در نیروگاه‌های خورشیدی، ترانسفورماتور‌ها نقشی حیاتی در تطبیق ولتاژ پنل‌ها برای اتصال به شبکه ایفا می‌کنند. این تجهیزات علاوه بر افزایش بهره‌وری و پایداری سیستم، وظایف مهمی مانند جداسازی الکتریکی و فیلتراسیون هارمونیک‌ها را نیز بر عهده دارند. انتخاب صحیح ترانسفورماتور تأثیر مستقیمی بر کارایی و ایمنی کلی نیروگاه دارد. در ادامه، انواع ترانسفورماتور‌های نیروگاه خورشیدی از منظر معیار‌های فنی مختلف بررسی می‌شوند.
در این زمینه، مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «اتصال به شبکه نیروگاه‌های خورشیدی» اهمیت انتخاب محل بهینه و سطح ولتاژ اتصال نیروگاه را بررسی می‌کند و تأثیر آن بر بازدهی شبکه و جلوگیری از افت ولتاژ و اضافه بار را نشان می‌دهد.
انواع ترانسفورماتور‌های مورد استفاده در نیروگاه‌های خورشیدی را می‌توان بر اساس وظیفه‌ای که در زنجیره تبدیل انرژی بر عهده دارند، به سه دسته اصلی تقسیم کرد:
این ترانسفورماتور‌ها به صورت مستقیم به خروجی اینورتر متصل می‌شوند. وظیفه اصلی آنها افزایش ولتاژ AC خروجی اینورتر (معمولاً ۴۰۰ تا ۶۹۰ ولت) به سطح ولتاژ میانی (MV) است که معمولاً بین ۱۰ تا ۳۵ کیلوولت قرار دارد. این افزایش ولتاژ برای انتقال توان در مسافت‌های کوتاه‌تر در داخل نیروگاه یا اتصال به کلیدخانه ضروری است. این ترانسفورماتور‌ها اغلب از نوع خشک هستند تا ریسک آتش‌سوزی در مجاورت اینورتر‌ها به حداقل برسد.
برای آشنایی بیشتر، مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «تزریق برق نیروگاه خورشیدی با ترانسفورماتور» بررسی می‌کند که چگونه ترانسفورماتور افزاینده (step-up) برق خروجی اینورتر را به سطح لازم برای تزریق به شبکه می‌رساند و نقش اساسی آن در تضمین سازگاری با ولتاژ شبکه و حفاظت تجهیزات را توضیح می‌دهد.
این ترانسفورماتور‌ها بزرگ‌ترین و مهم‌ترین ترانسفورماتور‌های یک نیروگاه خورشیدی در مقیاس بزرگ (Utility-Scale) هستند. وظیفه آنها افزایش ولتاژ میانی (MV) که از ترانسفورماتور‌های اینورتر یا مستقیماً از کلیدخانه می‌آید به سطح ولتاژ بسیار بالا (HV) یا فوق ولتاژ بالا (Extra-HV) شبکه انتقال سراسری (مانند ۱۳۲، ۲۰۰ یا ۴۰۰ کیلوولت) است. این افزایش ولتاژ برای کاهش تلفات اهمی در مسافت‌های طولانی خطوط انتقال ضروری است. این نوع ترانسفورماتور‌ها تقریباً همیشه از نوع روغنی هستند، زیرا روغن توانایی خنک‌کاری و عایق‌بندی بسیار بالاتری دارد.
در برخی سیستم‌ها، به ویژه سیستم‌های کوچک و متوسط، از این نوع ترانسفورماتور‌ها برای جداسازی گالوانیکی بین سمت AC اینورتر و شبکه برق استفاده می‌شود. این جداسازی ایمنی سیستم را در برابر شوک‌های الکتریکی و نویز‌های فرکانس بالا تضمین می‌کند و از آسیب به اینورتر در صورت بروز خطا‌های شبکه جلوگیری می‌نماید. استفاده از آنها به ویژه در اینورتر‌های بدون ترانسفورماتور برای تطابق با استاندارد‌های ایمنی الزامی است.
ترانسفورماتور‌های مورد استفاده در نیروگاه‌های خورشیدی تنها نسخه‌ای از ترانسفورماتور‌های صنعتی استاندارد نیستند؛ بلکه به طور ویژه برای پاسخگویی به الزامات منحصر‌به‌فرد سیستم‌های فتوولتائیک (PV) طراحی و بهینه‌سازی شده‌اند. این ترانسفورماتور‌ها باید بتوانند در شرایط عملکردی خاصی کار کنند که در شبکه‌های سنتی برق کمتر مشاهده می‌شود و نقش حیاتی در پایداری، ایمنی و بهره‌وری بلندمدت نیروگاه ایفا می‌کنند.
مدیریت هارمونیک‌ها و کیفیت توان: طراحی این ترانسفورماتور‌ها به گونه‌ای است که می‌توانند هارمونیک‌ها و نویز‌های الکتریکی ناشی از اینورتر‌ها را جذب و فیلتر کنند. این قابلیت باعث کاهش گرمای اضافی، جلوگیری از آسیب به سیم‌پیچ‌ها و افزایش طول عمر مفید تجهیزات می‌شود.
