de l'usine peuvent maintenir un courant élevé même lorsque la puissance active est inférieure à son pic. La nuit, les auxiliaires peuvent imposer une petite charge inverse. Le transformateur doit tolérer cette enveloppe de fonctionnement complète sans dépasser les limites thermiques ou diélectriques convenues.
Spécifier uniquement « 20 MVA, 0,8/33 kV » laisse des questions importantes sans réponse. Le fabricant ne connaît pas le nombre et la puissance nominale des onduleurs, le courant continu maximum en fonctionnement à puissance réactive, les limites de courant harmonique, le traitement du neutre, la disposition du transformateur de mise à la terre, la position prévue des prises, le niveau de court-circuit ou le profil de température ambiante. Si ces éléments restent ouverts, les soumissionnaires peuvent faire des hypothèses différentes et leurs offres ne seront pas techniquement comparables.
Interface de câble onduleur-transformateur illustrative pour une installation photovoltaïque.
Illustration technique générée par l'IA pour la discussion sur les spécifications ; pas un vrai projet client.
La première vérification de conception concerne l’interface basse tension. Confirmez si un transformateur dessert un onduleur, plusieurs onduleurs connectés à un bus BT commun ou un châssis avec plusieurs enroulements secondaires. Enregistrez la tension nominale de l'onduleur, la fenêtre de tension admissible, le courant maximum, le facteur de puissance ou la plage de puissance réactive, les informations sur la fréquence de commutation pertinentes pour les études harmoniques et la disposition des câbles entre l'onduleur et le transformateur. Les bornes secondaires du transformateur, le boîtier de câbles, l'ordre des phases et la tenue aux courts-circuits doivent tous correspondre à cette interface.
Les longs parcours de câbles BT produisent des pertes de courant élevées et peuvent augmenter le nombre de câbles parallèles. Ils affectent également la conception physique du boîtier de câblage et l'espace de courbure. Rapprocher le transformateur de l'onduleur peut réduire les pertes BT, mais cela peut exposer l'unité à une chaleur solaire plus élevée, à la poussière ou à un accès restreint pour la maintenance. La spécification devrait rendre ce compromis visible.
Saisie pour confirmer |
Pourquoi c'est important |
Risque en cas d'omission ou d'erreur |
Preuve à demander |
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Enveloppe de fonctionnement de la centrale MW/Mvar |
Définit le courant aux points de fonctionnement actifs et réactifs |
Charge thermique inattendue ou coupure de l'onduleur |
Courbe de capacité du contrôleur d'usine et fiche technique de l'onduleur |
Plages de tension BT et MT |
Définit le rapport, la plage de prises et les conditions de flux |
Surflux, faible marge de l'onduleur ou mauvaise régulation de tension |
Limites des services publics, étude de flux de charge et philosophie du robinet |
Spectre de courant harmonique |
Prend en charge l'examen des pertes supplémentaires et du chauffage |
Pertes de bobinage/parasite plus élevées et points chauds locaux |
Spectre d'onduleur garanti aux points de fonctionnement pertinents |
Température ambiante et exposition solaire |
Contrôle la marge de refroidissement et la disposition du boîtier |
Température excessive de l'huile supérieure ou du point chaud du bobinage |
Base de conception de site avec profil horaire ou saisonnier |
Niveaux de court-circuit et temps de compensation |
Définit les tâches de tenue mécanique et thermique |
Mouvement ou dommage du bobinage lors d’un défaut du système |
Etude de défauts aux deux bornes du transformateur |
Méthode et fréquence de mise sous tension |
Influence l'appel, les réglages des relais et le plan de commutation |
Déclenchements intempestifs, chute de tension ou sollicitations mécaniques répétées |
Etude de mise sous tension et séquence d'exploitation |
Mise à la terre du système de collecteur |
Détermine le groupe de vecteurs, l'accessibilité neutre et le comportement homopolaire |
Protection angles morts ou équipements de mise à la terre incompatibles |
Schéma unifilaire et étude de mise à la terre |
Base d'évaluation des pertes |
Permet une comparaison du cycle de vie entre les offres |
Prix d'achat bas mais perte d'énergie plus élevée pendant la durée de vie de l'installation |
Facteurs de perte capitalisés et barème des pertes garanties |
Le courant du transformateur dépend de la puissance apparente. Une centrale devant fournir de la puissance réactive à une puissance active élevée peut approcher les limites de courant de l'onduleur et du transformateur avant que l'objectif en MW ne soit atteint. L'acheteur doit définir les points de fonctionnement PQ requis et indiquer si le calibre du transformateur doit les couvrir en continu ou pour une durée limitée. La température ambiante à ces heures-là compte également. Un point de fonctionnement à midi combine un rendement élevé avec un fort chauffage solaire, qui peut être plus exigeant que la moyenne quotidienne.
Les onduleurs modernes contrôlent étroitement leur sortie, mais le concepteur du transformateur a toujours besoin du spectre de courant harmonique attendu et du point d'évaluation. La question importante n’est pas de savoir si les harmoniques existent ; il s'agit de savoir si le spectre garanti entraîne des pertes matérielles supplémentaires dans les enroulements, les turbulences et la structure pour la conception proposée. Un facteur de déclassement global peut être soit insuffisant, soit inutilement conservateur.
