پروژه ایستگاه کلکتور 35 کیلوولت انرژی نیو، سودهای با راندمان بالا ترانسفورماتور جریان مجهز به هسته آهنی نانوبلور را برای یکپارچه سازی برق تجدیدپذیر تأیید می کند.

برای روشن شدن منطق فنی پشت انتخاب مواد این پروژه، صنعت ابتدا نیاز به شفاف سازی محیط عملیاتی متمایز ترانسفورماتور جریان در ایستگاه های جمع کننده انرژی جدید در مقایسه با شبکه های توزیع شهری معمولی دارد. اینورترهای فتوولتائیک اجزای هارمونیک غنی با فرکانس بالا را در طول تبدیل توان تولید می کنند. تغییرات تابش خورشیدی در طول روز باعث نوسانات شدید جریان اولیه کمتر از 35 کیلوولت ترانسفورماتور جریان می شود، از بار سبک در سپیده دم تا بار کامل در ظهر، و نوسانات جریان گذرا مکرر در هنگام تعویض پوشش ابر رخ می دهد. CT هسته فولادی سیلیکونی معمولی تحت برهم نهی هارمونیک از تضعیف نفوذپذیری مغناطیسی شدید رنج می برد، که منجر به اعوجاج سیگنال های خروجی ثانویه می شود. داده‌های نمونه‌گیری تحریف شده نه تنها باعث اندازه‌گیری نادرست تولید برق می‌شود، بلکه دستگاه‌های حفاظتی متصل به شبکه را نیز گمراه می‌کند تا باعث خاموش شدن کاذب شود، که در نتیجه تولید برق از بین می‌رود و راندمان بالای کلی ایستگاه فتوولتائیک را کاهش می‌دهد. برای پروژه‌های انرژی جدید با ظرفیت بزرگ، چنین خطرات تجهیزات پنهان میلیون‌ها یوان ضرر اقتصادی در طول چرخه عملیات به همراه خواهد داشت و تقاضای فوری برای مواد هسته مغناطیسی ارتقا یافته را برجسته می‌کند.

هسته آهنی نانوکریستالی از طریق خواص ذاتی مواد مغناطیسی نرم، به نقاط درد چندگانه ترانسفورماتور جریان ولتاژ متوسط ​​انرژی جدید می پردازد. متفاوت از ساختار لایه‌بندی ناپیوسته ورق‌های فولادی سیلیکونی، ساختار سیم‌پیچ حلقوی یکپارچه نوار نانوکریستالی، شکاف‌های هوای مغناطیسی داخل هسته را حذف می‌کند، نشت مغناطیسی را به حداقل می‌رساند و وفاداری انتقال سیگنال ترانسفورماتور جریان را بهبود می‌بخشد. نیروی اجباری بسیار کم آن از دست دادن پسماند تحت جریان متغیر متناوب را کاهش می دهد، در حالی که نوار فوق نازک با مقاومت بالا، تلفات جریان گردابی ناشی از هارمونیک های مرتبه بالا را مهار می کند. در مقایسه با هسته های فولادی سیلیکونی با مشخصات مشابه، هسته آهنی نانوکریستالی اتلاف کل هسته را تا بیش از 65 درصد تحت برهم نهی هارمونیک 5 کیلوهرتز کاهش می دهد و اساساً افزایش دمای داخلی تجهیزات CT را در کابینت های سوئیچ 35 کیلو ولت کنترل می کند. علاوه بر این، این ماده دارای قابلیت بایاس ضد DC عالی است. هنگامی که خطاهای متصل به شبکه فتوولتائیک، اجزای DC باقیمانده را در خطوط تولید می‌کنند، فوراً وارد اشباع مغناطیسی نمی‌شوند، این اطمینان را می‌دهد که ترانسفورماتور جریان می‌تواند به طور مداوم سیگنال‌های جریان خطای موثر را برای قضاوت اقدام حفاظت رله ارسال کند، و حاشیه ایمنی عملیات متصل به شبکه ایستگاه انرژی جدید را تا حد زیادی افزایش می‌دهد.