راندمان بالا در شرایط بار متغیر: برخلاف ترانسفورماتور‌های شبکه که عمدتاً با بار ثابت کار می‌کنند، ترانسفورماتور‌های PV باید در طول روز و با تغییرات تابش خورشید، بار‌های متغیر را با کمترین تلفات و بالاترین راندمان مدیریت کنند. این ویژگی برای به حداکثر رساندن تولید انرژی و کاهش اتلاف توان حیاتی است.
مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت: اغلب این تجهیزات در محیط‌های بیرونی و مناطق دورافتاده نصب می‌شوند، بنابراین طراحی آنها شامل مقاومت در برابر دمای بالا، تابش UV، رطوبت، گرد و غبار و سایر عوامل محیطی است. استفاده از مواد عایق و خنک‌کننده مناسب، اطمینان از عملکرد پایدار و طول عمر طولانی ترانسفورماتور را تضمین می‌کند.
ایمنی و جداسازی گالوانیکی: بسیاری از ترانسفورماتور‌های PV مجهز به جداسازی الکتریکی هستند تا ایمنی شبکه و تجهیزات حساس مانند اینورتر‌ها تضمین شود. این ویژگی از آسیب ناشی از شوک‌های الکتریکی، نوسانات ولتاژ و نویز فرکانس بالا جلوگیری می‌کند.
سفارشی‌سازی برای پروژه‌ها: بسته به اندازه و معماری نیروگاه (مرکزی یا توزیع‌شده)، ترانسفورماتور‌ها می‌توانند خشک یا روغنی باشند و پارامتر‌هایی مانند سطح ولتاژ، توان خروجی و سیستم خنک‌کننده بر اساس نیاز پروژه بهینه‌سازی می‌شوند.
برای اطلاعات بیشتر، صفحه تشریحی «Solar Power Transformer: Definitions, Differences and Buying Guide» در شرکت Evernew Transformer مفاهیم ترانسفورماتور PV را شرح می‌دهد، تفاوت‌ها با ترانسفورمر‌های معمولی را نشان می‌دهد، پارامتر‌های کلیدی برای انتخاب (توان نامی، ولتاژ، بازده، استانداردها، نحوه خنک‌شدن، انطباق با شرایط محیطی) را بیان می‌کند.
همچنین در این زمینه، مقاله «What Is a Solar Transformer? Design Features and Benefits for PV Systems» در NPC Electric ویژگی‌های طراحی ترانسفورماتور PV را توضیح می‌دهد؛ از جمله ساختار سیم‌پیچ تقسیم‌شده (double-split winding)، مقاومت در برابر هارمونیک‌ها، سازگاری برای نصب در فضای باز یا تجهیزات محافظ و نرم‌افزار‌های خنک‌کننده پیشرفته تا کارایی و ایمنی سیستم افزایش یابد.
برای آشنایی بیشتر، مقاله «Solar Transformer, Get The Best Price» در Daelim Transformer عملکرد ترانسفورمر‌های مخصوص سیستم‌های PV را بررسی می‌کند، از طراحی مطابق با استاندارد‌های بین‌المللی مثل IEEE/IEC، میزان توان و ولتاژ ورودی/خروجی، قابلیت تحمل بار اضافه و حفاظت‌های محیطی مانند مقاومت در برابر گرما، حرارت و شرایط جوی سخت.
در کشورمان ظرفیت تولید داخلی ترانسفورماتور‌های مورد نیاز نیروگاه‌های خورشیدی وجود دارد و با تکیه بر توانمندی‌های بومی و فناوری‌های پیشرفته، می‌توان انواع مختلف ترانسفورماتور‌ها را با ظرفیت‌های بالا و مطابق استاندارد‌های بین‌المللی تولید کرد.
برای مثال، یک شرکت داخلی ترانسفورماتوری با ظرفیت ۱۵۰ مگاوات‌آمپر و ولتاژ ۳۳ به ۴۰۰ کیلوولت تولید کرده است که در کمتر از ۴ ماه و با استفاده از دانش بومی و کیفیتی در کلاس جهانی ساخته شده و در نیروگاه خورشیدی ۶۰۰ مگاواتی آفتاب شرق کوهپایه اصفهان نصب خواهد شد.
علاوه بر این، انواع دیگر ترانسفورماتور‌های قدرت، فوق توزیع و توزیع نیز با توان‌های مختلف تولید می‌شوند و قادرند بار‌های متغیر روزانه و شرایط محیطی سخت مانند دما، تابش خورشید، رطوبت و گرد و غبار را تحمل کنند. تولید داخلی این تجهیزات باعث کاهش وابستگی به واردات و تسهیل توسعه نیروگاه‌های خورشیدی در سطح کشور می‌شود.
ترانسفورماتور‌ها بخش کلیدی هر نیروگاه خورشیدی هستند که علاوه بر تطبیق ولتاژ و جداسازی ایمنی، بهره‌وری و پایداری سیستم را تضمین می‌کنند. انتخاب صحیح نوع ترانسفورماتور با توجه به کاربرد، محل نصب و معماری نیروگاه، نقش تعیین‌کننده‌ای در کاهش تلفات، افزایش ایمنی و بهینه‌سازی عملکرد بلندمدت نیروگاه دارد. این تجهیزات با مدیریت دقیق جریان و ولتاژ، از آسیب به اینورتر‌ها و تجهیزات حساس جلوگیری می‌کنند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
