Energiespeicher-Gleichrichtertransformatoren: Funktionen und Spezifikationen

I. Kernfunktionen von Gleichrichtertransformatoren in Energiespeicherkraftwerken

1. Spannungstransformation und Pegelanpassung:Energiespeicher-Batteriecluster arbeiten in einem weiten Gleichspannungsbereich. Das PCS (Power Conversion System) basiert auf demGleichrichtertransformatorum die Hochspannung der Netzseite mit der Niederspannung der Ventilseite in Einklang zu bringen (Schritt-nach oben/Schritt-nach unten). Es wandelt die Netzspannung von 10 kV/35 kV in die von der Energiespeicher-Umwandlungseinheit benötigte Betriebsspannung um und ermöglicht so eine bidirektionale AC/DC-Energieübertragung.
2. Isolierung und Isolierung für die Systemsicherheit:Zwischen dem Hochspannungsnetz und den Energiespeicherbatteriebehältern ist eine galvanische Trennung erforderlich. Die Transformatorwicklungen sorgen für eine Isolierung zwischen Hoch--- und Nieder--Spannungskreisen und verhindern so einen Gleichstromverlust auf der Hoch--Spannungsseite-, der zu Kurzschlüssen oder Batteriebränden führen könnte-und unterdrücken gleichzeitig Gleichtaktstörungen, um Batteriezellen und Steuerplatinen zu schützen.
3. Unterdrückung von Oberwellen und Optimierung der Netzqualität:Häufiges Umschalten zwischen Laden und Entladen erzeugt zusammen mit der IGBT-Kommutierung erhebliche Oberschwingungen.Gleichrichtertransformatorennutzen phasenverschiebende Wicklungsstrukturen, um charakteristische Harmonische (wie die 5., 7. und 11. Ordnung) auszulöschen und dadurch THDi (Total Harmonic Distortion of Current) zu reduzieren. Dies stellt die Einhaltung der Netzanschlussnormen sicher und verhindert durch Oberschwingungen hervorgerufene Schäden an Batterien und Schaltanlagen.
4. Begrenzung des Kurzschlussstoßstroms:Durch die Einrichtung einer geeigneten Kurzschlussimpedanz begrenzt der Transformator Spitzenfehlerströme bei Kurzschlussereignissen entweder auf der Energiespeicherseite oder auf der Netzseite. Dies schützt PCS-Leistungskomponenten, Sicherungen und Batteriemodule und minimiert gleichzeitig die Ausbreitung des Fehlers.
5. Drei-Phasenlasten ausgleichen und Netz-angeschlossene Energie stabilisieren:Gestaffeltes Laden und Entladen über mehrere Batterieeinheiten hinweg kann zu einem dreiphasigen Ungleichgewicht führen. Der Gleichrichtertransformator gleicht Phasenströme und -spannungen aus, sorgt für eine stabile Leistungsabgabe am Netzanschlusspunkt und erfüllt die Netzdispatch-Anforderungen für Frequenzregulierung und Spitzenausgleichsstabilität.

II. Auswahlspezifikationen für Energiespeicher-Spezifische Gleichrichtertransformatoren

(A) Auswahlstandards für die Nennkapazität

Energiespeichersysteme zeichnen sich durch häufiges Laden/Entladen und kurze{0}Dauer sowie einen hohen{1}Leistungsdurchsatz aus; Daher kann die Kapazität nicht auf der Grundlage der konventionellen stationären Leistung berechnet werden:
1. Energiespeicherstationen mit Frequenzregelung: Nennkapazität=PCS-Nennleistung × 1,3–1,5 (um Spielraum für kurze-Dauer vollständige-Lade-/Entladeleistung zu schaffen);
2. Peak-Valley-Arbitrage-Energiespeicherung:Nennkapazität=PCS-Nennleistung × 1,15–1,2;
3. Unter Berücksichtigung zusätzlicher Oberschwingungsverluste erhöht sich die Gesamtkapazität im Vergleich zu Standard-Verteilungstransformatoren um 10 %.
Henan Xintailongbietet spezielle Kapazitätsberechnungsschemata für bidirektionale AC/DC-Energiespeicherlasten, die für die Auswahl in gewerblichen/industriellen und großen zentralisierten Energiespeicherstationen geeignet sind.