ایستگاه کلکتور فتوولتائیک 200 مگاواتی شمال غربی شامل 12 مجموعه از ترانسفورماتورهای جعبه افزایش 35 کیلو ولت و کابینت های سوئیچ شبکه حلقه ولتاژ متوسط ​​پشتیبانی می شود که هر واحد مجهز به ترانسفورماتور جریان کلاس اندازه گیری و کلاس حفاظتی است که محدوده جریان کامل از 50 آمپر تا 2000 آمپر را پوشش می دهد. تیم طراحی مهندسی با سازندگان مواد مغناطیسی برای بهینه‌سازی قطر داخلی و خارجی و کشش سیم‌پیچ هسته آهنی نانوکریستالی با توجه به فضای نصب هر ترانسفورماتور جریان کمتر از 35 کیلو ولت، همکاری کرد و از فناوری آنیل دقیق محافظت شده با نیتروژن برای متعادل کردن نفوذپذیری و عملکرد تلفات استفاده کرد. قبل از اتصال رسمی به شبکه، پروژه آزمایش‌های شبیه‌سازی سیکل پیوسته را تحت نوسانات خروجی فتوولتائیک تمام روز و شرایط کاری هارمونیک شبیه‌سازی شده انجام داد. نتایج آزمایش نشان می‌دهد که ترانسفورماتور جریان مجهز به هسته‌های آهنی نانوکریستالی خطای فاز را در مدت ۱۰ دقیقه و خطای مرکب را زیر ۰.۱۵ درصد کمتر از ۳۰ درصد نرخ اعوجاج هارمونیک کل حفظ می‌کند، که بسیار فراتر از استاندارد دقت ۰.۵S مورد نیاز مشخصات جدید متصل به شبکه انرژی است. در مقابل، CT هسته فولادی سیلیکونی در گروه‌های مقایسه موازی شاهد جهش خطاهای کامپوزیت به بیش از 0.8 درصد تحت بارهای هارمونیک یکسان بود که استانداردهای دسترسی اندازه‌گیری را برآورده نمی‌کرد.

پس از اتصال رسمی به شبکه، داده‌های عملیاتی در محل، مزیت‌های بازده بالای هسته‌ی نانوبلور آهنی در درازمدت را بیشتر تأیید کردند. میانگین انحراف اندازه‌گیری تولید برق روزانه کل ایستگاه در مقایسه با پروژه‌های مشابه با استفاده از CT سنتی 73 درصد کاهش یافت و از دست دادن درآمد سالانه اندازه‌گیری ناشی از اعوجاج سیگنال حذف شد. میانگین دمای کار همه ترانسفورماتورهای جریان زیر 35 کیلو ولت در زیر 60 درجه سانتیگراد تثبیت شد و سرعت پیری عایق اپوکسی و سیم پیچ های مس ثانویه را کاهش داد. بخش بهره برداری پروژه تخمین زد که عمر سرویس CT هسته نانو کریستالی را می توان از 10 سال به 15 سال افزایش داد و فرکانس بازرسی های معمول اندازه گیری دمای مادون قرمز به نصف کاهش یافت و به طور قابل توجهی کارکرد و تعمیر و نگهداری ایستگاه و هزینه های تعویض قطعات یدکی را کاهش داد.

مهندسان تحقیق و توسعه مواد مغناطیسی توضیح دادند که رواج هسته آهنی نانوکریستالی در انرژی جدید ترانسفورماتور جریان کمتر از 35 کیلوولت نیز از بهینه‌سازی هزینه فرآیند مداوم در سال‌های اخیر سود می‌برد. برش خودکار نوار، سیم پیچ کنترل عددی و خطوط تولید بازپخت مداوم، عملکرد محصول نهایی هسته را به میزان زیادی بهبود بخشیده است، و فاصله هزینه واحد بین هسته‌های فولادی نانوکریستالی و سیلیکونی را کاهش داده است. برای سرمایه گذاران انرژی های جدید، افزایش جزئی در هزینه خرید تجهیزات اولیه را می توان به طور کامل طی دو سال از طریق بهبود دقت اندازه گیری تولید برق و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری جبران کرد.

کارشناسان داخلی پیش‌بینی می‌کنند که مقیاس نصب‌شده ترانسفورماتور جریان کمتر از 35 کیلوولت برای ایستگاه‌های فتوولتائیک، نیروی بادی و ذخیره‌سازی انرژی، رشد سالانه دو رقمی را در پنج سال آینده حفظ خواهد کرد. هسته آهنی نانوکریستالی، به عنوان یک ماده هسته مغناطیسی با راندمان بالا و کم تلفات که برای محیط‌های الکترونیکی انرژی جدید طراحی شده است، به راه‌حل اصلی تطبیق برای CT ولتاژ متوسط ​​در پروژه‌های انرژی تجدیدپذیر تبدیل می‌شود و به سیستم‌های قدرت جهانی کمک می‌کند تا راندمان تبدیل انرژی بالاتر و یکپارچگی شبکه انرژی جدید قابل اعتمادتر را درک کنند.