太陽光発電変圧器の選択: インバータのデューティ、高調波、および熱マージン

Zisheng Electric は、 太陽光発電変圧器に取り組んでいます。 銘板が異なる従来の配電変圧器としてではなく、発電システムの一部として変圧器はインバータ ブロックと中電圧コレクタ ネットワークの間に位置するため、その義務はコンバータの出力、繰り返しの通電、日中の熱サイクル、逆潮流、およびプラント保護の考え方によって決まります。したがって、正しい選択は、必要な MVA と電圧比だけでなく、電気研究の入力とインターフェースの文書から始まります。

このガイドでは、EPC エンジニアと調達チームがこれらの入力を実行可能な変圧器仕様に変換する方法について説明します。巻線温度、絶縁応力、損失、インピーダンス、保護調整、FAT の受け入れに影響を与える決定に焦点を当てています。これらの例は例示的なものであり、問​​い合わせまたは発注書を発行する前にプロジェクト データに置き換える必要があります。

太陽光発電変圧器にデューティベースの仕様が必要な理由

太陽光発電プラントが 1 つの固定負荷で稼働することはほとんどありません。出力は日の出後に上昇し、日射量やインバータ制御に従い、夕方に向けて低下します。クラウドの過渡現象により有効電力が急速に変化する可能性がありますが、プラントレベルの無効電力コマンドは、有効電力がピークを下回っている場合でも電流を高く保つ可能性があります。夜間には、補助装置により小さな逆荷重がかかることがあります。変圧器は、合意された熱制限または誘電制限を超えることなく、この完全な動作範囲に耐える必要があります。

「20 MVA、0.8/33 kV」のみを指定すると、重要な疑問が解決されません。メーカーは、インバータの数と定格、無効電力運転時の最大連続電流、高調波電流制限、中性点処理、接地変圧器の配置、予想されるタップ位置、短絡レベル、または周囲温度プロファイルを知りません。これらの項目が未解決のままの場合、入札者は異なる仮定を立てる可能性があり、入札者のオファーは技術的に比較できなくなります。

太陽光発電プラントのインバータと変圧器間のケーブル インターフェイスの例。

仕様の議論のための AI 生成のエンジニアリング イラスト。実際の顧客プロジェクトではありません。

インバータから変圧器へのインターフェースから始めます

最初の設計チェックは、低電圧インターフェースです。 1 つの変圧器が 1 つのインバータ、共通の LV バスに接続された複数のインバータ、または複数の二次巻線を備えたスキッドに機能するかどうかを確認します。インバータの定格電圧、許容電圧ウィンドウ、最大電流、力率または無効電力の範囲、高調波研究に関連するスイッチング周波数情報、およびインバータと変圧器間のケーブル配置を記録します。変圧器の 2 次端子、ケーブル ボックス、相順、および短絡耐性がすべてこのインターフェースに適合する必要があります。

LV ケーブルを長くすると電流損失が大きくなり、並列ケーブルの数が増える可能性があります。また、物理的なケーブル ボックスの設計や曲げスペースにも影響します。変圧器をインバータの近くに移動すると、LV 損失を減らすことができますが、ユニットがより高い太陽熱、ほこり、またはメンテナンスへのアクセスの制限にさらされる可能性があります。仕様では、そのトレードオフを可視化する必要があります。

結果を変える太陽光発電変圧器の設計入力

連続電流は MW ヘッドラインより大きくなる可能性があります

変圧器の電流は皮相電力に依存します。高有効出力で無効電力を供給する必要があるプラントでは、MW 目標に到達する前にインバータと変圧器の電流制限に近づく可能性があります。購入者は、必要な PQ 動作点を定義し、変圧器の定格がそれらを継続的にカバーする必要があるのか​​、それとも限られた期間だけカバーする必要があるのか​​を明記する必要があります。その時間帯の周囲温度も重要です。正午の動作点では、高出力と強力な太陽熱加熱が組み合わされており、1 日の平均よりも要求が厳しくなる可能性があります。

高調波には一般的な乗算器ではなくデータが必要です

最新のインバータは出力を厳密に制御しますが、変圧器の設計者は依然として予想される高調波電流スペクトルと評価ポイントを必要とします。重要な問題は、高調波が存在するかどうかではありません。それは、保証されたスペクトルが、提案された設計に対して材料の追加の巻線、渦、および構造損失を引き起こすかどうかです。包括的なディレーティング係数は不十分であるか、不必要に保守的である可能性があります。

入札者には、熱評価に使用した高調波スペクトル、含まれる追加損失、およびインバーター ブロックの同時動作の仮定を述べるように依頼します。変圧器の選定後にインバータのモデルが変更される可能性がある場合は、将来の機器が満たさなければならないエンベロープを定義します。結果はプラント調和研究と照らし合わせてチェックする必要もあります。

三相油入変圧器の内部構成例。

デザイン説明用に AI が生成した技術的な断面図。特定の製造ユニットの証拠ではありません。

コア磁束、電圧範囲、タップの選択

太陽光 発電変圧器は、 選択したタップ位置を含む実際の電圧および周波数範囲全体にわたって、合意された磁束制限内に留まらなければなりません。最も低いシステム周波数と最も高い印加電圧の組み合わせが重要なケースです。インバータ電圧設定値、MV コレクタ電圧変動、商用無効電力要件により、動作点が公称値からずれる可能性があります。

タップ チェンジャーが非通電か負荷時か、タップ範囲とステップ、通常の動作タップ、および負荷時タップ チェンジャーを誰が制御するかを定義します。頻繁な調整は別の場所で処理されるため、多くの昇圧ユニットは非通電状態のタップ チェンジャーを使用します。それは普遍的なものではありません。正しい選択は、商用電圧帯、コレクタ システムの電圧降下、プラント コントローラの戦略、および運用アクセスによって異なります。

関連する設計コンテキストについては、Zisheng Electric のガイドを参照してください。 13.8 kV と 34.5 kV の変圧器の選択 とその説明 トランスの短絡インピーダンス。電圧クラスとインピーダンスは、ケーブル電流、障害レベル、開閉装置のデューティ、および電圧降下に影響を与えるため、個別に調達したパッケージではなく、一緒に固定する必要があります。

熱設計、冷却、および周期的負荷

熱設計では、サイト温度プロファイルと予想される発電プロファイルを使用する必要があります。ピーク日射量とピーク周囲温度は一致する場合があります。ほこりが蓄積するとラジエーターの性能が低下する可能性がある一方、コンパクトなインバーター ステーションの周囲に空気が滞留すると、局所の温度が気象値を超える可能性があります。ファンが提案されている場合は、そのステージング、制御接点、アラーム ポイント、冗長性、および補助電源を定義します。

IEC 60076 シリーズは、電源変圧器の仕様とテストのための一般的な枠組みを提供します。 IEC の負荷ガイドの公式説明では、周囲温度と負荷条件が油入変圧器の寿命に影響を与えると説明しています。購入者は、従来の仕様から古いエディション番号をコピーするのではなく、技術スケジュールで現在採用されているエディションとプロジェクトの修正を参照する必要があります。を参照してください。 IEC ローディングガイド発行記録。 規格の範囲および改訂通知に関する

サイクル能力は、合意された研究なしにユニットの規模を小さくする言い訳になってはなりません。熱モデルには、負荷曲線、周囲プロファイル、開始温度、冷却モード、および許容される絶縁劣化ポリシーが必要です。 EPC 設計で N-1 状態の一時的な過負荷が必要な場合は、期間、開始負荷、最大周囲温度、および必要な残余寿命の仮定を記載します。入札者は追跡可能な計算根拠を返送する必要があります。

インピーダンス、フォールトデューティおよび保護調整

変圧器のインピーダンスが高くなると、下流の故障電流は減少しますが、電圧降下が増加し、インバータ電圧の安定性に影響を与える可能性があります。インピーダンスが低いと調整が改善されますが、開閉装置やケーブルの短絡負荷が増加する可能性があります。選択される値は、他のプラントからコピーした標準パーセンテージではなく、調整された研究に基づいて決定される必要があります。

両側のシステム障害レベル、ソース X/R の仮定、接地方法、および保護解除時間を提供します。変圧器が二次側を分割している場合は、主タップでの保証されたインピーダンス、許容差、および巻線ペア間のインピーダンスを問い合わせてください。保護エンジニアには、CT 比とクラス、差動保護ゾーンの制限、制限地絡要件、温度接点、圧力装置、トリップ マトリックス インターフェイスも必要です。

損失と入札の比較

太陽光発電プロジェクトは、変圧器の銘板に負荷がかかっていない状態で長時間稼働することがよくあります。したがって、無負荷損失は、変圧器に通電しているときは常に存在するため、依然として重要です。負荷損失は、通常の動作範囲内で電流のおよそ 2 乗に応じて増加するため、発電プロファイルはその年間値に影響します。同じ評価要素、基準温度、補助電源処理を使用して入札を比較します。