(B) Impuls- und Phasenverschiebungswicklungsspezifikationen

1. Kleine -Energiespeicher für Privathaushalte, Gewerbe und Industrie (weniger als oder gleich 500 kVA):12-Puls-Gleichrichtertransformator, THDi Weniger als oder gleich 10 %, erfüllt die Anforderungen an den Anschluss an das Niederspannungsnetz;
2. Große-zentrale Energiespeicherstationen (größer oder gleich 1000 kVA):24-Pulsphasen-verschiebende Struktur, THDi < 5 %, geeignet für 10-kV-Hochspannungsnetzanschluss, entspricht den Stromqualitätsstandards GB/T 14549;
3. Wenn mehrere Energiespeicherwandler parallel betrieben werden, werden Phasenverschiebungstransformatoren verwendet, um harmonische Überlagerungseffekte erheblich zu mildern, sodass keine Filtervorrichtungen mit großer Kapazität erforderlich sind.

(C) Spezifikationen für Spannung und Kurzschlussimpedanz

1. Primärseite:Passt zum 10-kV-/35-kV-Hochspannungsverteilungssystem der Energiespeicherstation; ausgestattet mit einem Stufenschalter (±2 × 2,5 %), um Schwankungen der Netzspannung auszugleichen;
2. Spannung auf der Ventilseite:Streng auf die AC/DC-Umwandlungsspannung des PCS abgestimmt, unter Berücksichtigung bidirektionaler Betriebsbedingungen (Spannungsanhebung beim Laden und Spannungsabsenkung beim Entladen);
3. Kurzschlussimpedanz:Standardisiert auf 9 %–13 %-höher als bei gewöhnlichen Verteilungstransformatoren-, um bidirektionale Kurzschlussströme effektiv zu begrenzen-.

(D) Auswahl von Isolierungs-, Temperaturanstiegs- und Kühlsystemen

Energiespeichergehäuse sind abgedichtet und verfügen nur über begrenzte Belüftung, und einige Außengeräte unterliegen erheblichen Temperaturschwankungen. Folglich erfordern Isolier- und Kühlsysteme verbesserte Spezifikationen:

1. Isolationsklasse:Trockengleichrichtertransformatoren-im Energiespeichergehäuse verfügen im Außenbereich standardmäßig über eine Isolierung der Klasse H (180 Grad).Öl--Gleichrichtertransformatorensind der Klasse F oder höher zugeordnet;
2. Das Design für den Temperaturanstieg sieht einen Spielraum von 20 % vor, um zusätzliche Oberwellenverluste auszugleichen, die durch kontinuierliches Laden und Entladen mit hoher Leistung entstehen.
3. Trocken-Geräte sind mit einem Dual-Lüftersystem (einer aktiv, einer im Standby-Modus) und einer Übertemperatursperre ausgestattet, die eine Leistungsreduzierung des PCS oder eine Systemabschaltung auslöst.

(E) Spezifikationen zum Schutz und zur Anpassung an die Umwelt

1. Gehäuse-basierte Trockentransformatoren- verfügen über die Schutzart IP23 und bieten Staub- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, um Kondensation innerhalb des Energiespeichergehäuses zu widerstehen; In Öl getauchte Geräte für den Außenbereich haben die Schutzart IP44;
2. Metallkomponenten verfügen über eine umfassende Korrosionsschutzbeschichtung, die die Eignung für Außenumgebungen gewährleistet, die durch erhebliche tägliche Temperaturschwankungen und Feuchtigkeitseinwirkung gekennzeichnet sind.
3. Brandschutz:Trockentransformatoren vom -Typ verwenden flammhemmendes gegossenes Epoxidharz, wodurch das Risiko von Bränden auf Ölbasis-eliminiert wird und sie zur bevorzugten Wahl in der Energiespeicherbranche werden.

