Transformador Solar

O transformador solar é um equipamento de energia central projetado especificamente para sistemas de geração de energia solar. Ele converte a saída de energia CA de baixa-tensão do inversor em energia CA de média e alta-tensão adequada para conexão à rede ou transmissão de longa-distância, a fim de reduzir perdas na linha, melhorar a eficiência da transmissão e obter isolamento elétrico da rede elétrica, garantindo a operação segura e estável do sistema.

A principal função de um transformador solar é aumentar a tensão. Os painéis solares geram corrente contínua (CC) de baixa-tensão, que é convertida em corrente alternada (CA) por um inversor.

• Aumento de tensão: A corrente contínua (CC) de baixa tensão gerada por painéis solares, normalmente entre 400 V e 1.000 V, não é adequada para transmissão-de longa distância. Ele é convertido em corrente alternada (CA) de 11kV, 33kV ou até mais por meio de um inversor para atender aos padrões de acesso à rede e obter transmissão de longa-distância, baixas perdas e conexão segura de energia elétrica à rede.
• Isolamento elétrico: alcançar o isolamento físico entre o lado do sistema fotovoltaico (lado primário) e o lado da rede (lado secundário), evitando reversão de alta tensão ou refluxo de corrente de falha na rede e protegendo a segurança dos equipamentos principais, como inversores e baterias.
• Otimização da qualidade de energia: Suprimir o 3º, 5º e 7º harmônicos gerados pelos inversores (a distorção harmônica total pode chegar a 8% -15%), reduzir a poluição da rede elétrica e garantir que a eletricidade conectada à rede atenda aos padrões nacionais.
• Adaptação do sistema e suporte estável: combinando as características de flutuação da saída fotovoltaica, com boa capacidade de sobrecarga (capaz de suportar cargas de curto-prazo de 110% -120%), adaptando-se às flutuações frequentes de energia causadas por mudanças na iluminação e garantindo a operação estável do sistema.
• Princípio de funcionamento: O transformador consiste em um núcleo de ferro fechado e dois enrolamentos isolados: o enrolamento primário é conectado a uma fonte de alimentação de baixa-tensão e o enrolamento secundário emite energia elétrica de alta-tensão.
• De acordo com a lei da indução eletromagnética de Faraday, a tensão pode ser aumentada proporcionalmente ajustando a relação de espiras dos enrolamentos primário e secundário.
• A energia é transmitida através de acoplamento de campo magnético sem conexão elétrica direta, alcançando funções duplas de conversão de tensão e isolamento elétrico.

Ao selecionar um transformador solar, o tipo é determinado principalmente com base no ambiente de instalação, requisitos de capacidade e padrões de segurança:

A maior diferença entre os transformadores solares e os transformadores de potência comuns é que eles precisam lidar com as características elétricas especiais dos sistemas fotovoltaicos:

• Lidando com harmônicos e alto dv/dt: o inversor usa tecnologia de modulação por largura de pulso (PWM) de alta{0}frequência para gerar correntes não senoidais, incluindo harmônicos de alta-ordem e frentes de tensão acentuadas (dv/dt pode atingir 500 V/microssegundo), o que pode facilmente causar perdas adicionais por correntes parasitas e superaquecimento local no enrolamento do transformador, acelerando o envelhecimento do isolamento.
• Solução: adote uma estrutura de enrolamento especial (como enrolamento dividido) e uma camada de blindagem eletrostática para filtrar ondulações de alta-frequência e proteger o isolamento principal.
• Lidando com flutuações de tensão e componentes CC: A geração de energia fotovoltaica é afetada pelo clima, resultando em grandes flutuações de saída e no risco de injeção de componentes CC, o que pode causar saturação e aquecimento do núcleo do transformador.
• Solução: Projete uma faixa de regulação de tensão mais ampla (como ± 2 × 2,5%) e tenha uma certa tolerância magnética de polarização CC.
• Lidar com ambientes adversos: As centrais fotovoltaicas são frequentemente construídas em ambientes extremos, como desertos, planaltos e zonas costeiras, enfrentando desafios como altas temperaturas, tempestades de areia, corrosão por névoa salina e grandes diferenças de temperatura entre o dia e a noite.
• Solução: Melhore o nível de proteção (IP54/65), use revestimento anticorrosivo C5-M-e use materiais de isolamento que sejam resistentes a UV e a altas temperaturas.

Os transformadores solares são um elo indispensável nos sistemas fotovoltaicos e devem ter três funções principais: reforço, isolamento e filtragem. A escolha do transformador certo não depende apenas da capacidade e da tensão na placa de identificação, mas também de sua capacidade de otimizar a supressão de harmônicos, o projeto de dissipação de calor e a adaptabilidade ambiental. Isto é crucial para garantir a receita de geração de energia das centrais fotovoltaicas ao longo do seu ciclo de vida de 25 anos.

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