保証値は、無負荷損失、規定の基準条件での負荷損失、および該当する場合はファンまたはポンプの電力を区別する必要があります。購入仕様書で測定公差と商用処理を確認してください。 Zisheng Electric の記事 FAT での変圧器負荷損失テストでは、 測定と温度補正が入札比較にどのように影響するかを説明します。

機械的配置と現場インターフェース

技術的に正しいアクティブ パーツであっても、プロジェクト インターフェイスのレビューで不合格になる可能性があります。基礎荷重、レールまたはスキッドの配置、油の封じ込め、火災の分離、ケーブルのアプローチ、ブッシングの向き、中立接続、整列キオスクの位置、クーラーの取り外しスペース、および昇降アクセスを確認します。屋外の太陽光発電施設の場合は、紫外線への曝露、粉塵の侵入、排水、野生生物の障壁、維持可能な隙間を調べてください。

購入者は、寸法インターフェース図面を発行し、製造業者に調整された一般的な取り決めを返送するよう要求する必要があります。多くのインバータ フィーダが 1 つの変圧器で終端する場合、ケーブルの曲げ半径とグランド プレートの面積に特に注意が必要です。避雷器、中性点接地装置、または MV 開閉装置が同じスキッド上に設置されている場合は、供給および設計の責任を明示的に割り当ててください。

仕様入力例

以下は形式例であり、実際のプロジェクト仕様ではありません。

• サービス: PV インバータ昇圧変圧器、屋外、連続周期運転

• 定格: [プロジェクト MVA]、[冷却モード]、三相、[周波数] Hz

• 比率：[LV kV] / [MV kV]、[タップタイプ、レンジ、ステップ]あり

• ベクトルグループと中立: [プロジェクトの研究要件]

• 最大連続インバータ電流：[PQ動作点]で[A]

• 高調波スペクトル: 定義された動作ケースに対してインバータ保証を付加します

• 環境: [最小/最大/平均]、日射量 [はい/いいえ]、高度 [m]

• 保証された損失とインピーダンス: 記載された参照先での完全な購入者スケジュール

• インターフェース: 単線、保護図、ケーブルスケジュール、および基礎図面を添付します。

太陽光発電変圧器の FAT セットアップの例。

AI が生成した一般的なトランス FAT セットアップのエンジニアリング図。特定の目撃実験の証拠ではありません。

リリース前の FAT とドキュメントのチェック

検査およびテスト計画では、日常的なテスト、指定されたタイプまたは特殊なテスト、立会ポイント、校正された機器、および合格基準を特定する必要があります。 FAT ドキュメントでは、承認された銘板データとタップ スケジュールを使用する必要があります。比と位相変位、巻線抵抗、絶縁テスト、無負荷電流と損失、負荷損失とインピーダンス、指定されている場合の誘電テスト、アラーム/トリップの機能動作、ファン制御と配線の連続性をチェックします。

合格したテストレポートを唯一のリリース条件として扱わないでください。承認された図面、逸脱ステータス、最終部品表、付属品証明書、端子マーク、パッキングリスト、保存指示、オイル文書、および輸送制限を確認します。写真は記録を裏付けることができますが、一般的な工場の画像を特定の立会テストの証拠として提示してはなりません。

比較可能なオファーの調達チェックリスト

• 1 つの管理されたデータシートを発行し、入札者が記入したすべてのフィールドを特定します。

• インバータの能力曲線、高調波スペクトル、およびコレクタシステムの調査結果を添付します。

• 実際の現場の周囲および高度での評価を定義します。

• タップの哲学、通常のタップ、および許容可能な電圧/磁束エンベロープを説明します。

• 保証損失、評価要素、基準条件を指定します。

• 障害レベル、インピーダンス目標、保護解除時間を確認します。

• ケーブル、基礎、油封じ込め、およびメンテナンスアクセスインターフェイスを凍結します。

• FAT 証人ポイントと必要な文書提出物をリストします。

• すべての逸脱を単一の技術的説明スケジュールに記録します。

太陽光発電変圧器の全業務をZisheng Electricに送信してください

Zisheng Electric は、 太陽光発電用変圧器の要件を検討できます。これには、 S20 10 ～ 35 kV 変圧器範囲 と SZ11三相油入変圧器、互換性のある 高圧開閉装置。製品の適合性は、実際のプロジェクト仕様に依存します。

エンジニアリングレビューの場合は、図面、変圧器データシート、インバーターと負荷リスト、技術仕様、単線図、グリッドパラメータ、高調波情報、環境条件、設置場所の制約を提供してください。 「当社のエンジニアリング チームは要件を確認し、プロジェクトに関する問い合わせに 24 時間以内に対応します。」