При выборе нового энергетического боксового трансформатора, какие факторы необходимо учитывать?

2025-08-15

При выборе блочной трансформаторной подстанции (БКТП) для возобновляемых источников энергии необходимо учитывать конкретные условия применения (например, солнечные электростанции, ветропарки, системы хранения энергии, зарядные станции), технические характеристики, условия эксплуатации и требования на протяжении всего жизненного цикла проекта, чтобы обеспечить безопасную, стабильную и эффективную работу. Ниже приведены ключевые факторы, которые следует учитывать:

1. Адаптация к условиям применения

Различные сценарии использования возобновляемых источников энергии имеют свои особенности, поэтому важно четко определить требования:

Солнечные электростанции:

Должны выдерживать условия открытой местности (пустыни, крыши, агровольтаика).
Учитывать распределенную структуру фотоэлектрических модулей (совместимость с инверторами стрингового или центрального типа).
Соответствовать выходному напряжению солнечных батарей (например, 380 В / 10 кВ).
Обладать устойчивостью к высоким температурам и защитой от пыли и песка.

Ветропарки:

Часто расположены в высокогорных, холодных или прибрежных зонах.
Должны выдерживать сильный ветер, экстремально низкие температуры (ниже -30°C) и коррозию от соленого воздуха.
Совместимость с выходным напряжением ветровых инверторов (например, 690 В / 35 кВ).
В некоторых случаях требуется встроенная молниезащита (для районов с высокой грозовой активностью).

Системы хранения энергии:

Должны учитывать характеристики заряда/разряда аккумуляторов (кратковременные высокие нагрузки).
Для литий-ионных систем необходима взрывозащищенная конструкция (например, корпус с защитой от взрыва) и система газового пожаротушения.
Совместимость с напряжением и мощностью PCS (преобразователя энергии).

Зарядные станции:

Часто используются в городских условиях, поэтому требуют компактных размеров (для ограниченного пространства).
Высокий класс защиты (не ниже IP54, защита от дождя).
Поддержка частых включений/выключений (из-за переменной нагрузки при зарядке).
Возможность работы с несколькими уровнями напряжения (например, для быстрой зарядки постоянным током).

2. Совместимость ключевых технических параметров

Технические характеристики являются критически важными и должны соответствовать требованиям энергосистемы:

Номинальная мощность:

Определяется максимальной выходной мощностью оборудования (например, мощность солнечной станции или ветрогенератора).
Обычно предусматривается запас 10–20% (чтобы избежать перегрузки).
Например, для солнечной станции мощностью 10 МВт часто используют две БКТП по 5000 кВА (основная и резервная или параллельное подключение).

Уровни напряжения:

Первичная сторона (высокое напряжение) должна соответствовать напряжению сети (например, 10 кВ / 35 кВ / 110 кВ).
Вторичная сторона (низкое напряжение) должна соответствовать выходному напряжению инвертора/преобразователя (например, 315 В / 690 В для солнечных инверторов).
Для повышающих трансформаторов необходимо учитывать коэффициент трансформации (например, 690 В / 10 кВ).

Напряжение короткого замыкания (КЗ):

Влияет на ток КЗ и регулировку напряжения.
Должно соответствовать настройкам защиты сети (обычно 4–6% для баланса между регулировкой и устойчивостью к КЗ).

Система охлаждения:

Для умеренного климата: естественное воздушное охлаждение (AN).
Для жарких регионов (например, пустынные солнечные станции): принудительное воздушное (AF) или водяное охлаждение (WF).
Для холодных регионов: масляные трансформаторы с подогревом (избегать водяного охлаждения из-за риска замерзания).

3. Ключевые эксплуатационные характеристики

КПД:

Для долгосрочных проектов (20–25 лет) важна высокая эффективность.
Предпочтительны трансформаторы класса энергоэффективности I (например, с аморфным сердечником и медными обмотками).
Потери холостого хода ≤0,3%, потери под нагрузкой ≤0,5%.

Перегрузочная способность:

Должна выдерживать кратковременные перегрузки (например, 1,2× номинала в течение 1 часа, 1,5× в течение 30 минут).
Обмотки и изоляция должны быть рассчитаны на высокие температуры (например, изоляция класса F, допускающая работу при 155°C).

Устойчивость к гармоникам:

Инверторы и преобразователи создают гармонические искажения (3-я, 5-я гармоники).
Трансформатор должен иметь встроенные фильтры или специальную конструкцию обмоток.
Коэффициент нелинейных искажений (THD) ≤5% (соответствует требованиям сети).

Регулировка напряжения:

Для систем с нестабильной генерацией (например, ветер, солнечная энергия) рекомендуется наличие РПН (регулирование под нагрузкой) в диапазоне ±3×2,5%.

4. Адаптация к окружающей среде

Диапазон температур:

Рабочий диапазон (например, от -40°C до +50°C).
В холодных регионах — подогрев масла.
В жарких регионах — усиленное охлаждение (например, дополнительные радиаторы или кондиционирование).

Класс защиты (IP):

Для открытых площадок (IP54 и выше).
Для прибрежных зон (IP65, антикоррозийное покрытие).
Для пыльных регионов — воздушные фильтры.

Особые условия:

Высокогорье (≥1000 м): снижение изоляционных свойств (на 10% каждые 1000 м), требуется специальное исполнение.
Сейсмоопасные зоны: устойчивость к землетрясениям (например, 9 баллов).
Зоны с высокой грозовой активностью: встроенные ограничители перенапряжений и заземление (сопротивление ≤4 Ом).

5. Умные функции и удобство обслуживания

Мониторинг и связь:

Встроенные датчики (температура масла, обмоток, ток нагрузки и т. д.).
Поддержка 4G/5G, LoRa, Ethernet для интеграции в SCADA или облачные платформы (например, Huawei, Sungrow).

Модульная конструкция: