ترانسفورماتور توزیع تنظیم ولتاژ و انرژی پاک
تعداد زیاد پنل های خورشیدی در استرالیا، مشکلات اضافه ولتاژ را در تعداد زیادی از شبکه‌های توزیع به‌وجود آورده‌است. ترانسفورماتور توزیع تنظیم ولتاژ می‌تواند به حل این مسئله یاری رساند.
استرالیا سرزمین خورشید است. در شهر پرت (Perth) واقع در غرب استرالیا که دفتر مرکزی شرکت برق غرب (Western Power) در آن قرار دارد، در حدود 3.300 ساعت آفتابی در سال ثبت شده‌‌است. این مایه‌ی رشک فعالان انرژی پاک در اروپای غربی است. برای مقایسه، در دفتر مرکزی شرکت MR در شهر رگنزبورگ آلمان تنها هزار و 600 ساعت آفتابی وجود دارد. تعجبی ندارد که استرالیا در زمینه‌ی میزان انرژی تولیدی از سیستم های فتوولتائیک (PV)، مقاوم اول را به خود اختصاص داده‌است. 3/2 میلیون پنل خورشیدی برروی بام ساختمان‌ها در استرالیا نصب‌شده که توانی معادل یک گیگاوات تولید می‌کنند. این رقم در سال‌های پیش رو سالانه 150مگاولت آمپر افزایش خواهد یافت.
تعداد مشترکین مسکونی که برق تولیدی از انرژی های نو را به شبکه تزریق می‌کنند درحال افزایش است. این موضوع باعث نوسانات ولتاژ می‌شود. ECOTAP VPD ترانسفورماتورهای توزیع انعطاف ناپذیر را به ترانسفورماتورهای هوشمند تنظیم ولتاژی تبدیل کرده است که نوسانات ولتاژ شبکه‌ی فشار متوسط را متعادل می‌کنند و در شبکه‌ی فشار ضعیف، به تغییرات توان ورودی و تغییرات بار پاسخ مناسب می‌دهند.
ECOTAP VPD حجم کمی داشته و ابعاد ترانسفورماتورهای توزیع را تغیر نمی‌دهد.
مناسب برای آب و هوا ، نامناسب برای شبکه
این خبر بسیار خوبی برای ماریزا باتلر، کارشناس ارشد شبکه در شرکت برق غرب است: «ما می‌خواهیم که مشترکین هرچه بیشتری از پنل های خورشیدی استفاده کرده و مازاد برق تولید شده‌ی خود را به شبکه تزریق کنند. آنها با این‌کار به پاک نگه‌داشتن آب و هوا کمک می‌کنند.» اما متاسفانه یک مشکل وجود دارد: اگر نسبت توانی که از سمت مشترکین دارای پنل های خورشیدی به‌صورت معکوس به شبکه فشار ضعیف تزریق می‌شود، بسیار زیاد باشد، ولتاژ شبکه نیز افزایش خواهد یافت. این مسئله به‌ویژه در بهار و پاییز که هوا ملایم‌تر بوده و سیستم‌های تهویه‌ی مطبوع اغلب خاموش هستند اتفاق می‌‌افتد. چراکه مردم وقت بیشتری را در بیرون از منزل سپری می‌کنند و مصرف برق کاهش می‌یابد. اما این موضوع برای خورشید بی‌اهمیت است و همچنان بی‌وقفه برروی پنل‌ها می‌تابد.
تغییرات اندک در ولتاژ فشار ضعیف طبیعی است. اما حدودی وجود دارد که نباید از آن تجاوز کرد. در اروپا بازه‌ی ولتاژی 58 ولت (230V +/-10%) و برای شرکت برق غرب، در آن‌طرف دنیا، این بازه تنها 29ولت (240V +/-6%) است.
پرسنل شرکت برق غرب در حال یک دستگاه ترانسفورماتور توزیع هوایی مجهز به تپ‌چنجر ECOTAP VPD هستند.
بهره‌مندی استرالیا از ترانسفورماتور توزیع تنظیم ولتاژ
در آلمان، شرکت MR تحقیقات خود را در خصوص این موضوع، در سال 2012 و زمانی آغاز کرد که رشد استفاده از نیروگاه‌های تولید پراکنده در کشورهای صنعتی، توجه بیشتر به شبکه‌های فشار متوسط و فشار ضعیف را می‌طلبید. خب، چگونه می‌توان ولتاژ را در شبکه های توزیعی که توسط منابع تولید ناپایدار تغذیه می‌شوند ثابت نگه‌داشت؟ پاسخ MR به این پرسش، تپ‌چنجر تحت بار ECOTAP VPD بود. در حال حاضر نسل سوم تپ‌چنجر ویژه ترانسفورماتورهای تنظیم ولتاژ (VRDTs) که تنظیم ولتاژ غیرمتمرکز در شبکه‌های توزیع را ممکن می‌سازد، درحال تولید است. در گذشته ترانسفورماتورهای توزیع، امکان تنظیم ولتاژ را نداشتند. اما این تنظیم برای جبران تغییرات ولتاژ در شبکه‌های محلی ضروری است.
دکتر توماس اسمولکا، مدیر عامل رینهازن استرالیا، در جلسه کارگروه تولید پراکنده سیگره استرالیا (C6) در سال 2016، در همین زمینه مطالبی ارائه کرد. از نتایج این جلسه این بود که شرکت برق غرب تصمیم به استفاده آزمایشی از ترانسفورماتورهای توزیع تنظیم ولتاژ به‌عنوان یک گزینه بلند مدت احتمالی گرفت و با نصب آزمایشی 11 دستگاه ترانسفورماتور توزیع هوایی مجهز به ECOTAP VPD با همکاری MR موافقت کرد. نصب ترانسفورماتورها در نوامبر سال 2019 آغاز شد و تست عملکردی آنها تا امروز ادامه دارد. باتلر معتقد است: «نتایج اولیه حاکی از عملکرد موفق این تجهیزات در تنظیم ولتاژ فیدرهای فشارضعیف در محدوده‌ی مورد نظر بود.
راهکار «نصب کن و رها کن»
تپ‌چنجر ECOTAP VPD برروی سیم پیچ‌های فشارقوی ترانسفورماتور نصب و جریان و ولتاژ سمت فشارضعیف را اندازه‌گیری می‌کند. در صورت بیشتر شدن ولتاژ خروجی از مقادیر تعیین شده، تپ‌چنجر، نسبت تبدیل را به‌صورت خودکار تغییر می‌دهد. باتلر توضیح می‌دهد: «برای ما مهم بود که یک راهکار نصب کن و رها کن برای مشکلی که داریم پیدا کنیم.» به عبارت دیگر، راهکاری که تنها یک بار نیاز به تنظیمات داشته باشد و سپس بتوان آن‌را به حال خود رها کرد و نیازی به تخصیص منابع فنی برای مطالعه مجدد مسئله نباشد. شبکه های توزیع در استرالیا به‌قدری طولانی است که هرنوع راهکار متمرکز را غیرعملی می‌کند. دکتر توماس اسمولکا می‌گوید: «با وجود 5/1 میلیون ترانسفورماتور توزیع که 90 درصد آنها هوایی هستند، راهکارهای متمرکز مسئله‌ساز خواهند بود.»
به‌ویژه عملکرد تنظیم خودکار Tapcon Dynamic Setpoint Control) TDSC) برای شرکت برق غرب جذاب بود. با اندازه‌گیری ولتاژ و جریان، مقدار و جهت توان اکتیو و راکتیو، تعیین شده و سپس تپ‌چنجر به‌صورت خودکار تنظیم می‌گردد. درنتیجه افت ولتاژ و افزایش آن در زمان اتصال تعداد زیادی پنل خورشیدی به شبکه، قابل جبران خواهد بود. در اولین راه‌اندازی آزمایشی، ترانسفورماتورهای توزیع تنظیم ولتاژ نصب شده با پروتکل ارتباطی DNP3 به اتاق فرمان متصل شدند که ثبت داده‌ها و کنترل سیستم را امکان پذیر می‌نمود. باتلر می‌گوید: «باید ببینیم آیا ادامه‌ی این پایش در آینده ضروری است یا نه.»
«ما می‌خواهیم مشترکین هرچه بیشتری از پنل‌های خورشیدی استفاده کنند و مازاد برق تولید شده‌ی خود را به شبکه تزریق کنند. آنها با این‌کار به پاک نگه‌داشتن آب و هوا کمک می‌کنند.»
ماریزا باتلر، کارشناس ارشد شبکه در شرکت برق غرب
ترانسفورماتور توزیع تنظیم ولتاژ، مناسب برای آینده‌ای پایدار
تست عملکردی قرار است تا ژوئن 2021 ادامه یابد. با این‌وجود شرکت غرب نتایج بدست آمده تا امروز را امیدوارکننده ارزیابی می‌کند. ماریزا باتلر می‌گوید: «به کمک ECOTAP VPD ما به‌صورت بالقوه اهرم لازم برای مدیریت شبکه را در جعبه ابزار خود پیدا کردیم.» پس شرکت توزیع می‌تواند آسوده خاطر باشد که تجهیزات مناسب برای مقابله با چالش‌هایی که خودروهای برقی و تولیدکنندگان برق خانگی در آینده برای شبکه بوجود می‌آورند را دارد.
باتلر اضافه می‌کند: «ما به ایفای سهم خود در پاک نگه‌داشتن آب و هوا متعهدیم و ترانسفورماتورهای توزیع تنظیم ولتاژ مجهز به فناوری MR دستیابی به این هدف را برای ما آسان‌تر می‌کند.»
منبع: Solar Power Down Under
نظرات کاربران