(F) Auswahl des Kern- und Wickelmaterials

1. Kern:Hoch-permeable, kalt-gewalzte Siliziumstahlbleche mit vollständig auf Gehrung geschnittenen Verbindungen; Die magnetische Flussdichte wird zwischen 1,4 und 1,6 T gesteuert, um Leerlaufverluste und Geräusche bei bidirektionalen Wechsellasten zu minimieren.
2. Wicklungen:Transponierte sauerstofffreie Kupferleiter werden verwendet, um harmonische Wirbelstromverluste zu reduzieren; Wicklungen sind an den Enden mechanisch verstärkt, um elektromagnetischen Wechselkräften standzuhalten, die durch häufiges Schalten der Stromversorgung entstehen.

III. Wichtige Überlegungen zur Modellauswahl

1. Bidirektionale Betriebskompatibilität:Energiespeichertransformatoren müssen den bidirektionalen Energiefluss (Laden und Entladen) unterstützen; Standardunidirektionale Gleichrichtertransformatoren sind ungeeignet.
2. DC-Bias-Unterdrückung:Durch häufiges AC/DC-Umschalten können Gleichstromkomponenten erzeugt werden; Spezifikationen sollten magnetische Kompensationsstrukturen erfordern, um eine Kernsättigung und erhöhtes Rauschen zu verhindern.
3. Grid-Verbindungskonformität:Transformatoren für große Energiespeicheranlagen erfordern vollständige Prüfberichte. Überseeprojekte erfordern IEC undCE-Zertifizierungen.
4. O&M-Überwachungskonfiguration:Zu den Standardfunktionen gehören eine Online-Wicklungstemperaturüberwachung, Übertemperaturalarme und ein Auslöseschutz, die für Betriebs- und Wartungsmodelle für unbemannte Energiespeicher geeignet sind.
5. Lebenszykluskosten-Effizienz:Trockengleichrichtertransformatoren vom -Typ werden wegen ihrer Wartungsfreiheit und Brandsicherheit für die Energiespeicherung in Containern bevorzugt. Öl-Gleichrichtertransformatoren eignen sich für die zentrale Lagerung großer-Kapazitäten im Freien und bieten niedrigere Gesamtbeschaffungskosten.

IV. Vollständiger Auswahlprozess

1. Bestimmen Sie die PCS-Nennleistung, die Lade-/Entladedauer und die Betriebsmodi (z. B. Frequenzregelung oder Arbitrage).
2. Berechnen Sie die Nennkapazität des Transformators unter Berücksichtigung der Spielräume für Überlast und Oberschwingungsverluste.
3. Bestimmen Sie das 12-Puls- oder 24-Puls-Phasenverschiebungsschema basierend auf der installierten Kapazität der Anlage und dem Spannungsniveau des Netzanschlusses.
4. Wählen Sie den Kühltyp (trockener-Typ oder Öl-getaucht) basierend auf dem Layout (Container oder im Freien) und den Brandschutzanforderungen aus.
5. Geben Sie hohe/niedrige Nennspannungen, Spannungsregulierungsabgriffe und Kurzschlussimpedanzparameter an.
6. Definieren Sie Standards für Isolationsklasse, Gehäuseschutz und Kern-/Wicklungsmaterialien.
7. Überprüfen Sie die Testqualifikationen des Herstellers. Für individuelle Anforderungen wenden Sie sich bitte anHenan Xintailongfür spezielle Energiespeicher-Gleichrichtertransformatorlösungen.
8. Schließen Sie die Modellauswahl ab, indem Sie die Stellfläche, die Investitionskosten und die Betriebs- und Wartungskosten umfassend bewerten.