Demandez aux soumissionnaires d'indiquer le spectre harmonique utilisé pour leur évaluation thermique, toute perte supplémentaire incluse et les hypothèses de fonctionnement simultané des blocs onduleurs. Si le modèle de l'onduleur peut changer après l'attribution du transformateur, définissez une enveloppe à laquelle les futurs équipements devront répondre. Le résultat doit également être vérifié par rapport à l’étude harmonique de la centrale.
Disposition interne illustrative d’un transformateur triphasé immergé dans l’huile.
Coupe technique générée par l'IA pour l'explication de la conception ; pas la preuve d’une unité fabriquée spécifique.
Un transformateur d'énergie solaire doit rester dans les limites de flux convenues sur toute la plage de tension et de fréquence réelle, y compris la position de prise sélectionnée. La fréquence système la plus basse combinée à la tension appliquée la plus élevée est un cas clé. Les points de consigne de tension de l'onduleur, la variation de tension du collecteur MT et les exigences de puissance réactive du service public peuvent éloigner le point de fonctionnement du point de fonctionnement nominal.
Définissez si le changeur de prises est hors tension ou en charge, la plage et le pas de prise, la prise en fonctionnement normal et qui contrôle tout changeur de prises en charge. De nombreuses unités élévateurs utilisent un changeur de prises hors tension car la régulation fréquente est gérée ailleurs. Ce n’est pas universel. Le choix correct dépend de la bande de tension du service public, de la chute du système de collecteur, de la stratégie du contrôleur de l'usine et de l'accès opérationnel.
Pour un contexte de conception connexe, consultez le guide de Zisheng Electric pour Sélection du transformateur 13,8 kV versus 34,5 kV et explication de impédance de court-circuit du transformateur . La classe de tension et l'impédance affectent le courant du câble, le niveau de défaut, le fonctionnement de l'appareillage et la chute de tension. Ils doivent donc être fixés ensemble plutôt que dans des packages d'approvisionnement séparés.
La conception thermique doit utiliser le profil de température du site et le profil de génération attendu. L’irradiation maximale et la température ambiante maximale peuvent coïncider. L'accumulation de poussière peut réduire les performances du radiateur, tandis que l'air encore présent autour des stations d'onduleurs compactes peut élever la température locale au-dessus de la valeur météorologique. Si des ventilateurs sont proposés, définir leur étagement, les contacts de commande, les points d'alarme, la redondance et l'alimentation auxiliaire.
La série CEI 60076 fournit le cadre général pour la spécification et les tests des transformateurs de puissance. La description officielle du guide de charge par la CEI explique que la température ambiante et les conditions de charge affectent la durée de vie des transformateurs immergés dans l'huile. Les acheteurs doivent faire référence à l'édition actuelle adoptée et aux modifications du projet dans le calendrier technique plutôt que de copier un ancien numéro d'édition à partir d'une spécification existante. Voir le Dossier de publication du guide de chargement CEI pour le domaine d'application de la norme et l'avis de révision.
La capacité cyclique ne doit pas devenir une excuse pour sous-dimensionner l’unité sans une étude concertée. Un modèle thermique nécessite la courbe de charge, le profil ambiant, la température de démarrage, le mode de refroidissement et la politique de vieillissement de l'isolation autorisée. Si la conception EPC nécessite une surcharge temporaire pour une condition N-1, indiquez la durée, la charge de démarrage, la température ambiante maximale et les hypothèses de durée de vie restante requises. Les soumissionnaires doivent retourner une base de calcul traçable.
Une impédance de transformateur plus élevée réduit le courant de défaut en aval mais augmente la chute de tension et peut affecter la stabilité de la tension de l'onduleur. Une impédance plus faible améliore la régulation mais peut pousser les fonctions de court-circuit des appareils de commutation et des câbles vers le haut. La valeur sélectionnée doit provenir d'une étude coordonnée et non d'un pourcentage standard copié d'une autre usine.
Fournissez le niveau de défaut du système des deux côtés, les hypothèses de source X/R, la méthode de mise à la terre et le temps de suppression de la protection. Demandez une impédance garantie à la prise principale, des tolérances et une impédance entre les paires d'enroulements si le transformateur a des secondaires divisés. Les ingénieurs en protection ont également besoin de rapports et de classes de TC, de limites de zones de protection différentielle, d'exigences en matière de défauts de terre restreints, de contacts de température, de dispositifs de pression et d'interfaces de matrice de déclenchement.
Les projets photovoltaïques fonctionnent souvent pendant plusieurs heures en dessous de la charge indiquée sur la plaque signalétique du transformateur. La perte à vide reste donc importante, car elle est présente à chaque fois que le transformateur est sous tension. La perte de charge augmente approximativement avec le carré du courant dans la plage de fonctionnement normale, de sorte que le profil de production affecte sa valeur annuelle. Comparez les offres en utilisant les mêmes facteurs d'évaluation, la même température de référence et le même traitement d'alimentation auxiliaire.
Les valeurs garanties doivent distinguer la perte à vide, la perte de charge dans les conditions de référence indiquées et la puissance du ventilateur ou de la pompe, le cas échéant. Confirmez les tolérances de mesure et le traitement commercial dans les spécifications d’achat. L'article de Zisheng Electric sur le Le test de perte de charge du transformateur chez FAT explique comment la mesure et la correction de la température influencent la comparaison des offres.
Une partie active techniquement correcte peut toujours échouer à l'examen de l'interface du projet. Confirmez les charges de fondation, la disposition des rails ou des patins, le confinement de l'huile, la séparation coupe-feu, l'approche du câble, l'orientation des traversées, la connexion neutre, l'emplacement du kiosque de triage, l'espace de retrait du refroidisseur et l'accès au levage. Pour les sites solaires extérieurs, examinez l’exposition aux ultraviolets, la pénétration de poussière, le drainage, les barrières fauniques et les dégagements maintenables.
L'acheteur doit établir un plan dimensionnel de l'interface et exiger du fabricant qu'il lui renvoie un agencement général coordonné. Le rayon de courbure des câbles et la zone des plaques passe-câbles nécessitent une attention particulière là où de nombreux départs d'onduleurs se terminent par un seul transformateur. Si des parafoudres, des équipements de mise à la terre neutre ou des appareillages MT se trouvent sur le même châssis, attribuez explicitement la responsabilité de l'alimentation et de la conception.
Ce qui suit est un format illustratif, et non une véritable spécification de projet :
Service : transformateur élévateur d'onduleur photovoltaïque, extérieur, fonctionnement cyclique continu
Valeur nominale : [projet MVA] à [mode refroidissement], triphasé, [fréquence] Hz
Rapport : [BT kV] / [MT kV], avec [type de prise, plage et pas]
Groupe vectoriel et neutre : [exigence de l'étude du projet]
Courant continu maximal de l'onduleur : [A] au [point de fonctionnement PQ]
Spectre harmonique : joindre la garantie onduleur pour des cas de fonctionnement définis
Ambiante : [minimum/maximum/moyenne], exposition solaire [oui/non], altitude [m]
Pertes et impédance garanties : planning acheteur complet aux références indiquées
Interfaces : joindre le schéma de protection, le schéma de protection, le schéma de câblage et le dessin des fondations.
Configuration FAT illustrative pour un transformateur d'énergie solaire.
Illustration technique générée par l'IA d'une configuration FAT de transformateur générique ; pas la preuve d’un test spécifique devant témoin.
Le plan d'inspection et d'essai doit identifier les essais de routine, tout type spécifié ou essais spéciaux, les points témoins, les instruments calibrés et les critères d'acceptation. Les documents FAT doivent utiliser les données approuvées de la plaque signalétique et le calendrier des prises. Vérifiez le rapport et le déphasage, la résistance des enroulements, les tests d'isolation, le courant à vide et la perte, la perte et l'impédance de charge, les tests diélectriques lorsque spécifié, le fonctionnement fonctionnel des alarmes/déclenchements, les commandes des ventilateurs et la continuité du câblage.
Ne considérez pas la réussite du rapport de test comme la seule condition de sortie. Examinez les dessins approuvés, l'état des écarts, la nomenclature finale, les certificats d'accessoires, les marquages des bornes, les listes de colisage, les instructions de conservation, la documentation sur l'huile et les limites de transport. Des photographies peuvent étayer le dossier, mais une image générique d’usine ne doit jamais être présentée comme preuve d’un test spécifique devant témoin.
Émettez une fiche de données contrôlée et identifiez chaque champ complété par le soumissionnaire.
Joindre la courbe de capacité de l'onduleur, les études de spectre harmonique et de système de collecteur.
Définissez l'évaluation à l'ambiance et à l'altitude réelles du site.
Indiquer la philosophie du robinet, le robinet normal et l'enveloppe de tension/flux acceptable.
Préciser les pertes garanties, les facteurs d'évaluation et les conditions de référence.
Confirmez les niveaux de défaut, l’impédance cible et le temps d’effacement de la protection.
Gelez les câbles, les fondations, les interfaces de confinement d’huile et d’accès à la maintenance.
Répertoriez les points témoins FAT et les documents livrables requis.
Enregistrez chaque écart dans un seul calendrier de clarification technique.
Zisheng Electric peut examiner les exigences relatives à un transformateur d'énergie solaire , y compris les options de transformateur immergé dans l'huile telles que le Gamme de transformateurs S20 10-35 kV et Transformateur immergé dans l'huile triphasé SZ11 , avec compatible appareillage moyenne tension . L'adéquation du produit reste soumise aux spécifications réelles du projet.
Pour un examen technique, fournissez les dessins, la fiche technique du transformateur, l'onduleur et la liste de charge, les spécifications techniques, le schéma unifilaire, les paramètres du réseau, les informations sur les harmoniques, les conditions environnementales et les contraintes du site d'installation. 'Notre équipe d'ingénierie examinera les exigences et répondra aux demandes de renseignements sur le projet dans les 24 heures.'
